某高層中央空調設計問題分析

宋良雨　逯軒武

摘 要：中央空調在辦公樓取暖制冷應用方面已經是非常廣泛，針對于我國西部地區特殊環境，中央空調選用要做到因地制宜，文章根據西安市一小高層辦公樓為例，講述了設計時應該注意的問題。

關鍵詞：設計；措施；環節

空調是空氣調節器（room air conditioner）的簡稱，空調是對空氣的溫度、濕度、純凈度、氣流速度進行處理并滿足人們生產、生活需要的設備。商用中央空調在世界上已有百年的發展歷史，在中國也有20多年的應用時間。對于一個工程建設產品來說，設計方案質量高低會直接關系到使用效果，好的設計可以使人們生活、工作方便，心情愉悅。隨著中央空調的使用越來越普及，設計人員越來越重視中央空調設計問題，已經把其作為建筑整體設計中較為突出的問題對待。空調系統是一個比較復雜的系統，其設計需要考慮的因素較多，空調工程設計人員要利用經濟、技術方法，根據工程具體情況制定最好的空調設計方案。

下面根據一個具體的案例介紹中央空調設計應該注意的問題。

1 工程概況簡述

某工程位于陜西省西安市，此地屬于夏熱冬冷地區，冬天需要取暖（本工程使用中央空調），夏天需要供冷。此小高層辦公樓位于市中心繁華地帶，共9層，地上8層為辦公區域，地下一層為車庫，建筑面積總共12500m2，建筑總高度31.7m。

2 本工程中央空調設計方案介紹

在本中央空調設計方案中依據《公共建筑節能設計標準》（GB50189-2005）進行方案設計以及具體標準審議，本建筑物體型系數設定為0.169，建筑外窗傳熱系數設定為2.6W/m2℃，建筑外墻傳熱系數設定為0.42W/m2℃，建筑屋頂傳熱系數設定為0.4132W/m2℃。

2.1 本工程中央空調設計參數分析

由于此地屬于夏熱冬冷地區，冬天需要取暖，所以本工程所用到的重要空調設計方案考慮了夏季空氣調節設計參數以及動態取暖設計參數。

（1）夏季空氣調節室內設計參數分析。在本工程中，在辦公室、資料室以及會議室場所，溫度假定為26℃至27℃，濕度值設定為不大于65%，新風量設計為30m3/h。另外，在衛生間、盥洗室、廚房、休息室、門廳等場所的溫度值設定為26℃至28℃。

（2）夏季空氣調節室外設計參數分析。在本工程中，干球溫度設定為32℃，濕球溫度為31.7℃，大氣壓力值設定為89.789kPa，另外，考慮到辦公場所需要空氣流通較快，所以本工程中的風速設定值為1.6m/s。

綜上，根據計算分析，本工程夏季總冷負荷為467kW，冷負荷指標為72W/m2。

2.2 空調系統選用多聯機中央空調系統的優點

多聯機中央空調（Variable Refrigerant Volume）優點較多，它可以不需要另設空調機房，室外機可以放置于屋頂，有效節省大量的空間，另外還不需要設置冷卻水塔、循環水泵等配套設備，這樣還會節省很多的成本支出；多聯機中央空調可以采用集中控制或者有線控制，使用方便；考慮到西北地區，冬天溫度會比較低的原因，多聯機中央空調是一種無水的中央空調系統，不會出現結冰堵塞回路的情況，這樣減少了維修成本，還能夠節省冬季循環水泵的工作能耗；西部地區適合使用冷媒直接蒸發式對室內空氣進行冷卻，這個方式不僅效率高，制冷效果也比較明顯，耗能也比較低。在制冷時間上相對于其他方式更短、迅速。

2.2.1 空調設備。在本工程中地上8層各個辦公室等場所均選用了多聯機室內出風嵌入式室內機，共252臺，每層有兩臺新風機組，共16臺。頂層的大會議室以及活動中心裝了吸頂式換氣扇，共34臺；多聯機室外機置于屋面，共12臺，地上兩層均設置了貫流式空氣幕，共22臺。為減少新風管道占用過多的空間，每個新風系統風量應該控制在合適范圍內，通過走廊吊頂內的新風管道送到各個室內，送風采用了雙層百葉送風口，風口之間距離要適中，新風機進出口均勻設置了150mm的耐火軟管。辦公室內多聯機室內機均勻布置，采用四面出風嵌入式室內機，送風均勻，以滿足對空調熱舒適性的要求。小型辦公室采用了自然通風的方式，較大的辦公室采用了吸頂式換氣扇通風。

2.2.2 冷媒系統。多聯機中央空調共分為8套系統，地上每一層均為獨立的系統。為了避免過多的能量損失，在冷媒管道出入口采用了保溫處理措施。為達到不同末端輸出的效果，需要調節室內以及室外機的電子膨脹閥來改變輸入末端的冷媒流量。為了減少壓縮機由于多次開啟造成的能量損失，在空調啟動時可以采用低頻方式進行啟動，這樣做不僅降低了能量損失，還能夠減少啟動時對其它用電設備以及電網的損傷。

2.2.3 多聯機空調系統的控制。多聯機空調系統采用了集散控制方法，主要是由控制系統采集室內舒適性參數、室外環境參數和表征制冷系統運行狀況的狀態參數，根據系統運行優化準則和人體舒適性準則，通過變頻調速以及設置電子膨脹閥等手段將壓縮機工作控制在最佳狀態，還可以控制室外空氣換熱器風扇轉速，調節換熱器的能力，這樣就可以確保室內空氣溫度不會急劇變化。

3 采暖設備設計分析

多聯機穩定工作室外環境的要求：制冷室外溫度要求控制在-5至49℃，制熱室外溫度控制在-20至26℃，可以發現這個范圍相對于別的地區是比較大的，這主要是由于本地冬季一般在-10℃左右，低溫將會使空調制熱效率大打折扣，所以在此暖通設計人員在冬季采暖系統設計時，沒有考慮選用多聯機中央空調，而選用了普通散熱器采暖。

3.1 采暖系統參數設計

冬季采暖室外溫度設計標準按照-10℃，辦公室、會議室以及首層接待室溫度設計標準按照18℃至20℃，衛生間、樓梯間、門廳等房間溫度設計標準按照14℃至16℃。

采暖系統熱負荷設計要根據房間得失熱量的平衡進行考量，每個房間熱負荷等于房間耗熱量總與房間得熱量總和之差。經過計算，可以知道本建筑熱負荷設計為214kW，熱負荷指標設定為32W/m2。

3.2 采暖系統設計分析

本建筑利用以熱水為熱媒進行集中供暖，供水以及回水溫度分別為80℃和60℃，由戶外熱力管網引進，供室內散熱器使用。采用了雙管下供下回式系統，緩和了垂直失調現象，且室內不需要假設無供水干管，不僅美化室內空間，還能節省造價成本。業主對于散熱器材質有特殊要求，故在此選用了耐腐蝕的銅鋁復合散熱器。

3.3 通風設備的選用

本建筑地下一層為車庫，設計人員根據實際情況設置了送風系統以及排風兼排煙系統。送風系統把新鮮空氣輸送到室內，可以稀釋空間內空氣，使空氣成分滿足國家標準的要求。排風兼顧排煙系統通過同一臺風機和管道系統，不僅具有排風也具有排煙功能。

我國西部地區的辦公樓要根據當地具體的氣候環境、業主要求以及相關規范要求進行設計，盡量做到因地制宜，避免不必要浪費出現。夏季可以選用多聯機中央空調，冬季可以選擇散熱器進行供暖的方式，全面推進綠色建筑的發展，推廣使用新能源技術。

參考文獻

[1] 夏子丹.結合實例對兩棟超高層空調方案比較的探討[J].中華民居（下旬刊），2004（07）.

[2] 魏園園，李思聰，侯倩.關于超高層建筑暖通專業設計與節能運行問題的探討[J].陜西建筑，2007（04）.