城市化进程的快速发展带来了人口数量增加与土地资源短缺矛盾,也促使建筑寻求向高空发展,超高层建筑高度不断刷新,可预期的千米级摩天大楼在策划和憧憬。目前,千米级摩天大楼的许多研究领域仍处于探索阶段,有必要开展深入研究,为千米级摩天大楼的建造提供技术支撑。本论文重点关注千米级摩天大楼暖通空调系统设计建造中的室外设计参数选取、能源系统设计策略、系统分区模块式设计方法、烟囱效应的应对策略等方面问题,以期为千米级摩天大楼暖通空调设计建造提供关键技术支撑和解决方案。首先,通过对区域气象条件进行长期模拟,研究千米级摩天大楼周边垂直气候特征,建立不同高度上室外计算参数的修正方法。按修正后的气象参数计算了不同高度楼层的空调负荷,得到了千米级摩天大楼空调负荷的垂直变化规律。提出千米级摩天大楼高区楼层超低能耗建筑设计理念,模拟分析了室外气候、围护结构、新风热回收对高区空调负荷以及全年能耗的影响。其次,针对千米级摩天大楼竖向高度大、建筑体量巨大、功能复杂等特点,分析了千米级摩天大楼的能源特性。以某千米级摩天大楼为例研究了能源系统方案,探讨了冷热电三联供、蓄能以及太阳能、风能在千米级摩天大楼应用的可行性,提出了千米级摩天大楼的多能互补能源设计策略。再次,分析了超高层建筑的空调水系统、空调风系统、防排烟系统、能源系统,通过合理竖向分区模式,解决超高建筑的作用半径、工作压力、系统传输等问题,优化了设计流程。通过优化千米级摩天大楼管井和机房平面布局,研究了千米级摩天大楼模块化预制立管和预制装配机房优化设计技术。提出了暖通系统分区模块式优化设计方法,为千米级摩天大楼的快速标准化建造提供保障。最后,研究了千米级摩天大楼的热压风压作用原理,分析了热压对不同气候建筑烟囱效应的影响。通过增加建筑围护结构气密性、增加内部水平隔断和垂直隔断、加压抑制等方式,可以起到抑制烟囱效应的作用,提出了抑制烟囱效应的应对策略。本文的研究成果提供了基于气候垂直分布规律的负荷特性计算参数修正方法,为千米级摩天大楼负荷计算与能耗模拟奠定理论基础;多能互补的能源系统设计策略、超高层建筑的低能耗技术可为千米级摩天大楼绿色、节能、低碳设计提供解决方案;暖通系统分区模块式优化设计方法,为实现千米级摩天大楼快速高质量建造提供技术支撑。