高层建筑暖通系统的合理布局与设计要点

引言

随着城市化进程加速，高层建筑已成为现代城市的标志性建筑形态。暖通系统作为高层建筑的 “呼吸系统”，直接关系到室内环境舒适度、空气质量及能源消耗，其布局与设计的合理性至关重要。建筑节能标准不断提高，智能化技术快速发展，对暖通系统的设计提出了更高要求。

一、高层建筑暖通系统构成与布局原则

1.1 暖通系统构成

高层建筑暖通系统由供暖、通风、空调三大核心子系统构成。供暖系统主要负责在寒冷季节为室内提供热量，其热源涵盖集中供热管网、燃气锅炉、地源热泵等 。以集中供热为例，城市热力管网输送的高温热水或蒸汽，经换热站转换后，通过室内供暖管道和散热器将热量散发到各个房间；地源热泵系统则利用地下浅层地热资源，实现高效节能的供暖与制冷。通风系统承担着室内外空气交换的重任，包含自然通风与机械通风。自然通风借助建筑的风压、热压作用实现空气流动；机械通风则通过风机、风管、风口等设备，强制排出室内污浊空气，引入新鲜空气，防排烟系统更是高层建筑消防安全的关键，在火灾发生时及时排除烟雾，保障人员疏散安全。

1.2 布局设计基本原则

暖通系统布局需以满足建筑功能需求为首要前提，针对商业办公区、住宅、酒店等不同功能区域的使用特点，定制差异化的系统方案。保障室内环境舒适度同样关键，合理规划风口位置与气流组织，避免出现冷热不均、通风死角等问题。节能标准是现代建筑设计的硬性要求，布局时应减少管道长度、降低系统阻力，优先选用高效节能设备，提升能源利用效率。系统的便于安装与维护原则不容忽视，预留足够的设备检修空间，优化管道走向以降低施工难度，采用模块化、标准化设计，便于后期设备更换与故障排查，确保暖通系统在建筑全生命周期内稳定高效运行。

二、高层建筑暖通系统各子系统设计要点

2.1 供暖系统设计

供热系统设计最根本的是热源的选择和供热网路的合理布置。在供热过程中，集中热源是指集中建设在热用户区域外的大型锅炉房、大型热电厂等在城市热力网络中，在热源本身较为稳定的同时集中供热具有集中管理的特点，因此应依据所设供暖建筑的热负荷确定各换热站规模以及换热设备；供暖锅炉为燃气锅炉，因锅炉有启停便捷、调控容易的优点且供热范围通常不大，使得燃气锅炉成为在一些建筑面积较小且距热网远、不宜通过城市热力网供热的小高层建筑中普遍使用的热源，为了保障燃气锅炉供暖运行系统安全，设计应重视燃气锅炉供热的热效率以及相关系统安全运行的烟气排放和对燃气管道的防护安全。另外地源热泵作为清洁的能源供热方式具有较大能耗能回收成高效利用的特点，但其使用必须选取与采暖供热规模相匹配的地理位置地质条件且应进行相应分析，宜设计于布置岩土热响应测试和相应岩石钻孔测试，在岩土特性分析的基础上进行测试结果校核，以保证地表下所埋设置的换热器能够达到使用要求。对于供热网路系统的配置结构，通常是选择枝状形式或是环状形式，而枝状形式在建筑物供暖规模要求不高、采暖供热系统运行故障出现机率较低或适宜这一类特点时成为最简单地形式，其不足之处主要体现在建筑物数量或地区规模不宜过大；环状形式在运行费用方面比较高，但结构形式的稳定性、运行备用性较好，在高层建筑集中区域能较好地避免主干热网系统及供暖支路的故障因素以及提高运行保障等方面是使用最多的。

2.2 通风系统设计

在通风系统的设计中，自然通风系统的设计及机力通风系统的设计需要进行有效的优化结合。在采用自然通风系统时，要以建筑物的朝向、平面形状的布置情况为主要依据，开设可开启窗或是通风开口，借助热压与风压原理，强化自然通风的效果；对于一些进深相对大的建筑室内空间，还可以在通风设计中采用通风竖井或导风口的形式，提升通风效果。

2.3 空调系统设计

在进行系统形式的选用时，要综合考虑建筑功能、使用性质和工程造价。全空气系统适合应用于商场、体育馆等大空间建筑，依靠集中处理空气对大面积的环境进行调控，具有系统管理方便、易控制风管内空气的优点，但系统运行能耗较大；风机盘管＋新风系统较为灵活，可以满足各房间特定的温度要求，主要应用于酒店、写字楼等建筑内，设计过程中需合理选取盘管和新风量，以防止出现新风量不足或盘管结露；多联机系统由于安装方便、节能，因而主要应用于中小型的高层建筑，但机组室外机的安装要综合考虑散热和噪声的影响。

三、高层建筑暖通系统节能优化设计

3.1 节能技术应用

节能技术的进步和推广是暖通系统节能降耗的根本技术。通过对系统中设备转速的变化对系统中设备按需供能，减小风机、水泵等工作设备运转能耗是最重要的节能技术，变频技术可以在空调水系统中安装变频的水泵，根据负荷变动调节水泵流量，相比于定频水泵系统，可以节能 30% 以上。余热回收技术将工业废热、空调冷凝热等废热回收后作为供热、供生活热水等的热源，减少使用传统能源。

3.2 保温隔热与能效提升

暖通系统的保温隔热性能直接影响能效水平。管道保温材料的选择需兼顾导热系 数、防火性能与耐久性。新型复合保温材料。设备保温方面，对锅炉、换热器等高温设 备采用可拆卸式保温套，在便于维护的同时提升保温效果。建筑围护结构的保温隔热优 化同样关键，增强外墙、门窗的保温性能，可降低室内热量传递，减少暖通系统的运行 负荷。

3.3 高层建筑暖通系统智能化设计趋势

智能化成为暖通系统发展的必然方向。智能控制系统通过物联网将传感器、控制器、执行器等设备互联，构建实时监测与调控网络。系统可根据天气变化、人员活动规律自动调整供暖、通风、空调设备的运行参数，如在无人办公时段自动降低空调负荷。大数据分析技术的应用，能够深度挖掘系统运行数据，预测设备故障、优化运行策略，提升系统稳定性与节能效果。未来随着 5G 技术的普及，暖通系统将实现更高速、稳定的远程监控与管理，推动建筑运维向智能化、无人化迈进，进一步提升能源利用效率与用户舒适度。

结语

高层建筑暖通系统的合理布局与科学设计，是保障室内环境舒适、实现节能降耗的关键。通过遵循功能适配、节能优先等原则，精准把控供暖、通风、空调子系统的设计要点，并结合节能技术与智能化手段，可有效提升系统运行效率与稳定性。随着技术发展，暖通系统设计将更注重绿色化、智能化，持续推动高层建筑向高效、舒适、可持续方向发展。

参考文献

[1]李慧.高层建筑暖通空调系统设计探讨[J].中国设备工程,2024,(11):119-121.

[2]张家兴.超高层建筑暖通空调系统设计探讨[J].中国住宅设施,2023,(02):40-42.