大空间建筑暖通空调设计及节能
随着我国经济实力的不断增强，我国大空间建筑持续增多，这些建筑在应用过程中，都要考虑暖通空调的设计问题，随着南方人民生活水平的不断提升，大空间装设暖通空调的需求不断增加。大空间暖通空调在实际工作中，消耗的电能很多，如果在设计上存在不合理之处，不仅会降低暖通空调的供暖效率，更有可能造成大量电能的白白浪费。因此对大空间的暖通空调设计是个大问题，这引起了很多相关暖通空调系统设计专家的注意，并取得了不错的研究成果。我将在本文中对大空间暖通空调的设计与节能进行分析，希望对促进该设计领域的发展可以起到促进作用。
1.当前大空间暖通空调在设计上存在的难点
为了满足大空间建筑采暖、制冷、热水供应的需求，我们一般会单独对其设计热源。但由于目前建筑空间的越来越紧凑也为了建筑物的美观，我们一般会将热源单独设计在一些单独的房间之内，经常置于地下室或专门的锅炉房内，这造成空调系统管网比较复杂，如果设计不合理，很容易造成管网能量散失大，进而造成温控效果不佳、能源的浪费率高。有的大空间建筑的屋内建筑高度很高，这给控温介质的输送造成很大的问题，往往造成系统水静压力较大，这会给管网的地面水平运输带来很大的影响，这会直接造成大空间建筑和地面建筑的温控效果差别很大。因为大空间建筑内的室内高度普遍偏高，上下温度梯度变化较大，这给空调送风带来了很大的难度。我们在大型建筑内的送风系统设计上，经常采用上送下回的方式，并可以根据实际使用要求，对送风口的送风量和送风角度进行调整，但这种送风方式，对重点部位的送风照顾不够。因此我们会辅助性的，在距地面3米左右的地方加设送风口。因此对送风口位置的选择是个难题，同时还应该对送风量进行精确的设计。以下我将结合具体案例，对大空间建筑暖通空调的设计与节能进行分析。
2.大空间暖通空调的具体事例
我们这些要进行暖风空调设计的主体工程是一座室内体育馆，它的建筑面积约为20000平方米，整个体育馆呈长方形，该体育馆主要为举行篮球比赛而设置的，长大约为50米，宽大约为40米。室内除了有篮球比赛场地外，还配有两层的观看台，最多可以容纳两千名的观众。在场地周围还配备有休息室、贵宾室、管理室、小卖部、卫生间等。为了保证体育馆的正常使用，拟定的空调参数见表1。为了体育馆得到充足的供热，我们采用锅炉烧水作为热源，他们提供的供水温度可达110摄氏度，设计回水温度为70摄氏度，为了降低热能的散失率，我们采用地下铺设供暖管道的方式，这些供暖管道将直接接到冷热机房内。为了充分保障体育馆的冬季供暖，我们除了采用空调供暖外，还在体育馆的四周设置了不少的暖气片，并在体育场馆的地下直接铺设了地暖系统。空调系统的供水和散热器的供水与市政管网是间接的连接，它们之间要经过热换机的换热。空调系统的供水温度设置为60摄氏度，其回水温度设计为50摄氏度，散热器的供水温度为85摄氏度，回水温度设计为60摄氏度，地板散热的供水温度设计为55摄氏度，回水温度设置为45摄氏度。根据对供暖系统的精确计算，我们的总热负荷为4000KW，在没有体育比赛时的总热负荷为700KW。由于大空间建筑的空调供暖平温度要求高，我们为了稳定供暖水的压力，我们会利用地位闭式膨胀定压罐进行补压。为了在夏天给室内进行降温，我们会直接抽取地下水，并对地下水进行压缩机降温，这会保证供冷水的温度可达7摄氏度，冷却回水的温度为31摄氏度。根据计算，其有效冷负荷为4000KW。为了充分保证冷水的循环供应，我们采用3台1400KW的水冷螺杆泵对水进行增压，该制冷机房单独布置在体育场馆的周边。由于该体育场馆是间歇使用的，因此为了满足对其供空调冷水要求，我们采用了3台螺杆式的机组，它们可以根据实际使用需要，进行选择性打开的工作，我们给泵配备了流量调节系统，并在系统供回水总管出设压差旁通阀进行负荷侧流量的调节。该冷水系统可以分成量大部分，一部分用于空调的输供水，一部分用于风机的输供水。为了对水压进行稳定，我们在系统中配备了低位闭式膨胀定压罐，这能将供水压力稳定在0.25兆帕。为了对发热比较大的独立室进行降温，如电配房和机组房等，我们在这些地方设立了独立的空调系统，在该区域温度升高时，对其及时进行降温。制冷机房是整个制冷系统的控制中枢，他能根据我们的使用要求，对空调系统进行智能化的控制，它还有对整个空调系统的故障检测功能，能自动检测出空调系统是否存在故障，并具有一定故障保护能力。为了提高空调系统的运转效率，它还能对空调系统的运行参数进行优化，保证能源的高效利用。由于在实际进行体育比赛中，观众台的人员密度较大，为了增加对其调温效果，我们在其座位下安装了送风口，这极大提高了观众台的控温效果。为了增加对中央场地的控温效果，我们在场地的正上方设置了4了大型的空调送风口，并在场地周围的侧壁上设立的回风口。在组织大型比赛的时候，我们可以将4个大型送风口都开开，以提高对场地的控温效果。在进行小球比赛时，我们可以选择性的关闭部分送分口，并有效将送风风速调整到0.2米每秒以下，以此来满足比赛的要求。考虑到场地的面积比较大，且在场地的周围设置有大面积的落地窗，因此单独采用散热器供暖的形式，无法满足场地使用的要求，因此，我们在场地的地板下设置了辐射供暖系统，这能有效增加场地的供暖效果，且不影响场地的正常使用。为了对其他辅助室进行供暖，我们在其室内配备了双管散热器，并单独配给了控温阀，使用人员可以根据现场温度需要，进行实时的调节。该场地的供暖系统为一次泵变流量系统，采用地下输回双管系统。散热供热系统和地板热辐射供热系统都从热交换机组接出，泵压机组布置在冷热源机房内，为了稳定供水的压力，我们采用闭式膨胀定压罐进行补压。我们采用的散热器，属于高效率的散热器，它全身由不锈钢材料制成，可以起到良好的防腐蚀效果，具有比较长的使用寿命，管道系统采用的是32mm的镀锌钢管，它们之间以螺纹进行连接。地板热辐射管道系统的管道采用PB聚丁烯管材，为了避免地下的漏水现象，我们采用了无管接头铺设形式。为了加强对其保温效果，我们用离心玻璃棉材料对其进行包裹。在冬季举行大型室内的比赛时，我们会将散热器供暖和地板辐射供暖同时打开，以保证场地得到充足的热源。在冬季的非比赛时间，为了降低能源消耗，我们只用打开散热片供暖即可。为了增加对温度的控制效果，我们在这两个系统的进水口出布置了电动调水阀，只用按动按钮，就可以很方便的对出水量进行调整。
3.节能设计
为了在达到舒适性的前提下提升节能效果，我们应该订立合适的室内温度，并能过高也不能过低。出风量的设计值要根据设计温度、场地实际情况，进行精确的计算。空调系统的耗能高低和室内的保温效果、建筑物的工程结构、室内发热量有很大的关系。如果室内场地的保暖效果不佳，例如使用了大面积的落地窗，这将造成场地热量损失现象严重，这无疑要增加空调系统的耗能。因此我们应该做好室内场地的保温措施，应该尽量避免使用大面积的落地窗，其使用的窗户应该使用双层保暖窗，如果有必要，我们可以在场地四壁上设置保暖层，这将大大增加室内场地的保暖效果。此外，我们应该做好对太阳能的利用。由于体育馆顶部的面积很大，我们可以在其上面布置大量的热水器，这些热水器的出水可以作为供暖的基础用水，由于这些水的温度较高，因此就降低了对其加热需要的能源消耗。根据专业的统计，送风过程中消耗的负荷可以占到总负荷的3成左右，因此它的效率高低，对节能有很大的影响。我们应该尽量设立可调节风量的送风系统，这可以起到比较好的节能效果，此外，我们还可以使用中央送风系统，避免多风机带来的大量电能消耗。风机的运转效率与节能有很大关系，我们应该选择节能效果好的风机。由于场馆在进行比赛时，要聚集很多的观众，因此我们应该注意场馆的换气。很多场馆为了换气方便，有很多实行直排的形式，这无疑会造成大量热源的白白浪费。为此，我们可以配给换气能量回收系统，在换气过程中对排出气体的能量进行有效收集，同时新送进的气体可以有效利用这部分能源，这无疑会节约很多的能源消耗。为了提升这些热量回收装置的热量回收效果，我们可以在出风口出装一个温度传感器，它可以对出风口的温度进行实时的监测，当发现温度低于10摄氏度时，可以对出风口进行关闭处理，并在温度回升后，再次打开排风口进行换气，这可以有效提高换气的温度。为了避免污染空气进入到室内，我们也可以在进风口出设立过滤器，以起到对空气的过滤效果。
4.结语
随着人民生活水平的不断提高和我国综合国力的不断增强，我国的大空间建筑越来越多。因为大空间建筑的特殊性，因此对其暖通空调的设计就是一个大难题。我们在实际设计过程中应该认真考虑该场地的实际使用需求，其设计的暖通空调系统除了要能满足其使用需求外，还应该认真考虑整个空调系统的优化问题，力争降低空调系统的成本投入、增加空调的使用效率、增加空调系统的舒适性、降低空调系统的故障率、提高空调系统的可维护性，并在空调系统的节能优化上下足功夫。
