高层民用建筑的空调系统设计包括空调送回风系统、排风系统、防排烟系统、冷热源和消声减振等多方面的设计内容，如何在设计中对不同功能的建筑达到最优化处理，如何在运行调试中达到最佳效果，从而达到节约能源，符合经济技术指标的目的，是设计者在设计过程中努力的方向。因此高层民用建筑的空调系统设计有重要的现实意义。
该建筑为天津市某商业综合楼，包括地下一层，地上十五层宾馆和三层商场。主体建筑宾馆部分按照三星级标准设计，建筑高56.1m，建筑面积10206m2，其中一层作办公及商务等使用，二层为餐厅，三层为设备层，四层以上为宾馆客房；裙房商场部分共三层，建筑高15.6m，建筑面积4724m2；冷冻机房设在地下一层。
空调设计参数及空调负荷
不同功能和等级的空调房间对应不同的空调设计参数，详见表1。本设计采用冷负荷系数法计算夏季空调冷负荷，采用稳定传热法计算冬季空调热负荷。夏季冷负荷分为建筑围护结构冷负荷和室内热源散热引起的冷负荷；冬季建筑热负荷主要考虑围护结构的耗热量，因为本设计采用空调送风采暖，空调房间保持正压，故不考虑冷风渗透的情况，其中围护结构的耗热量分为基本耗热量和附加耗热量。经计算可得整个建筑的夏季空调设计总冷负荷为1709.5kW，冬季空调热负荷为1546kW。
空调系统
1、商场部分
选择集中式全空气单风道定风量一次回风空调系统，在过渡季可实现全新风运行。每层设置一个空调系统，空调机房分层设置。商场的空气处理设备选择卧式组合空调机组，每层选择ZK-25机组两台。商场主要采用散流器平送，上送上回式的气流组织方式，送风口采用FK-10方形散流器。
此外，该商场地处北方，冬季冷空气渗入能力较强，因此在入口处要加设空气幕，以阻止冬天的冷空气进入商场，同时也可以保证夏季阻隔室外的湿热空气进入。回风系统采用商场顶棚设置回风口的方式进行回风，统一回风至商场各层空调机房。
2、宾馆部分
（1）宾馆一层大厅、二层餐厅空调系统方案
大厅的环境特点为：人员密度不大，热湿负荷不大；对室内参数要求不是很严格；空间大，装修较好；有常开启的外门，对空调系统的新风量要求不是很高。
餐厅的环境特点为：人员密度大，潜热负荷大，热湿比小一些，要求除湿能力大；新风量大；大空间，装修需要高档。
根据这些系统的特点，宜采用全空气集中式风空调系统，系统机房集中，占用空间小，施工、维修和管理都很方便，过渡季节可以利用全新风运行，达到节能的要求，风口、风道安装在装修里不影响美观，且能很好的满足大厅的热湿环境的要求。
宾馆一层和二层分别选用卧式组合空调机组一台，置于设备层中。气流组织形式中主要采用散流器平送的上送上回式送风方式，送风口全部采用FK-10方形散流器。宾馆一层大厅外门要设置空气幕以防止冬季冷空气浸入。回风系统采用顶棚设置回风口的方式进行，统一回风至宾馆三层设备层。
（2）宾馆标准层客房空调系统方案
客房的特点：人员密度不大，潜热负荷不大，热湿比较大；使用时间各不相同，且间歇使用，随机性大；各房间对温、湿度要求不一致。故宜采用半集中式风机盘管加新风系统。该半集中式的空气-水系统适用于各房间可单独进行调节，要求各室空气不串通，风道不易布置，层高较低，冷负荷和湿负荷都较小的场合，而宾馆的客房由于客人的不同要求，需要进行各自独立的调节，同时，客房人数较少，负荷不是很大，因此采用此种系统。但设计风机盘管系统时要合理选用设备及配制方式，以降低客房风机盘管的噪声问题。
本设计中的新风供应方式为新风与风机盘管的送风，通过静压箱混合后送出。这种系统卫生条件好。送风的气流组织形式为百叶送风口侧送。
客房的新风系统编号X1~X14，服务区域四到十五层，四到十四层每层的系统风量1290m3/h，顶层的系统风量1310m3/h，新风机组共12台，分层设置，分别位于走廊顶棚内。
本系统采用冬夏共用一套空调系统的形式。
排风系统
1、商场部分
商场采用统一的机械排风系统，商场自动扶梯部分三层相通，故商场部分的排风采用顶层设排风口，屋顶设排风机的集中处理方式。根据新风比的大小，可选择几台排风机置于商场屋顶。在春秋过渡季节全新风运行时，可开启商场屋顶的排风机进行排风。
2、宾馆部分
宾馆一层大厅和二层餐厅均为集中式系统，顶棚设置风口兼作排风口和回风口，统一通过风道回风至设备层，在设备层内进行排风量和回风量的调节，然后由设备层设置排风机集中排出。
宾馆一层和二层的公共卫生间的排风采用统一的排风道，设排风口，在排风竖井内通到三层设备层统一由排风风机排出。排风量按换气次数10次/h进行计算。
客房的排风系统设在卫生间内，过渡季节可以关闭风机盘管，开启窗户进行通风换气。该宾馆为三星级宾馆，卫生标准不是很高，对于有卫生间的客房主要靠卫生间排风，各卫生间装设带有止回阀的排气风扇，这样不会产生倒灌和互相串气，同时能够满足防火要求，排风竖井靠自然排风，宾馆客房卫生间排风按照每个房间卫生间换气次数10次/h进行计算。对于没有卫生间的客房，采用管道排风，每间客房排风按照新风量的90%计算。
防排烟系统
该商业综合楼包括商场裙房部分和宾馆部分均为一类建筑。按照相关防火规范的规定，并综合该建筑的建筑条件图可知各部分的建筑面积，经过校核，该建筑商场和宾馆部分每层均为一个独立的防火分区，且宾馆侧高层建筑每层均为独立的防烟分区。
1、商场部分
商场三层通过自动扶梯相通，在每层的自动扶梯处设防火卷帘以阻隔每个防火分区。由于商场每一层的可开启外窗的面积与地面面积之比大于2%，满足相关防火规范中自然排烟的要求，所以本设计中商场三层均采用自然排烟。
2、宾馆部分
宾馆一层大厅、二层餐厅和客房的防排烟设计：由建筑平面条件图的相关尺寸可知，外门及外窗的可开启部分面积大于地面面积的2%，满足自然排烟的要求，故采用自然排烟。
宾馆走廊的防排烟设计：宾馆标准层和顶层的内走道长度不超过60m，且东侧可开启外窗的面积大于地面面积的2%，满足要求，采用自然排烟。
高层建筑楼梯间、前室和合用前室的防排烟设计：该高层建筑内的防烟楼梯间、楼梯间前室及合用前室均不具备自然排烟的条件。按照相关防火规范规定：对不具备自然排烟条件的防烟楼梯间、前室及合用前室，应设立独立的机械加压送风防烟设施以达到防烟的目的。因此对该建筑内的两个楼梯间及其前室均采用加压送风方式。
（1）选择单级系统，防烟楼梯间及其前室分别设立送风系统。防烟楼梯间加压水平为50Pa，前室加压水平为25Pa。
（2）对需要加压送风的防烟楼梯间，每隔三层设一个加压送风口以使防烟楼梯间的压力分布保持均匀。
（3）对需要加压的前室，前室的送风口应每层设置一个，风口形式采用常闭型电磁式多叶调节阀加上百叶风口。
（4）加压送风机设置在不受建筑物内火灾影响的地下室送风机房内，并设有备用电源。加压送
风机的实际风量应该考虑到加压风道的漏风系数，加压送风机的全压，除计算最不利环路管道的压头损失外，尚应留有余压，当所有门关闭时，余压值应符合下列要求：防烟楼梯间加压水平为50Pa，前室、合用前室、消防电梯间前室等的加压水平为25Pa。
冬季采暖系统
由设计原始资料可知，热源为锅炉房提供的0.8MPa蒸汽，冬季采用汽水换热器制备60/50℃的热水，布置空调系统的房间内通过各机组、设备进行冬季空调送风采暖。
建筑的冬季供暖由空调系统供应，为防止空调机组直接处理室外空气时结露问题，空调机组新风管道应加以保温，并且加装电动密闭阀，与风机进行联锁控制。在商场不营业期间，商场的空调系统可以间歇运行来保证值班温度。
对于空调机房，制冷机房，配电室，消防控制室和设备层，不设空调系统，只需冬季保证值班采暖温度即可，以防止设备等冻坏，且保证系统的正常运行。对于这些房间，采用普通散热器采暖。
空调系统冷热源
制冷机房位于地下室，选用双效溴化锂吸收式机组3台，型号为SXZ8-58DH，冷量为580kW，进出水温度为7℃/12℃。冷却塔布置在裙房三楼的楼顶，冷却塔、冷却水泵、冷冻水泵和冷水机组一一对应，各选3台，冷却水泵和冷冻水泵均不设备用；补给水泵2台，因该水系统采用补给水泵连续补水定压，故设1台备用，正常补水时单台补水泵运行，事故补水时，2台补水泵并联运行。
冷冻水系统采用一级泵定流量系统，通过集水器、分水器的电动压差控制调节阀进行控制，负荷侧变流量运行。
空调的冷热水系统采用二管制的管路系统，即冷热水共用的二管制系统。其系统管径、阀门的配置均按照夏季冷冻水工况确定。由于冬夏两季水量差别较大，故冷、热水循环泵分别设置，夏季用冷水循环泵，冬季用热水循环泵。
蒸汽的凝结水系统采用余压回水。设计中，安全阀的排气管应伸出室外；减压阀、蒸汽量调节阀、疏水器之前应设过滤器，以防颗粒状杂质进入减压阀等元件内，使其发生故障。
客房风机盘管机组和吊顶式新风机组夏季时都会对空气进行冷却除湿处理，产生的冷凝水必须及时排走，因此还要考虑排放冷凝水系统的管路设计。
空调系统的控制运行
1、制冷系统控制
（1）冷水机组的控制。根据使用功能，开启相应的冷水机组；冷水机组本身的控制由自带的控制系统执行。
（2）压差旁通控制。根据冷水供回水总管与压差设定值（可调）之差，以PID算法来调节旁通阀的开度，达到压差恒定。
2、空气处理机控制
空气处理机组的回水管上设有比例调节阀，由设置在回风管上的温度传感器探测室内温度，调节进入空气处理机组盘管的水流量，以达到控制室内温度的目的。
3、风机盘管控制
（1）风机盘管宜采用温控器控制，室内温控器的功能一般如下：
手动三挡开关选择风机高、中、低三档转速，通过风量的变化来调节风机盘管的供冷量；
风机和水管阀门连锁；
手动季节转换开关；
根据室内温度控制电动水阀。
（2）在四到十五层客房系统中，为了节省电能，通常设有节能钥匙系统，这时风机盘管的控制应与节能钥匙系统协调考虑，可以采用插、拔钥匙使风机盘管启动或断电停转。
（3）温控器都应设于室内有代表性的区域或位置，不应靠近热源、灯光及远离人员活动的地点。
4、冷热源监测与控制
（1）热交换器控制：
二次热媒的供水温度可根据要求，调节一次热媒管路中的电动调节阀：测量二次热媒供水温度和室外空气温度，当室外温度降低时，热水温度要求升高，通过开大一次热媒管路中的电动调节阀来控制一次热媒流量，反之则关小；
设置高限温控器在室内温度超过所设定的最高温度时，自动关闭一次热媒管路中的电动调节阀；通过时钟控制器，可给出一天内不同时刻水温的设定值。
（2）冷却塔控制：
利用温度传感器测量供水温度，并将信号传送至调节器，调节器信号的输出控制三步继电控制器按三步启停冷却塔风机，同时调节器控制供回水之间旁通管中的电动调节阀的开度，当供水温度低于设定温度时，开大电动调节阀，反之则关小。
5、空调系统调试
（1）单机试运行：逐台启动水泵、风机、空调器、制冷机等，检查设备的转向、传动、润滑、平衡等是否正常，以及基础是否合理。
（2）系统的测定与调整：测定风机的风量与风压，按“动压等比分配法”或“流量等比分配法”调整系统的风量分配，使其符合设计值，并对所有风阀的调节手柄处以标注并加以固定。
（3）热（冷）态测试：考核并测定表冷加热器、制冷机等设备的能力，按不同设计工况进行试运行，并调整至符合设计值。
（4）综合运行调试：按当时实际条件（指气象），让系统正规投入运行，连续运行时间不少于24小时，各项指标均符合设计要求时方为合格。
消声减振
（1）空调机房内墙壁贴吸声材料；
（2）为机组设置减振台座，管道与减振设备间采用软接头连接；
（3）排风系统的轴流风机及其前后1米的风管设置包复式消声器；
（4）风管道为减少噪音传递采用弹簧减振吊架。
随着人们对生活品质要求的提高和暖通空调技术的迅猛发展，室内环境品质的优劣和建筑能耗的合理分配成为了建筑科学技术领域的重要研究课题。这不仅要求设计者在设计过程中具备优化设计的理念，还对系统的围护运行控制提出了更高的要求。
天津属于寒冷地区，该地区的某商业综合楼冬夏均采用空调系统的形式，本文以此为具体的设计对象，比较详细地介绍了该建筑内的空调系统设计方案，包括系统的选择划分，设备的选择布置等。在人员密集场所，例如，商场和餐厅，采用全空气系统，这样就可以有效的解决人员密集场所湿负荷大，灰尘量大的问题，提高空气品质，而对于宾馆客房则采用了控制灵活方便的风机盘管加独立新风的系统，从而达到室内的空气品质要求。此外，还相应的考虑了防排烟和消声减振等方面的设计。
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