高層建筑設(shè)計(jì)

1、高層民用建筑設(shè)計(jì),孫淑萍2008年3月,高層民用建筑的劃分、功能特點(diǎn),近十幾年隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速增長(zhǎng)，也使建筑行業(yè)有了迅猛發(fā)展期，建筑功能愈加復(fù)雜，適應(yīng)性要求越來越高，高層建筑以及超高層建筑越來越多。本報(bào)告就只針對(duì)高層民用建筑來講。高層、超高層民用建筑的劃分——并無(wú)明確的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，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

2、層民用建筑： 因《髙規(guī)》中對(duì)高度超過100米的建筑有一些特別要求，如設(shè)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(diǎn),酒店——一般有客房、健身、會(huì)議廳、各種風(fēng)味餐飲、服務(wù)及管理用房，屬于常年全天候運(yùn)營(yíng)，人員流動(dòng)性大，要求各系統(tǒng)適用性、可靠性高，可調(diào)性

3、好；高檔公寓及高層住宅——要求實(shí)用、個(gè)性化，配套設(shè)施使用靈活、簡(jiǎn)便、耐用，且運(yùn)行費(fèi)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(huì)有二次裝修分隔的問題，以及會(huì)有一些特殊辦公設(shè)備的使用等，還有加班人員及加班時(shí)間的不確定性，這些都需要設(shè)計(jì)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(dòng)性大、密度高，且人員密度變化大，營(yíng)業(yè)時(shí)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

4、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(gòu)物、辦公等。,高層民用建筑空調(diào)通風(fēng)設(shè)計(jì),一、各類建筑空調(diào)設(shè)計(jì)中的共性問題：1、冷熱源及水系統(tǒng)：（1）應(yīng)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(duì)于規(guī)模較大、輸送距離較長(zhǎng)的工程，可適當(dāng)加大供、回水溫差，以降低輸送能耗，但供水溫度降低，制

5、冷會(huì)降低，因此應(yīng)綜合分析確定。對(duì)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(fēng)系統(tǒng)，如末端用風(fēng)機(jī)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(jī)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(duì)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

6、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(duì)水系統(tǒng)進(jìn)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(shè)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(gè)工作壓力下，系統(tǒng)的設(shè)備、閥門及附件、管材的造價(jià)不會(huì)增加太多。本人曾經(jīng)咨詢過有關(guān)空調(diào)廠商，了解到有的品牌1.0MPa與1.6MPa的制冷機(jī)價(jià)格是一樣的，風(fēng)機(jī)盤管及空調(diào)、

7、新風(fēng)機(jī)組的設(shè)計(jì)工作壓力就是1.6MPa；有的品牌1.0Mpa與1.6Mpa的制冷機(jī)價(jià)格相差5%。 另外對(duì)于高度較高的建筑，我們?cè)诳照{(diào)系統(tǒng)的流程設(shè)計(jì)上可采取一些措施：比如一般我們是將冷水機(jī)組設(shè)在冷凍水、冷卻水循環(huán)泵的出水側(cè)，當(dāng)樓較高時(shí)，可將冷水機(jī)組設(shè)在冷凍水、冷卻水循環(huán)泵的進(jìn)水側(cè)（見幻燈5插圖），這樣冷水機(jī)組的承壓就可以降低0.2~0.3MPa（相當(dāng)于循環(huán)泵的揚(yáng)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)

8、圖：,空調(diào)水系統(tǒng)豎向分區(qū)的做法有一般有以下兩種： ①高、低區(qū)共用冷熱源機(jī)組：低區(qū)直供，結(jié)合避難層設(shè)高區(qū)板式換熱器及其循環(huán)泵、補(bǔ)水定壓設(shè)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(diǎn)是大型設(shè)備一般設(shè)在地下機(jī)房，樓中設(shè)備層內(nèi)只是板式換熱器及水泵，對(duì)設(shè)備層層高沒有太高要求，對(duì)結(jié)構(gòu)荷載較小，振動(dòng)及噪聲相對(duì)要小，且便于安裝及更換設(shè)備。缺點(diǎn)是：一般冷水換熱溫差取1.5℃左右，對(duì)板換的要求高，另外如果直供的冷水供回溫度取常規(guī)的7/1

9、2 ℃，那麼高區(qū)的供回水就是8.5/13.5 ℃，在同樣負(fù)荷情況下高區(qū)的末端就要加大，且新風(fēng)機(jī)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。 ②高、低區(qū)獨(dú)立設(shè)冷源：高區(qū)的冷水機(jī)組設(shè)于樓中的設(shè)備層（結(jié)合避難層設(shè)），優(yōu)點(diǎn)是高低區(qū)末端設(shè)備相同，高區(qū)不用另外修正。缺點(diǎn)是：對(duì)設(shè)備層層高、荷載、隔振等要求高，冷機(jī)安裝困難，更換就更困難。 ③高度超200m的建筑另論。,（2）根據(jù)建筑使用功能對(duì)部分負(fù)荷進(jìn)行分析

10、，確定冷熱源機(jī)組的配置方案，即機(jī)型、臺(tái)數(shù)搭配方案；（3）從功能特性分析，考慮使用時(shí)間、便于運(yùn)行管理、調(diào)節(jié)等因素，確定是否設(shè)二次泵系統(tǒng)以及環(huán)路如何劃分。 一般什麼情況下設(shè)二次泵系統(tǒng)：我認(rèn)為使用時(shí)間差異較大或系統(tǒng)較大、且各環(huán)路阻力相差較大時(shí)應(yīng)設(shè)二次泵：如有的寫字樓裙房設(shè)有較多的商業(yè)、餐飲（除職工餐廳）功能時(shí)應(yīng)與辦公區(qū)分設(shè)二次泵。一般辦公的空調(diào)運(yùn)行時(shí)間大概是早7點(diǎn)~晚6點(diǎn)，且節(jié)假日不運(yùn)行或很少運(yùn)行，而商業(yè)和餐飲一般早上

11、開的較晚，晚上營(yíng)業(yè)的較晚，節(jié)假日照常。分二次泵后，可在自控系統(tǒng)設(shè)泵的啟停時(shí)段，管理方便。（4）采用兩管制還是四管制：要考慮建筑的標(biāo)準(zhǔn)、內(nèi)熱情況、朝向，過渡季及冬季內(nèi)熱是否可利用室外風(fēng)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(duì)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(shè)電伴熱、冷卻塔風(fēng)扇變頻、水盤設(shè)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

12、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(dāng)?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(duì)負(fù)荷進(jìn)行特殊的計(jì)算分析——如地源熱泵要進(jìn)行全年的動(dòng)態(tài)負(fù)荷計(jì)算等。,（6）冷熱源站房位置設(shè)置要考慮下列問題：大型設(shè)備的安裝條件、運(yùn)輸通道——不僅要考慮初次安裝時(shí)的運(yùn)輸、安裝，還要考慮將來設(shè)備的更換問題。噪聲、振動(dòng)對(duì)臨近房間的影響；若采用直燃機(jī)：如必須設(shè)在高層建筑內(nèi)時(shí)，其機(jī)房位置、設(shè)備總?cè)萘恳獫M足消防規(guī)定，且應(yīng)有防爆

13、泄壓及事故通風(fēng)措施，并不應(yīng)與人員密集場(chǎng)所貼臨；還要考慮煙囪的位置、排出口標(biāo)高。 對(duì)于直燃機(jī)設(shè)在樓內(nèi)的相關(guān)限制要求——如設(shè)備總?cè)萘?、站房的位置、防爆泄壓措施、事故通風(fēng)等，國(guó)標(biāo)未見明確規(guī)定，一般參照鍋爐房做。北京地標(biāo)的規(guī)定要求： 直燃機(jī)房應(yīng)設(shè)在首層或地下一層靠外墻處，不應(yīng)設(shè)在主體結(jié)構(gòu)內(nèi)。且應(yīng)有防爆泄壓及事故通風(fēng)措施，并不應(yīng)與人員密集場(chǎng)所貼臨；（7）空調(diào)水系統(tǒng)的平衡問題： 對(duì)于高層建筑，空調(diào)水系統(tǒng)豎向、橫向

14、的水力平衡都要考慮，有的采用同程系統(tǒng)，有用動(dòng)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(diǎn)，考慮使用的靈活性、經(jīng)濟(jì)性，（1）新風(fēng)+風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)：優(yōu)點(diǎn)是使用靈活，可獨(dú)立控制。缺點(diǎn)是空氣品質(zhì)差，噪聲高，運(yùn)行維護(hù)工作量大。（2）全空氣系統(tǒng)：特點(diǎn)是空氣品質(zhì)好、便于維護(hù)管理，在適宜的條件下可在過渡季用加大新風(fēng)量（即變新回風(fēng)比運(yùn)行）的方式供冷，但此工況要有對(duì)應(yīng)的排風(fēng)措施或用雙風(fēng)機(jī)系統(tǒng)。全空氣系統(tǒng)有定風(fēng)量、變風(fēng)量之分：

15、定風(fēng)量全空氣系統(tǒng):一般適用大空間、使用要求及時(shí)間一致、無(wú)需局部調(diào)節(jié)的場(chǎng)所；變風(fēng)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(chǎng)所，如高檔寫字樓。其優(yōu)點(diǎn)是空氣品質(zhì)好、噪音低，節(jié)能。缺點(diǎn)是使用不夠靈活。如少部分人要加班時(shí)，則要開啟整個(gè)系統(tǒng)，另外新風(fēng)量不易保證，有各區(qū)域新風(fēng)量不均的問題，往往為了滿足最不利區(qū)域因送風(fēng)量減小而帶來的新風(fēng)量不足的問題，就要適當(dāng)加大總的新風(fēng)量。變風(fēng)量系統(tǒng)的特例：僅空調(diào)機(jī)組變風(fēng)量，不設(shè)變風(fēng)量末端裝置。一般用于負(fù)

16、荷變化較大的大空間，且空調(diào)風(fēng)量在一定范圍內(nèi)變化后對(duì)氣流組織無(wú)太大影響的場(chǎng)所。其介于定風(fēng)量與變風(fēng)量之間，較定風(fēng)量節(jié)能，比真正的變風(fēng)量造價(jià)低。,（3）內(nèi)外分區(qū)及內(nèi)區(qū)冬季、過渡季的降溫措施： ① 外區(qū)的范圍：對(duì)于無(wú)分隔的大房間如何確定外區(qū)范圍，通常取外周邊的3~5m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(hù)結(jié)構(gòu)熱負(fù)荷與室內(nèi)對(duì)應(yīng)區(qū)域的內(nèi)熱所能抵消的進(jìn)深范圍即可做為內(nèi)外區(qū)劃分范圍。 ②過渡季的降溫措施：應(yīng)優(yōu)先選用室外風(fēng)的降溫

17、方式；室外風(fēng)的降溫方式有以下兩種（均要有對(duì)應(yīng)的排風(fēng)措施）： 對(duì)于全空氣系統(tǒng)可加大新回風(fēng)比； 對(duì)于風(fēng)機(jī)盤管+新風(fēng)系統(tǒng)：新風(fēng)機(jī)組可用雙速或變速風(fēng)機(jī)，過渡季高速運(yùn)行 加大新風(fēng)量。但設(shè)計(jì)風(fēng)管時(shí)要考慮風(fēng)量變化時(shí)對(duì)風(fēng)平衡不會(huì)有太大影響；用變風(fēng)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(shè)空調(diào)機(jī)組；內(nèi)區(qū)用全空氣系統(tǒng)常年供冷、外區(qū)用兩管制風(fēng)機(jī)盤管冬季供熱、夏季供冷；用四管制風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)——內(nèi)區(qū)僅接冷水（

18、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(duì)于分區(qū)兩管制來說：相對(duì)靈活、適用性強(qiáng)、管理方便；,（4）風(fēng)平衡問題，尤其是辦公建筑且層數(shù)較多時(shí)：辦公用房一般地上排風(fēng)出路就是廁所、開水間等處，且現(xiàn)在的外窗嚴(yán)密性較好，因此除廁所、開水間必須要保證的排風(fēng)量以外，還應(yīng)加設(shè)排風(fēng)系統(tǒng)（在最小新風(fēng)量時(shí)），以保證室內(nèi)余壓不致于太高（一般不超過5Pa），保證新風(fēng)送入。估算時(shí)可取總排風(fēng)量約為新風(fēng)量的85%左右；（5）餐飲廚房的排風(fēng)：不僅要設(shè)油煙凈化

19、裝置，還應(yīng)將排風(fēng)管拉到建筑最高處排放，且遠(yuǎn)離新風(fēng)口、并處于下風(fēng)向。因?yàn)橛蜔焹艋b置一般可以對(duì)油霧的凈化處理的較好，但除味效果不好；另外，廚房的排風(fēng)一定不要直接用建筑風(fēng)道，必須加裝風(fēng)管，尤其是在正壓段。因土建風(fēng)道的嚴(yán)密性不易保證；油煙凈化裝置設(shè)置位置盡量離排油煙罩近一些，如離的太遠(yuǎn)，前端應(yīng)有預(yù)處理措施，因油煙管道不易清洗，時(shí)間長(zhǎng)了，油垢積的多了后容易引燃，發(fā)生火災(zāi)； （6）高大空間——如大堂、共享空間的氣流組織；

20、一般大堂、共享空間供熱時(shí)低位溫度不易報(bào)證，現(xiàn)在通常的做法是除在氣流組織方面想辦法外，再設(shè)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(biāo)準(zhǔn)要求，選用少污染、低耗能的系統(tǒng)和設(shè)備；系統(tǒng)設(shè)置上要考慮運(yùn)行管理過程在保證 必要的舒適性的同時(shí)不會(huì)出現(xiàn)無(wú)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(fēng)道作風(fēng)井；（2）當(dāng)建筑高度較高時(shí)

21、，樓梯間正壓送風(fēng)管（或豎井)內(nèi)風(fēng)速不要取的太高； 對(duì)于此條：是因《髙規(guī)》中規(guī)定金屬風(fēng)道風(fēng)速不應(yīng)大于20m/s，混凝土風(fēng)道風(fēng)速不應(yīng)大于15m/s，有的設(shè)計(jì)師就卡著限值設(shè)風(fēng)管及井道，對(duì)于均勻設(shè)常開口的、建筑高度較高的樓梯間加壓系統(tǒng)來說，往往會(huì)出現(xiàn)上下風(fēng)口不易平衡的問題,二、各類建筑空調(diào)設(shè)計(jì)中的個(gè)性問題：1、酒店：（1）冷源：因空調(diào)負(fù)荷特點(diǎn)是晝夜負(fù)荷變化比較大，且要考慮客房入住率不滿的不利因素，在機(jī)型、機(jī)組容量搭配方面要充

22、分考慮；（2）客房：空調(diào)系統(tǒng)比較單一，一般采用風(fēng)機(jī)盤管+新風(fēng)，客房衛(wèi)生間設(shè)排風(fēng)。現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)較高的酒店用四管制風(fēng)機(jī)盤管的較多； （3)多功能廳及宴會(huì)廳：室內(nèi)人員、燈光負(fù)荷較高，新風(fēng)需求量大，基本為常年供冷需求，通常采用的是定風(fēng)量全空氣雙風(fēng)機(jī)系統(tǒng)或空調(diào)機(jī)組+排風(fēng)系統(tǒng)，可變新回風(fēng)比，在適宜的氣候條件下用室外新風(fēng)降溫。（4）健身、娛樂：一般采用風(fēng)機(jī)盤管+新風(fēng)；（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 前供熱和停熱滯后的

23、需求。,2、辦公建筑：（1）辦公及會(huì)議用房：通常采用的系統(tǒng)有 a、兩管或四管制風(fēng)機(jī)盤管+新風(fēng)系統(tǒng)； b、全空氣變風(fēng)量系統(tǒng)； （2）特殊需求：為了租戶特殊設(shè)備的供冷需求，近10年的通常作法是預(yù)留給用戶冷卻水系統(tǒng)，以便用戶加裝水冷式制冷設(shè)備。3、商業(yè)建筑：（1）采用定風(fēng)量全空氣系統(tǒng)+外區(qū)風(fēng)機(jī)盤管；也有采用四管制風(fēng)機(jī)盤管的。（2）餐廳：可采用定風(fēng)量全空氣系統(tǒng)；4、其他空調(diào)系統(tǒng)：近10年空調(diào)設(shè)備發(fā)展比較，有許多新的設(shè)