黎喜

[摘要]介紹綜合性超高層冷熱源的選擇，其空調(diào)系統(tǒng)的劃分以及節(jié)能措施，并提出設(shè)計(jì)中的疑難問題以及設(shè)計(jì)體會。

[關(guān)鍵詞]超高層;冷熱源;分體多聯(lián)空調(diào)系統(tǒng);泳池除濕一體機(jī);綠色建筑;熱補(bǔ)償

文章編號：2095-4085（2019）06-0066-04

1引言

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，集辦公，酒店等于一體的綜合性超高層建筑近幾年來增長頗劇。綜合性建筑承擔(dān)了諸多的建筑功能，秉承服務(wù)于人的宗旨，對于空調(diào)專業(yè)來說，加大了系統(tǒng)劃分以及合理布局的設(shè)計(jì)難度。同時(shí)，此類建筑空調(diào)專業(yè)作為用電大戶，在考慮投資并滿足舒適性要求的基礎(chǔ)上合理選取空調(diào)系統(tǒng)以及節(jié)能產(chǎn)品，滿足綠色建筑設(shè)計(jì)要求，對于節(jié)能減排作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

2工程概況

本工程地下3層，地上塔樓44層，地上裙房6層，7，17，27，40層為避難層，總建筑面積近18.4萬m2，總建筑高度180m。由集團(tuán)辦公，酒店，銀行三個(gè)獨(dú)立業(yè)主共同使用，其中集團(tuán)辦公包括1-3層局部辦公，8-20層辦公（除17層），21-26層公寓式酒店和42-44層會所，建筑面積近6.3萬m2，酒店包括1-6層裙房北部分，28-41層客房（除40層），建筑面積近7萬m2，銀行包括1-6層裙房南部分，建筑面積近5萬m2。地下三層建筑面積近4.5萬m2，其中地下一，二，三層為汽車停車庫，冷凍機(jī)房，變配電間等設(shè)備用房及酒店后場用房，地下二，三層局部設(shè)置六級人防。

3設(shè)計(jì)參數(shù)

室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)需滿足現(xiàn)行規(guī)范《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》和《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》，其中相對濕度為非保證值，具體參數(shù)詳見表1。

4空調(diào)冷熱源

本工程考慮三個(gè)業(yè)主空調(diào)系統(tǒng)使用的獨(dú)立性及空調(diào)系統(tǒng)劃分的合理性，故與業(yè)主商榷設(shè)置三套獨(dú)立的空調(diào)冷熱源以滿足其使用要求。

4.1冷熱負(fù)荷指標(biāo)

銀行經(jīng)計(jì)算夏季空調(diào)計(jì)算最大逐時(shí)冷負(fù)荷為4120kW，冷負(fù)荷指標(biāo)為143 W/m2（建筑面積）;冬季空調(diào)計(jì)算熱負(fù)荷為2026kW，熱負(fù)荷指標(biāo)為70.3W/m2（建筑面積）。

經(jīng)計(jì)算酒店夏季空調(diào)計(jì)算最大逐時(shí)冷負(fù)荷為7244kW，冷負(fù)荷指標(biāo)為117W/m2（建筑面積）。冬季空調(diào)計(jì)算熱負(fù)荷為4285kW，熱負(fù)荷指標(biāo)為70.0W/m2（建筑面積）。

經(jīng)計(jì)算夏季空調(diào)計(jì)算最大逐時(shí)冷負(fù)荷為5088kW，冷負(fù)荷指標(biāo)為103 W/m2（建筑面積），冬季空調(diào)計(jì)算熱負(fù)荷為2530kW，熱負(fù)荷指標(biāo)為51.1W/m2（建筑面積）。21層至26層公寓式酒店夏季空調(diào)計(jì)算最大逐時(shí)冷負(fù)荷為815kW，冷負(fù)荷指標(biāo)107W/m2（建筑面積），冬季空調(diào)計(jì)算熱負(fù)荷為440kW，熱負(fù)荷指標(biāo)為57W/m2（建筑面積）。42層至44層會所夏季空調(diào)計(jì)算最大逐時(shí)冷負(fù)荷為1230kW，冷負(fù)荷指標(biāo)為192W/m2（建筑面積），冬季空調(diào)計(jì)算熱負(fù)荷為515kW，熱負(fù)荷指標(biāo)為81W/m2（建筑面積）。

4.2空調(diào)冷熱源

本項(xiàng)目三個(gè)功能區(qū)域分別設(shè)置冷熱源。根據(jù)各區(qū)域冷負(fù)荷的計(jì)算結(jié)果，采用離心式和螺桿式冷水機(jī)組的組合方式，并通過對比兩種機(jī)組額定制冷量的運(yùn)行能耗，達(dá)到合理的配置方式和臺數(shù)目標(biāo)?！跺仩t房設(shè)計(jì)規(guī)范》中明確鍋爐房和其他建筑相連或設(shè)置在其內(nèi)部時(shí)，應(yīng)設(shè)置在首層或地下室一層靠建筑物的外墻部位。但考慮到三個(gè)鍋爐房若均設(shè)置在地下一層，鍋爐房的位置難以滿足泄爆，直通室外出口和避開人員密集場所等規(guī)范要求，且找到合適的鍋爐煙的排放位置非常困難。故征詢當(dāng)?shù)叵啦块T及相關(guān)部門，同意把真空鍋爐房設(shè)置在裙房屋面，但酒店的鍋爐房內(nèi)設(shè)有蒸汽鍋爐，為杜絕安全隱患，該區(qū)域的鍋爐房只能設(shè)置在地下一層。具體選型結(jié)果如下所述。

4.2.1銀行夏季選用三臺390RT螺桿式冷水機(jī)組作為冷源，為節(jié)省能源輸送耗電及管道材料，冷水采用大溫差供回水6/12℃，冷卻水供回水溫度32/37℃。冷水機(jī)組及其相關(guān)設(shè)備設(shè)于地下二層機(jī)房內(nèi)，冷卻塔位于裙房屋頂。冬季選用二臺1.05MW的真空熱水鍋爐作為熱源，空調(diào)熱水供回水溫度60/50℃，真空鍋爐及其相關(guān)設(shè)備設(shè)置于裙房屋頂鍋爐房內(nèi)。

4.2.2酒店夏季選用二臺700RT離心式冷水機(jī)組和一臺350RT螺桿式冷水機(jī)組作為冷源，以滿足部分負(fù)荷狀態(tài)下的使用，為節(jié)省鍋爐燃?xì)庀暮瓦\(yùn)行費(fèi)用，螺桿式冷水機(jī)組設(shè)計(jì)60%冷凝熱回收方式用以預(yù)熱客房生活用水。冷水采用大溫差供回水6/12℃，冷卻水供回水溫度32/37℃。冷水機(jī)組及其相關(guān)設(shè)備設(shè)于地下二層機(jī)房內(nèi)，冷卻塔位于裙房屋頂。而熱源考慮到洗衣房，廚房等場所需蒸汽（由酒店管理公司提供），因此選用二臺1.5t/h的蒸汽鍋爐及二臺2.8MW的承壓熱水鍋爐作為洗衣房，廚房蒸汽用量及空調(diào)，生活用水的熱源。一次熱水供回水溫度90/70℃，二次空調(diào)熱水供回水溫度60/50℃，空調(diào)熱水通過板式熱交換器制取。鍋爐及其相關(guān)設(shè)備設(shè)于地下一層機(jī)房內(nèi)。

4.2.3集團(tuán)辦公為方便空調(diào)設(shè)備管理，分區(qū)和費(fèi)用計(jì)量以及運(yùn)行時(shí)間等因素，根據(jù)業(yè)主要求集團(tuán)辦公三個(gè)功能區(qū)域采用如下冷熱源方式。

1-3層局部辦公，8- 20層辦公夏季選用一臺700RT離心式冷水機(jī)組和二臺350RT螺桿式冷水機(jī)組作為冷源，冷水采用大溫差供回水6/12℃，冷卻水供回水溫度32/37℃。冷水機(jī)組及其相關(guān)設(shè)備設(shè)于地下二層機(jī)房內(nèi)，冷卻塔位于裙房屋頂。冬季選用二臺1.4MW的真空熱水鍋爐作為熱源，空調(diào)熱水供回水溫度60/500℃。真空鍋爐及其相關(guān)設(shè)備設(shè)置于裙房屋頂鍋爐房內(nèi)。

21層至26層公寓式酒店采用多聯(lián)分體式空調(diào)，按層分別設(shè)置多聯(lián)空調(diào)系統(tǒng)，室外機(jī)設(shè)置于27層避難層內(nèi)。

42層至44層會所采用多聯(lián)分體式空調(diào)，按層分別設(shè)置多聯(lián)空調(diào)系統(tǒng)，室外機(jī)設(shè)置于屋頂層。

5空調(diào)水系統(tǒng)（圖1，2）

5.1空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為了減少投資及減少對建筑本身的影響，空調(diào)系統(tǒng)通常以1.6MPa作為工作壓力劃分的界限[1] ，同時(shí)考慮使用特性和固有特性[2] ，空調(diào)水系統(tǒng)作如下分區(qū)。

銀行空調(diào)水系統(tǒng)采用一次泵變流量閉式二管制機(jī)械循環(huán)同程系統(tǒng)，分別由地下室冷凍機(jī)房及7層裙房屋面真空鍋爐房為冷熱水系統(tǒng)提供冷熱源。

酒店按五星級酒店標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，空調(diào)水系統(tǒng)采用一次泵變流量閉式四管制機(jī)械循環(huán)同程系統(tǒng)，并按客房和裙房功能要求不同分別設(shè)置分區(qū)和系統(tǒng)，便于控制及分戶計(jì)量。裙房空調(diào)冷水供回水溫度為6/12℃，空調(diào)熱水供回水溫度為60/50℃。客房空調(diào)冷，熱水通過設(shè)置于17F避難層內(nèi)板式熱交換器制取?？照{(diào)冷水供回水溫度為7/13℃，空調(diào)熱水供回水溫度為59/49℃。具體系統(tǒng)設(shè)置如圖1，2所示。

集團(tuán)辦公空調(diào)水系統(tǒng)采用一次泵變流量閉式二管制機(jī)械循環(huán)同程系統(tǒng)，按裙房，辦公功能要求不同分別設(shè)置系統(tǒng)，便于分戶計(jì)量。

從節(jié)能角度出發(fā)，過渡季節(jié)應(yīng)盡量利用天然冷源。本工程設(shè)置冷卻塔直接熱交換提供空調(diào)冷水，不用開啟制冷主機(jī)，實(shí)現(xiàn)過渡季免費(fèi)供冷。

5.2空調(diào)水管熱補(bǔ)償設(shè)計(jì)

在空調(diào)水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，空調(diào)水管因溫差引起的熱脹冷縮，特別是空調(diào)立管的熱補(bǔ)償設(shè)計(jì)往往容易被忽視。本項(xiàng)目在設(shè)計(jì)的過程中，對空調(diào)水管的熱補(bǔ)償計(jì)算和補(bǔ)償器，支架的設(shè)置都進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)?？照{(diào)水管的熱伸長量計(jì)算公式如下。

1）計(jì)算管道熱伸長量[1]

△X=0.012（t1-t2）L。

（1）△X-管道的熱伸長量，mm。Tt1——熱媒溫度，℃。t2——管道安裝時(shí)的溫度，℃，一般按-5℃計(jì)算。L——計(jì)算管道長度，m。0.012——鋼材料線膨脹系數(shù)，mm/m·℃。

本項(xiàng)目空調(diào)熱水按t1= 60℃;簡化得下式。

△X =0.78L。

（2）

2）判斷是否滿足自然補(bǔ)償，根據(jù)計(jì)算設(shè)置固定支架及補(bǔ)償器熱媒溫度為60℃時(shí)，允許不裝補(bǔ)償器的直管段最大長度民用建筑為55m，工業(yè)建筑為65m[5]。（管道伸長量分別約為40mm和50mm）。

常采用的自然補(bǔ)償有L型和Z型兩種形式。當(dāng)轉(zhuǎn)彎角不大于150度時(shí)，管道臂長不宜超過20-25m。[4] 在自然補(bǔ)償兩臂頂端設(shè)置固定支架。本工程盡量采用自然補(bǔ)償方式，長度超過50m的空調(diào)水管采用安裝補(bǔ)償器的方式進(jìn)行熱補(bǔ)償。其中集團(tuán)辦公的空調(diào)水立管服務(wù)高度最高，經(jīng)計(jì)算80m長的直管段熱伸長量62.4mm，具體設(shè)置補(bǔ)償器如圖3所示。

6空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)

根據(jù)各房間的特點(diǎn)及使用要求，為滿足人體的舒適性，因地制宜地選擇空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)。

1）酒店大堂，宴會廳和餐廳等大空間采用一次回風(fēng)式全空氣低速空調(diào)系統(tǒng)。氣流組織為上送上回，上送下回，側(cè)送下回等形式，風(fēng)口形式則根據(jù)空間特點(diǎn)及層高選擇噴口，旋流風(fēng)口或散流器等形式。為節(jié)省能源，過渡季節(jié)采用全新風(fēng)運(yùn)行，除塔樓外所有全空氣空調(diào)系統(tǒng)新風(fēng)量按最大新風(fēng)比不低于50%設(shè)計(jì)，酒店按最大新風(fēng)比不低于100%設(shè)計(jì)?？照{(diào)箱分別設(shè)置于各樓層空調(diào)機(jī)房內(nèi)。

2）會議室和辦公室等小空間采用風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)。新風(fēng)空調(diào)箱分別設(shè)置于各樓層空調(diào)機(jī)房內(nèi)。

3）客房采用風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)，按垂直系統(tǒng)設(shè)置。為節(jié)省能耗，新風(fēng)采用全熱交換器處理后送入室內(nèi)并采用變頻控制措施，方便日后運(yùn)營管理。

4）公寓式酒店及會所為了滿足便于管理，靈活使用以及水系統(tǒng)承壓分區(qū)等原因，選用制冷劑直接蒸發(fā)式多聯(lián)空調(diào)機(jī)組作為冷熱源。室外機(jī)分別設(shè)置于避難層及屋頂層，室內(nèi)機(jī)根據(jù)需要靈活放置，方便控制用。會所采用全熱回收裝置，回收排風(fēng)系統(tǒng)的余冷（熱），預(yù)冷（熱）新風(fēng)，達(dá)到節(jié)能減排的目的。公寓式酒店采用室內(nèi)機(jī)加全新風(fēng)處理室內(nèi)機(jī)系統(tǒng)，全新風(fēng)處理室內(nèi)機(jī)分別設(shè)置于各樓層空調(diào)機(jī)房內(nèi)。

5）全年使用空調(diào)的特殊房間如計(jì)算機(jī)房，消防控制室，電梯機(jī)房等采用分體式空調(diào)。

筆者在設(shè)計(jì)的過程中，有幾個(gè)特殊場所的空調(diào)設(shè)計(jì)需要特點(diǎn)注意。（1）銀行的保管庫房出于防盜要求，所有穿越該區(qū)域的風(fēng)管斷面不能超過200mm。（2）銀行的文檔庫房數(shù)量和面積都比較大，需提前預(yù)留恒溫恒濕空調(diào)室外機(jī)位置。（3）銀行計(jì)算機(jī)房和UPS機(jī)房為非常重要的場所，為防止空調(diào)水泄露以及考慮氣流組織的合理性，該區(qū)域采用全空氣空調(diào)系統(tǒng)并采用地板送風(fēng)方式。（4）酒店各類餐廳種類繁多，且廚房的補(bǔ)風(fēng)需進(jìn)行冷熱處理，在設(shè)計(jì)中需提前預(yù)留足夠的管井和空調(diào)機(jī)房位置。（5）酒店游泳池采用無邊界設(shè)計(jì)，采用全空氣系統(tǒng)，并設(shè)置獨(dú)立的排風(fēng)系統(tǒng)。采用的空調(diào)機(jī)組具有除濕，冬季熱收回及泳池加熱功能，盡量節(jié)約能源的使用。

7結(jié)論

（1）本項(xiàng)目的冷熱源三個(gè)功能區(qū)域分開設(shè)置。制冷機(jī)配比時(shí)需考慮冷機(jī)的性能參數(shù)，以達(dá)到合理配置，本次設(shè)計(jì)時(shí)集團(tuán)辦公采用了一臺離心機(jī)組和二臺螺桿式機(jī)組的靈活配比方式，既滿足使用要求，又節(jié)省能耗。鍋爐房的位置必須滿足規(guī)范要求，本次設(shè)計(jì)采用真空鍋爐，其中兩個(gè)鍋爐房設(shè)置于裙房屋面，解決了鍋爐房泄爆及直通室外出口等難題。

（2）根據(jù)三個(gè)功能區(qū)域使用要求等特點(diǎn)，酒店空調(diào)水系統(tǒng)采用四管制，集團(tuán)辦公和銀行均采用兩管制。并且采用大溫差的供水方式，節(jié)省輸送費(fèi)用和管道造價(jià)，并為節(jié)約吊頂空間作出貢獻(xiàn)。

（3）會所和公寓式酒店考慮其便于管理，使用時(shí)間以及系統(tǒng)分區(qū)等因素，采用制冷劑直接蒸發(fā)式多聯(lián)空調(diào)機(jī)組作為冷熱源。

（4）銀行區(qū)域和酒店的功能比較繁雜，設(shè)計(jì)需考慮特殊場所采用不同的空調(diào)方式以及空調(diào)機(jī)房，管井和空調(diào)室外機(jī)的位置。

（5）管道熱補(bǔ)償計(jì)算及補(bǔ)償器的具體設(shè)置在工程設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮，以降低管道及閥門和支架運(yùn)行所產(chǎn)生的作用力，確保安全運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

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