聚焦：暖通系统在新建建筑中的应用
在新建的高层或超高层建筑中，如何科学地利用能源，使得暖通空调系统在高层建筑中实现节能环保，显得尤为重要。在具体项目中，为如何最大程度发挥暖通系统在高层建筑中的作用？其在实际应用中会遇到哪些问题及挑战？为使其更符合在高层建筑中的应用，对暖通控制系统应进行哪些优化和完善？本期诚邀行业专家、学者及企业高层为我们解读——暖通系统在新建建筑中的应用。
范存养
教授
Fan Cunyang
Professor
高层建筑空调技术发展动向
High-rise building air conditioning technology development trend
进入21世纪后，特别是随着城镇化进程的加快使得我国的建筑业的发展速度更快，很多高层建筑涌现出来，这对空调设备与系统设计产生了较大影响。有些被戏喻为“外国建筑师的实验场”中所设计的高层建筑，除因其造型奇特、立面怪异而导致建筑、结构造价昂贵外，对空调设备与系统设计也提出了挑战。
在大发展的同时，建筑围护结构材料（如不同性质的隔热材料、幕墙、玻璃、遮阳材料等）、新型建筑设备的出现对高层建筑的发展作出了有利贡献。
建筑设计手段已将从 CAD 时代进入 BIM（建筑信息模型）时代，对处理复杂的设计、施工、安装等问题提供了有力的手段。
关注节能也成了如今建筑设计中需要考虑的重要关键，从能源危机提高到可持续发展理念已成为全球的共识，而我国建筑用能却占总能耗的1/3，因此政府出台多项措施，积极推动高层建筑的绿色节能及可持续发展。这不仅要控制建筑物即时的能耗，还应控制其寿命周期内的用能和 CO2 排放。为此，除了建筑物内环境应满足要求外，其对周边环境的负面影响也应控制到最小。
随着技术的不断提高，可配合新发展的相关技术来帮助实现上述目的，如：采用各种新型的围护结构方式以减小进入室内的负荷，有些高层建筑采用“双层皮”（DSF）幕墙，既可遮阳，又可保温，过度季节可组织自然通风；为改善建筑中窗际热环境而改变常规的专设外区空调系统方法，如采用通风窗（AFW）以削减冬夏季窗户壁面的冷/热辐射影响，也可采用其他“屏障系统”实现无外区空调方式；在空调方式上可以采用新回风分别处理并实现热湿单独处理的系统，以提高机组制冷效率，並可合理利用自然冷源。末端装置可采用诱导方式或辐射方式；送回风方式可以用下送上回，以及全面与局部相结合的形式；对于量大面广的高层或多层住宅建筑，局部空调机组的应用不妨可作为首选。以便于用户的行为节能；在超高层建筑中分段（高度方向）设置小中庭，以便组织自然通风以及培植绿化等实现生态效果。因此，机械通风与自然通风的结合更是应从实践中探索的技术。
最近出版的《高层建筑空调设计及工程实录》一书（中国建筑工业出版社）对上述课题提供了设计思路和大量国内外工程实例（共270个项目）可供参改。
李悦
上海市建筑科学研究院（集团）有限公司
工程师
Li Yue
Shanghai Research Institute of Building Sciences (SRIBS)
Engineer
超高层建筑节能设计的思考
The thinking on the energy efficient design of high-rise building
随着经济发展和技术的进步，超高层建筑不断涌现，作为现代城市中的地标，超高层建筑正不断地改变着城市的经济发展。据调查显示，目前全球高度超过350m的建筑数量约有100幢，而我国内地占了41幢。超高层建筑除数量逐渐增多外，其体量也越来越大，业态也越来越复杂，因此给暖通空调系统的设计带来了新的挑战。
超高层建筑面临的挑战及存在的问题
个人认为，与一般高层建筑相比，超高层建筑的节能设计会存在以下几方面的挑战：首先，超高层建筑的气候参数会随着建筑高度的上升而发生变化，当楼层高度达到一百米以上时，太阳辐射外的气象参数均会出现明显变化，如距地面一百米以上的高空风速会达到3m/s，当建筑高度达400—500米时，高空风速可达到5m/s以上，此外，温度也会随着高度增加出现明显的下降趋势；其次，现有的节能标准还不够完善，不能完全适用于超高层建筑，能耗模拟工具的计算能力有限，也不足以覆盖超高层建筑的规模。
基于以上现状，尽管诸多超高层建筑的空调系统采用了水泵变频、空调系统变风量等节能措施，但仍不能合理地进行变频调节及显示节能效果，变频水泵等技术未凸显其节能效益，有些设计存在冷机设计容量过大，出现了内外区冷热不均，低区过冷、高区供冷不足，以及空调能耗过高等问题。
应对措施
1）超高层建筑设计时应综合考虑气象参数沿着高度的变化，并充分利用气象参数随高度变化的有利方面，如充分利用超高层建筑的高空风速，合理设计双层通风幕墙结构、利用风力发电等技术。同时，建筑围护结构沿着高度方向其表面热交换能力的变化应在节能设计时予以考量；
2）超高层建筑设计时，不应受现行建筑节能设计标准的约束，对现行节能标准中不适用于超高层建筑的遮阳、采光、通风等技术，在建筑规划设计时均根据其高度对其影响进行综合考虑，并根据当地的气候特征进行设计优化；
3）超高层建筑的设计应注重建筑内、外部空间与设施共享、立体交通规划，强调能源规划与用能系统调试，明确相关节能技术适用范围，合理优化利用可再生能源，利用数字化的综合能源管理系统，根据系统监控情况制定全年优化运行模式；
总之，目前超高层建筑业态逐渐趋于复杂，如办公、酒店、公寓、酒店公寓、商业，以及辅助的观光、餐饮、会所等，其不同功能的使用时间及对能源的需求也不尽相同，因此在进行能源、资源系统设计时，应合理考虑各功能的特征，充分利用外部资源，实现内部资源的互补。
王瑞霞
上海中建建筑设计院有限公司
高级工程师
Wang Ruixia
Shanghai zhongjian Architectural Design Institute co., LTD
Senior Engineer
综合考量建筑的节能设计
Comprehensive consideration on building energy efficient design
一个新建建筑物投入使用后，是否节能？最直观的数字体现在运行费用上。那么在空调系统满足使用者需求地前提下，如何减少运行费用呢？
建筑外维护结构的节能
在当前公共建筑节能规范要求地前提下，建筑的外围护结构的节能材料成本占建筑成本的比例，制约着建筑节能的最终效果，它对空调季的节能起着决定性的作用；建筑能否做到自主呼吸也是节能的一大要素，充分利用室外的新风主要体现在过渡季节的节能上。
空调系统的节能
1、设备的节能。空调系统的主角是空调设备，从主机到末端，空调设备的性能系数 COP、综合部分负荷性能系数 IPLV 起着决定性的因素。
2、系统运行上的节能。任何一栋建筑物都有着它自身的“性格”，不同“性格”的建筑物决定了空调系统使用上的特殊性，根据建筑物的“性格”进行量体裁衣是我们暖通设计师的使命，如何在空调系统的确定上更匹配建筑的使用特点，需要我们暖通设计师和业主进行充分的沟通，对建筑的功能定位、使用级别（对舒适度的要求）、使用者的习性（建筑功能）、未来发展的可能性等一一把脉，结合我们的空调产品与空调系统形式，给建筑制定一套合理的空调方案，空调系统要具有灵活控制的可能性，末端设备的个性化设置，再加上楼宇自控的帮助（楼宇自控的方案要切合使用者的习惯、特性），空调的节能才能卓显成效。
能源利用上的节能
电能、燃气和石油等能源的价格在不同城市、不同季节、不同时间段会有较大差别；我国幅员辽阔，地热能、太阳能、风能、海水能在不同的地理位置发挥着各自的优势；所以现在大型建筑的空调系统设计一改往日的单一能源利用，结合当地的具体能源种类及价格，综合利用能源亦是当今空调系统节能的一大手段。
综上所述，空调系统的节能不是单一方面就能实现的，综合考虑建筑的各种因素，合理确定空调系统的形式是节能的关键。
