高層民用建筑設計孫淑萍.ppt

高層民用建筑設計,孫淑萍 2008年3月,高層民用建筑的劃分、功能特點,近十幾年隨著我國經(jīng)濟的高速增長，也使建筑行業(yè)有了迅猛發(fā)展期，建筑功能愈加復雜，適應性要求越來越高，高層建筑以及超高層建筑越來越多。本報告就只針對高層民用建筑來講。 高層、超高層民用建筑的劃分并無明確的統(tǒng)一標準，通常以以髙規(guī)中規(guī)定的適用范圍來劃分： 高層民用建筑一般指： 1、建筑高度超過24米的公共建筑； 2、十層及十層以上的居住建筑。 超高層民用建筑： 因髙規(guī)中對高度超過100米的建筑有一些特別要求，如設避難層等，所以我們就將高度超過100米建筑稱為超高層。,高層民用建筑的功能主要有： 酒店； 高檔公寓及高層住宅； 普通辦公及高檔寫字樓； 商業(yè)建筑； 醫(yī)療、電信、廣播電視等； 包含多種功能的綜合樓；,各類建筑特點,酒店一般有客房、健身、會議廳、各種風味餐飲、服務及管理用房，屬于常年全天候運營，人員流動性大，要求各系統(tǒng)適用性、可靠性高，可調(diào)性好； 高檔公寓及高層住宅要求實用、個性化，配套設施使用靈活、簡便、耐用，且運行費用低等； 辦公類建筑除一些自用的辦公樓外，一般租、售的寫字樓在起用后往往會有二次裝修分隔的問題，以及會有一些特殊辦公設備的使用等，還有加班人員及加班時間的不確定性，這些都需要設計師去考慮如何滿足可能的各種需求； 商業(yè)類建筑空間大，人員流動性大、密度高，且人員密度變化大，營業(yè)時間比較固定。在二次裝修與分隔方面與辦公建筑有類似之處； 醫(yī)療、電信、廣電類等建筑有工藝、流程方面的特殊要求，以下就不多講了。 綜合樓一般功能多樣，可能有娛樂、餐飲、購物、辦公等。,一、各類建筑空調(diào)設計中的共性問題： 1、冷熱源及水系統(tǒng)： （1）應根據(jù)工程所在地能源利用狀況分析，確定合理的冷熱源形式。 （2）介質(zhì)參數(shù)、承壓及定壓值的確定： 供冷參數(shù)：常規(guī)制冷系統(tǒng)，一般取7/12。對于規(guī)模較大、輸送距離較長的工程，可適當加大供、回水溫差，以降低輸送能耗，但供水溫度降低，制冷會降低，因此應綜合分析確定。對于冰蓄冷系統(tǒng)，空調(diào)冷水供回水溫差可取大一些，如5/13。這種供冷參數(shù)的末端可用全空氣低溫送風系統(tǒng)，如末端用風機盤管，需要修正。 供熱參數(shù)：如用常規(guī)的熱源系統(tǒng)，如市政熱力、鍋爐房等，一般取60/50。如用普通的熱泵機組，其一般供熱參數(shù)為45/40 ，在北方地區(qū)就要核算末端供熱能力是否夠。 系統(tǒng)承壓值的問題：對于高度較高的建筑，水系統(tǒng)豎向是否需要分區(qū)？如何分區(qū)？ 現(xiàn)在通常做法是高度不超過100m的建筑不分區(qū)，高度超100m的建筑（即超高層）一般接合避難層對水系統(tǒng)進行豎向分區(qū)；,早期的空調(diào)系統(tǒng)一般將系統(tǒng)承壓值控制在1.0MPa以下，近些年空調(diào)設備及附件質(zhì)量、性能的提高。一般高度在100m以下的樓就不分區(qū)了，控制在水系統(tǒng)工作壓力為1.6MPa以下，在這個工作壓力下，系統(tǒng)的設備、閥門及附件、管材的造價不會增加太多。本人曾經(jīng)咨詢過有關空調(diào)廠商，了解到有的品牌1.0MPa與1.6MPa的制冷機價格是一樣的，風機盤管及空調(diào)、新風機組的設計工作壓力就是1.6MPa；有的品牌1.0Mpa與1.6Mpa的制冷機價格相差5%。 另外對于高度較高的建筑，我們在空調(diào)系統(tǒng)的流程設計上可采取一些措施：比如一般我們是將冷水機組設在冷凍水、冷卻水循環(huán)泵的出水側(cè)，當樓較高時，可將冷水機組設在冷凍水、冷卻水循環(huán)泵的進水側(cè)（見幻燈5插圖），這樣冷水機組的承壓就可以降低0.20.3MPa（相當于循環(huán)泵的揚程），另外系統(tǒng)定壓盡可能采用高位膨脹水箱,插冷源系統(tǒng)圖：,插超高水系統(tǒng)圖：,空調(diào)水系統(tǒng)豎向分區(qū)的做法有一般有以下兩種： 高、低區(qū)共用冷熱源機組：低區(qū)直供，結(jié)合避難層設高區(qū)板式換熱器及其循環(huán)泵、補水定壓設施，換熱后給高區(qū)供冷供熱（見幻燈6插圖），這種做法的優(yōu)點是大型設備一般設在地下機房，樓中設備層內(nèi)只是板式換熱器及水泵，對設備層層高沒有太高要求，對結(jié)構(gòu)荷載較小，振動及噪聲相對要小，且便于安裝及更換設備。缺點是：一般冷水換熱溫差取1.5左右，對板換的要求高，另外如果直供的冷水供回溫度取常規(guī)的7/12 ，那麼高區(qū)的供回水就是8.5/13.5 ，在同樣負荷情況下高區(qū)的末端就要加大，且新風機組的除濕能力降低了。此種做法不適合建筑高度超過200m的建筑。 高、低區(qū)獨立設冷源：高區(qū)的冷水機組設于樓中的設備層（結(jié)合避難層設），優(yōu)點是高低區(qū)末端設備相同，高區(qū)不用另外修正。缺點是：對設備層層高、荷載、隔振等要求高，冷機安裝困難，更換就更困難。 高度超200m的建筑另論。,（2）根據(jù)建筑使用功能對部分負荷進行分析，確定冷熱源機組的配置方案，即機型、臺數(shù)搭配方案； （3）從功能特性分析，考慮使用時間、便于運行管理、調(diào)節(jié)等因素，確定是否設二次泵系統(tǒng)以及環(huán)路如何劃分。 一般什麼情況下設二次泵系統(tǒng)：我認為使用時間差異較大或系統(tǒng)較大、且各環(huán)路阻力相差較大時應設二次泵：如有的寫字樓裙房設有較多的商業(yè)、餐飲（除職工餐廳）功能時應與辦公區(qū)分設二次泵。一般辦公的空調(diào)運行時間大概是早7點晚6點，且節(jié)假日不運行或很少運行，而商業(yè)和餐飲一般早上開的較晚，晚上營業(yè)的較晚，節(jié)假日照常。分二次泵后，可在自控系統(tǒng)設泵的啟停時段，管理方便。 （4）采用兩管制還是四管制：要考慮建筑的標準、內(nèi)熱情況、朝向，過渡季及冬季內(nèi)熱是否可利用室外風消除。如果采用四管制系統(tǒng)，在北京一般冬季用與冷卻水換冷的方式制取冷凍水（見幻燈5插圖）。這種做法就要對冷卻水系統(tǒng)采取一些防凍措施：如室外部分的冷卻水管要設電伴熱、冷卻塔風扇變頻、水盤設電加熱棒或用其他方式防凍（如泄水）。 （5）冷熱源方式選擇：是用常規(guī)的系統(tǒng)還是蓄冰、水環(huán)熱泵、水源或地源熱泵等。要考慮分析當?shù)氐哪茉辞闆r、管理水平、投資情況。如果采用非常規(guī)的冷熱源方案，就要對負荷進行特殊的計算分析如地源熱泵要進行全年的動態(tài)負荷計算等。,（6）冷熱源站房位置設置要考慮下列問題： 大型設備的安裝條件、運輸通道不僅要考慮初次安裝時的運輸、安裝，還要考慮將來設備的更換問題。 噪聲、振動對臨近房間的影響； 若采用直燃機：如必須設在高層建筑內(nèi)時，其機房位置、設備總?cè)萘恳獫M足消防規(guī)定，且應有防爆泄壓及事故通風措施，并不應與人員密集場所貼臨；還要考慮煙囪的位置、排出口標高。 對于直燃機設在樓內(nèi)的相關限制要求如設備總?cè)萘?、站房的位置、防爆泄壓措施、事故通風等，國標未見明確規(guī)定，一般參照鍋爐房做。北京地標的規(guī)定要求： 直燃機房應設在首層或地下一層靠外墻處，不應設在主體結(jié)構(gòu)內(nèi)。且應有防爆泄壓及事故通風措施，并不應與人員密集場所貼臨； （7）空調(diào)水系統(tǒng)的平衡問題： 對于高層建筑，空調(diào)水系統(tǒng)豎向、橫向的水力平衡都要考慮，有的采用同程系統(tǒng)，有用動態(tài)平衡閥的。(參見水系統(tǒng)圖）,2、空調(diào)系統(tǒng)選擇：要根據(jù)空調(diào)房間的使用特點，考慮使用的靈活性、經(jīng)濟性， （1）新風+風機盤管系統(tǒng)：優(yōu)點是使用靈活，可獨立控制。缺點是空氣品質(zhì)差，噪聲高，運行維護工作量大。 （2）全空氣系統(tǒng)：特點是空氣品質(zhì)好、便于維護管理，在適宜的條件下可在過渡季用加大新風量（即變新回風比運行）的方式供冷，但此工況要有對應的排風措施或用雙風機系統(tǒng)。全空氣系統(tǒng)有定風量、變風量之分： 定風量全空氣系統(tǒng):一般適用大空間、使用要求及時間一致、無需局部調(diào)節(jié)的場所； 變風量全空氣系統(tǒng):可用于需要分區(qū)域（或房間）調(diào)節(jié)室溫的場所，如高檔寫字樓。其優(yōu)點是空氣品質(zhì)好、噪音低，節(jié)能。缺點是使用不夠靈活。如少部分人要加班時，則要開啟整個系統(tǒng)，另外新風量不易保證，有各區(qū)域新風量不均的問題，往往為了滿足最不利區(qū)域因送風量減小而帶來的新風量不足的問題，就要適當加大總的新風量。 變風量系統(tǒng)的特例：僅空調(diào)機組變風量，不設變風量末端裝置。一般用于負荷變化較大的大空間，且空調(diào)風量在一定范圍內(nèi)變化后對氣流組織無太大影響的場所。其介于定風量與變風量之間，較定風量節(jié)能，比真正的變風量造價低。,（3）內(nèi)外分區(qū)及內(nèi)區(qū)冬季、過渡季的降溫措施： 外區(qū)的范圍：對于無分隔的大房間如何確定外區(qū)范圍，通常取外周邊的35m為外區(qū)；也可以按以下方法核算確定外區(qū)范圍：每沿米外圍護結(jié)構(gòu)熱負荷與室內(nèi)對應區(qū)域的內(nèi)熱所能抵消的進深范圍即可做為內(nèi)外區(qū)劃分范圍。 過渡季的降溫措施： 應優(yōu)先選用室外風的降溫方式；室外風的降溫方式有以下兩種（均要有對應的排風措施）： 對于全空氣系統(tǒng)可加大新回風比； 對于風機盤管+新風系統(tǒng)：新風機組可用雙速或變速風機，過渡季高速運行 加大新風量。但設計風管時要考慮風量變化時對風平衡不會有太大影響； 用變風量全空氣系統(tǒng)常年供冷，外區(qū)加再熱裝置； 用內(nèi)外區(qū)的全空氣系統(tǒng)，內(nèi)、外區(qū)分設空調(diào)機組； 內(nèi)區(qū)用全空氣系統(tǒng)常年供冷、外區(qū)用兩管制風機盤管冬季供熱、夏季供冷； 用四管制風機盤管系統(tǒng)內(nèi)區(qū)僅接冷水（常年供冷）、外區(qū)用四管或分區(qū)兩管系統(tǒng)。外區(qū)用四管相對于分區(qū)兩管制來說：相對靈活、適用性強、管理方便；,（4）風平衡問題，尤其是辦公建筑且層數(shù)較多時：辦公用房一般地上排風出路就是廁所、開水間等處，且現(xiàn)在的外窗嚴密性較好，因此除廁所、開水間必須要保證的排風量以外，還應加設排風系統(tǒng)（在最小新風量時），以保證室內(nèi)余壓不致于太高（一般不超過5Pa），保證新風送入。估算時可取總排風量約為新風量的85%左右； （5）餐飲廚房的排風： 不僅要設油煙凈化裝置，還應將排風管拉到建筑最高處排放，且遠離新風口、并處于下風向。因為油煙凈化裝置一般可以對油霧的凈化處理的較好，但除味效果不好； 另外，廚房的排風一定不要直接用建筑風道，必須加裝風管，尤其是在正壓段。因土建風道的嚴密性不易保證； 油煙凈化裝置設置位置盡量離排油煙罩近一些，如離的太遠，前端應有預處理措施，因油煙管道不易清洗，時間長了，油垢積的多了后容易引燃，發(fā)生火災； （6）高大空間如大堂、共享空間的氣流組織； 一般大堂、共享空間供熱時低位溫度不易報證，現(xiàn)在通常的做法是除在氣流組織方面想辦法外，再設低溫地板輻射采暖系統(tǒng)。,（7）節(jié)能環(huán)保措施； 遵循節(jié)能標準要求， 選用少污染、低耗能的系統(tǒng)和設備； 系統(tǒng)設置上要考慮運行管理過程在保證 必要的舒適性的同時不會出現(xiàn)無謂的耗能現(xiàn)象； 冬季及過渡季盡可能利用天然冷源； 避免冷熱抵消現(xiàn)象。,3、防排煙系統(tǒng)：執(zhí)行髙規(guī)，就不多講了，需要注意的是： （1）盡量不要直接用土建風道作風井； （2）當建筑高度較高時，樓梯間正壓送風管（或豎井)內(nèi)風速不要取的太高； 對于此條：是因髙規(guī)中規(guī)定金屬風道風速不應大于20m/s，混凝土風道風速不應大于15m/s，有的設計師就卡著限值設風管及井道，對于均勻設常開口的、建筑高度較高的樓梯間加壓系統(tǒng)來說，往往會出現(xiàn)上下風口不易平衡的問題,二、各類建筑空調(diào)設計中的個性問題： 1、酒店： （1）冷源：因空調(diào)負荷特點是晝夜負荷變化比較大，且要考慮客房入住率不滿的不利因素，在機型、機組容量搭配方面要充分考慮； （2）客房：空調(diào)系統(tǒng)比較單一，一般采用風機盤管+新風，客房衛(wèi)生間設排風?，F(xiàn)在標準較高的酒店用四管制風機盤管的較多； （3)多功能廳及宴會廳：室內(nèi)人員、燈光負荷較高，新風需求量大，基本為常年供冷需求，通常采用的是定風量全空氣雙風機系統(tǒng)或空調(diào)機組+排風系統(tǒng)，可變新回風比，在適宜的氣候條件下用室外新風降溫。 （4）健身、娛樂：一般采用風機盤管+新風； （5）游泳、洗浴等：一般要考慮在供暖方面與大系統(tǒng)不同步，要提 前供熱和停熱滯后