高層建筑設計_第1頁
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文檔簡介

1、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

2、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

3、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

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、購物、辦公等。,高層民用建筑空調(diào)通風設計,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

5、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

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)、

7、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,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(見幻燈5插圖),這樣冷水機組的承壓就可以降低0.2~0.3MPa(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)

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)共用冷熱源機組:低區(qū)直供,結合避難層設高區(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,對結構荷載較小,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7/1

9、2 ℃,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。 ②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。 ③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

10、,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

11、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

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?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、設備總容量要滿足消防規(guī)定,且應有防爆

13、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——如設備總容量、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,不應設在主體結構內(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

14、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:

15、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

16、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: ① 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:每沿米外圍護結構熱負荷與室內(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。 ②過渡季的降溫措施:應優(yōu)先選用室外風的降溫

17、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(

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

19、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;

20、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

21、,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

22、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 前供熱和停熱滯后的

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

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