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       高大空間暖通空調系統

現在很多大型的建筑一般具有高度高、體積大等顯著特點。一般的大型建筑高度都在10 m 以上,有一些體育場館的高度更高,達到30 m 以上。這些大型建筑具有如下特點:

(一)高度較高,在空間上形成溫差梯度。建筑外墻面積與地面面積比差異大,室內氣流易受外界影響。

(二)人員聚集,使用時間集中,諸如影劇院、多功能會議中心等對舒適度提出了較高要求,空調冷、熱負荷分布不均勻。

(三)具有多個功能區域,對于不同功能區域的環境空調負荷要求不一。

例如,劇場舞臺外墻上外窗少,夏季圍護結構的冷負荷相對小,觀眾廳密集,新風量大,導致冷負荷較大;而舞臺區域人相對不多,冷負荷主要來自電氣設備發熱、燈光照明;劇場辦公、休息區域等與一般辦公樓一樣,采用一般的空調系統即可。

又如,體育場館人員、燈光照明、設備等散熱量占總冷負荷約70%,新風冷負荷約20%,其余為圍護結構。設計時應根據功能不同劃分不同區域,分別計算其制冷負荷,選擇更加合理的空調系統。

冷熱源的選擇

由于高大空間空調系統的特殊性,所以要獨立設置冷、熱源。如果區域內設置有區域供冷、供熱站時,為了合理利用資源,要多利用區域供冷、供熱站。

對冷熱源的選擇,可以采用常規的電動壓縮式制冷機組、直燃式制冷制熱機組、集中式換熱站和鍋爐房,且風冷熱泵機組可以做為輔助熱源來使用。

近幾年,經濟較好的地方也開始使用新型技術來節省能源、保護環境,如冰蓄冷空調系統、地源/水源熱泵系統等。

分析現狀

      (一)上送下回全空氣空調系統


在這套系統內,在上方的網架空間內或在頂棚安裝有送風口,在側墻或者下方座椅旁邊設置回風口,可以從上到下把氣流輸送到人員區域內,并由回風系統將其排出。

機械集中的排風系統應放置在舞臺空間的頂部或上部。設計過程中要注意,熱、冷源需在距離地面大概兩米的人員停留區域,氣流的平均風速為0.2 ~ 0.5 m / s,而送風口的風速一定要小于等于10 m / s。

旋流風口或噴口是上送風系統中的主要適用風口,主要特點是大風量、低噪音、風速可控、射程遠、穩定的阻力特性,所以很多空間很大的建筑會使用旋流風口。該風口不僅可以安裝在如會議室等層數較低的樓層,而且也可安裝在體育館、廠房、機場等層高很高的地方。

空氣處理完后會被上送風系統運送到各個不同的地方,以滿足各種不同的需求。

然而,有利就有弊,該套系統與其他系統相比會消耗更多資源,且由于熱空氣的進入會使人員區域內的空氣質量相對較差,不利于健康。所以,設計過程中,不僅要考慮環保,更要在環保的基礎上選擇性價比較高的系統。

      (二)輔助房間內系統的設計


在許多大型的公共建筑內部,通常會有一部分輔助房間,如會議室、貴賓休息室、機房、器材室等。這些輔助房間的功能、構造、部位、環境、使用條件與主體部位不一樣,所以對輔助房間的空調系統要單獨設置節約能源。

輔助房間的系統有加新風系統、恒溫恒濕系統、多聯機系統等可以選擇。

選擇好之后,要按照房間的使用時間和功能的不同來區分控制,同時也要與主系統區分,以節約能源,達到最好的效果。

      (三)采暖系統


現在的高大空間公共建筑使用的次數一般較少,大部分時間都在閑置中。

相對來說,更為寒冷的北方的大型建筑在冬季一般會采用以空調采暖為主、地暖或者散熱器等其他采暖方式為輔的采暖方式。

建造時,幾種不同的采暖系統不能設計在一起。建筑在平時不使用時,關閉主系統,只使用輔助取暖,輔助取暖的溫度一般為5 ~ 10℃。開始使用后,同時開啟兩種系統共同采暖。地暖也就是地板輻射采暖的原理是利用熱輻射來達到采暖的目的,相對比較舒適。

所以,在一些需要高溫度的場所采用地暖系統更為合適。地暖系統中,供回水的溫度不高,約45 ~ 55 ℃。地暖在建造時,為了達到最好的效果,從中間到外圍應該逐漸增大管道的距離。

      (四)下送風空調系統


在大型建筑的大廳內,因為使用頻率低、空間大且人多,對噪聲的要求很嚴格。這種類型的大廳一般要使用下送風空調系統。送風口建造在座椅下面,頂棚會建造回風口。

為了使使用者更加舒服,送風口送的風溫差小于5 ℃,以4 ℃為宜。在送風口旁另設送風道,并有一定的防火措施和降低噪音的措施等。

采用該系統,大廳溫度會從下到上逐漸提高,各方面的指標都很好,非常適合電影院的觀眾廳。

不過要注意,送風口距離前面觀眾手肘處的距離在一米之內,從舒適度方面考慮,一定要嚴格控制觀眾所在區域的溫度和空氣流速。

首先,送風口的風溫以4 ℃為宜;其次,送風口風速要小于1.8 m / s。只有小于1.8 m / s,風到達觀眾腿部的風速才會不大于0.2 m / s,才能使觀眾擁有最好的體驗。

     (五)分層空調系統


特點:該系統是利用更為合適的氣流對建筑的工作區域、非工作區域除外,進行適當的處理,在空間的中部設置高速噴口來作為工作區和非工作區的分界線。該系統的回風口在送風口的一側靠下位置,比其他系統更加節省能源,降低了20% ~ 40% 的能耗。

該系統的氣流組織:惻送下回是使用最多的方式。在建筑周圍的墻上設置送風口,按照一定角度開始送風,初始風速為6 ~ 12 m / s、送風溫差為8 ~ 12 ℃。

當射流落下時,低速通過工作區域,此時風速為0.2 ~ 0.5 m / s 左右。為避免其他的物體檔風,應在四米之上的高度設置送風口。設計時的注意要點:

因為送風口的設置點比工作區域高得多,噴口噴出的氣流正常情況不可能到達工作區域。為了使回流風到達工作區域,需要在噴口的同一側面設置回風口,使系統能夠達到使用的需要。

由于高大空間建筑的空間跨度較大,應該使用兩側送風回風或者單側送風回風等形式進行設計。

計算冷負荷時,一定要注意到非工作區域對工作區域的熱對流以及熱輻射所產生的冷負荷,并采用分層計算的方法計算冷負荷。分界層的高度越高,下層的空調區域就越大,所以冷負荷就會越大。對熱負荷進行計算時,應該使用全空間計算的方法。

當該系統使用側送風時,因為空調所動的風射程較遠、所送氣流溫差較大等原因,會造成該系統制熱過程中熱空氣的抬升及該系統在制冷時內部冷空氣的下降等現象明顯。

解決的方法有換送風噴口,選擇一種可以根據要求隨時調節的噴口,在該系統使用的不同時間段內,按照不同的要求調整噴口的送風位置,同時噴口的筏形應該使用可以自配風量的類型,按照使用時間的不同和對風速要求的不同,不斷調整風量,達到任何時間都能滿足人員需要的要求。

當該系統的覆蓋范圍大于30m 時,可以在不同的高度位置上設置多個噴口來滿足需要。較高位置的噴口可以把風送到更遠的區域內,位置較低的噴口可以負責近處的區域,從而實現對整個區域的覆蓋。

將排風系統設計在非工作區域的上部分,以排出工作區域發散出來的多余熱量。

同時,可以將上部分位置的溫度調解下來,減少非工作區域與工作區域的熱對流以及熱輻射所造成的不必要麻煩,從而保證該系統的順利工作,使其達到指定的環境要求,同時使其所在的建筑有一個良好的工作環境。分層空調系統具有很好的節能性、安全性、環保性,是一套相當好的系統。

目前,該系統已經運用到更多的高大空間建筑。

    (六)新風熱回收系統


對于人員密集、設備散熱量高的大型場所,如體育館、劇院、禮堂等,新風熱回收系統的應用效果非常明顯。

冬夏季節空調系統的運行主要是啟動空調機組、關閉排風機,以確保室外新風可以先在空氣熱交換機組內和室內排風系統中得到充分的熱交換處理。后經過空調機組處理運輸至觀眾廳,使室內排風系統的余熱量充分利用,有效降低空調機組能耗。

春秋季空調系統的運行主要是啟動排風機、關閉空調機組,室外新風直達觀眾廳,開啟全新風模式可提高室內新風量,改善人體的舒適感,降低空調系統能耗。

該系統提高了空調系統余熱量的利用率,降低了系統能耗。設計時要嚴格防止冬季設備使用時被凍壞,嚴格控制排風溫度不低于5 ℃。

來源:機械貓的建筑水暖電

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