望京SOHO T3暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計

黃艷 程新紅 程文明

悉地（北京）國際建筑設(shè)計顧問有限公司

望京SOHO T3暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計

黃艷 程新紅 程文明

悉地（北京）國際建筑設(shè)計顧問有限公司

本文對北京望京SOHO項目的冷熱源配置、水力系統(tǒng)分區(qū)、新風(fēng)熱回收和PM2.5控制手段進行了系統(tǒng)分析，簡要介紹了為戶內(nèi)數(shù)據(jù)機房設(shè)置的集中租戶冷卻水系統(tǒng)和辦公空調(diào)計量遠傳抄表系統(tǒng)等較新技術(shù)在本項目中的應(yīng)用，為此類超高層辦公建筑暖通系統(tǒng)設(shè)計提供借鑒和參考。

超高層建筑 水力系統(tǒng)分區(qū) 新風(fēng)熱回收 空調(diào)計量遠傳系統(tǒng)

1　項目概況

本項目位于北京市朝陽區(qū)，項目總建筑規(guī)模52萬m2，包括三棟高層塔樓（簡稱T1T2T3）和對應(yīng)的地下車庫及商業(yè)，其中最高的塔樓T3，建筑面積124,368m2，建筑高度170m。T3地下四層，地上四十五層，其中地下四層為主要的設(shè)備機房，地下二層至地下三層為車庫、地下一層至地上二層為商業(yè)，其余地上部分功能均為辦公樓層。

辦公和商鋪設(shè)計為單元式，機電考慮預(yù)留靈活，以增加后期單元出租的靈活性；每個辦公單元機電資源考慮獨立計量。

2　冷熱源系統(tǒng)設(shè)計

本項目有市政熱力供熱條件，綜合初投資和后期的運營維護，冷熱源采用市政熱力+電制冷的能源方式；為便于管理和分期建設(shè)，三個塔樓分別設(shè)置熱交換站和制冷機房。

2.1空調(diào)冷熱負荷指標(biāo)

本文研究主體T3主要建筑功能為辦公和商業(yè)，商業(yè)包括餐飲商鋪和零售商鋪。T3整樓空調(diào)負荷指標(biāo)如表1。

表1　望京SOHO T3空調(diào)冷熱負荷指標(biāo)

2.2熱源系統(tǒng)設(shè)計

本項目采暖空調(diào)熱源采用城市熱力，由市政熱力提供150/90℃、壓力為1.57MPa的一次熱水至塔樓熱交換站。

考慮運營時間不同，換熱站分別設(shè)置辦公空調(diào)、商業(yè)空調(diào)和辦公大堂地板采暖換熱裝置?？照{(diào)二次換熱空調(diào)供水水溫60/50℃，辦公大堂地板采暖供回水溫50/40℃。

熱交換站交換后的空調(diào)二次熱水引至塔樓地下四層冷凍機房內(nèi)，接至商業(yè)和辦公的空調(diào)冷水集分水器上，地板采暖熱水直接供至辦公大堂地板輻射區(qū)域。夏季空調(diào)冷水定壓設(shè)置在制冷站，冬季采暖空調(diào)熱水循環(huán)泵、補水定壓設(shè)在市政熱交換站。

2.3冷源系統(tǒng)設(shè)計

空調(diào)冷源采用常規(guī)電制冷，考慮超高層建筑須進行水力分區(qū)設(shè)置二次換熱[1-2]，一次冷水水溫設(shè)置為6/12℃。

本項目空調(diào)總冷量為3300RT，在冷源設(shè)備配置中，要兼顧高峰負荷和值班負荷以及辦公、商業(yè)不同運營模式下的運行效率優(yōu)化，冷機容量配比考慮大小搭配。在冷機臺數(shù)和容量選擇時，選擇了三大兩小（850RT×3+350RT×2） 以及三大一小（950RT× 3+450RT×1）兩種冷機系統(tǒng)配置進行了不同空調(diào)負荷率下的運營分析，相關(guān)結(jié)果詳見表2和表3。

表2　冷機（三大兩小配置）運行工況分析

表3　冷機（三大一小配置）運行工況分析

對比上述兩種主機設(shè)置方案，對于值班負荷、部分負荷及滿負荷工況下，冷機匹配度均較好，方案二主機配置下，部分負荷工況主機負載率在70%～80%之間，為主機高效運行區(qū)間，對于部分空調(diào)負荷工況運行效果最優(yōu)；方案一主機配置，部分負荷工況主機負載率在95%～100%，相對較優(yōu)。

本項目最終冷機方案選定時考慮T1/T2/T3三個塔樓保持相同的冷機配置模式，綜合三個塔樓的冷機配置運行情況，實施階段T3冷機主機選用了三大兩小的冷機配備方案。

考慮塔樓辦公和商業(yè)部分相互獨立，使用時間不同，且系統(tǒng)較大，阻力較高，各環(huán)路負荷特性相差較大，壓力損失相差懸殊（差額大于50kPa），空調(diào)水系統(tǒng)夏季采用二次泵系統(tǒng)，辦公和商業(yè)分設(shè)二次泵；冷水系統(tǒng)一次泵為定流量系統(tǒng)，臺數(shù)調(diào)節(jié)；二次泵為變流量系統(tǒng)，變頻調(diào)節(jié)運行；二次泵均設(shè)在集中冷凍機房內(nèi)。

為滿足夜間和周末加班、值班等工況下的低負荷運行，塔樓配備的350RT主機可滿足低負荷運行的要求，相應(yīng)商業(yè)和辦公二次泵系統(tǒng)各配備一臺值班用的二次水泵，變頻調(diào)節(jié)運行。

本項目冷站系統(tǒng)詳見圖1。

圖1　空調(diào)冷源系統(tǒng)圖

3　空調(diào)水系統(tǒng)分區(qū)

T3整樓地上 45層（H=170m），地下四層（H=-20m），中間設(shè)有兩個避難層，分別設(shè)置在F15（H=56m）和F29層（H=110m），屋頂層F45層設(shè)置了避難間和設(shè)備機房。

本項目在設(shè)計中考慮降低冷機及整個管路系統(tǒng)的承壓[3]，分區(qū)樓層選擇在F15層，低區(qū)為地下四層至F15層，高區(qū)為F16層至F45層；為了降低末端設(shè)備承壓，節(jié)約管道投資造價，高區(qū)分為高I區(qū)和高II區(qū)，其二次熱水換熱板換均設(shè)置在F15層設(shè)備層，高I區(qū)水系統(tǒng)范圍為F16至28層，高II區(qū)水系統(tǒng)范圍為F30層至45層，整個高區(qū)空調(diào)末端系統(tǒng)壓力均為1.0MPa；水系統(tǒng)分區(qū)如圖2。

圖2　望京SOHO T3水系統(tǒng)分區(qū)

4　新風(fēng)熱回收系統(tǒng)與PM2.5控制

本項目辦公設(shè)計為單元式辦公，考慮項目進行散售的特點，空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)采用風(fēng)機盤管+新風(fēng)的形式，新風(fēng)設(shè)置轉(zhuǎn)輪式集中熱回收。

4.1新風(fēng)系統(tǒng)設(shè)置

辦公新風(fēng)采用豎向系統(tǒng)，熱回收新風(fēng)機組集中設(shè)置在每個避難層和地下室二層空調(diào)機房內(nèi)，新風(fēng)出機組后經(jīng)過新風(fēng)豎井送至各層。設(shè)置在避難層的新風(fēng)熱回收機組豎向上下服務(wù)每個避難層之間一半的樓層，整個T3塔樓共設(shè)置了六個新風(fēng)系統(tǒng)分區(qū)，每個分區(qū)承擔(dān)6～7層辦公，新風(fēng)系統(tǒng)圖詳見如圖3。

圖3　新風(fēng)豎向系統(tǒng)設(shè)置圖

4.2新風(fēng)PM2.5控制

室外可入肺顆粒物PM2.5濃度超標(biāo)對人體健康產(chǎn)生較大影響，在本項目初期設(shè)置中，僅設(shè)置了常規(guī)的初效過濾和一級中效過濾，經(jīng)過檢測和分析，無論中效采用靜電式或袋式，僅采用一級中效過濾器不能實現(xiàn)PM2.5 90%以上的除塵效率，在設(shè)計中期，經(jīng)由廠家配合和權(quán)威空調(diào)檢測部門檢測，對設(shè)置兩級中效過濾器（靜電+袋式）以及（靜電+靜電）的方式進行了檢測和對比，其中兩級中效過濾器（靜電+袋式）過濾效果最好，能夠滿足PM2.5 90%以上的過濾效率，在項目實施中空調(diào)箱功能段設(shè)置了相應(yīng)的兩級中效過濾系統(tǒng)。

4.3新風(fēng)熱回收比例設(shè)置分析

在新風(fēng)熱回收設(shè)備選型中，空調(diào)熱回收回風(fēng)比例一般選取80%～85%。在本案設(shè)計初期，對實際能夠回收的比例進行了計算和分析：以一個防火分區(qū)的空調(diào)系統(tǒng)為例，對于不同人員密度，考慮維持室內(nèi)正壓需要的風(fēng)量以及衛(wèi)生間排風(fēng)綜合計算可回收的新風(fēng)比例進行了分析和計算，計算結(jié)果相見表4。

表4　不同人員密度對應(yīng)的熱回收比例計算

將人均新風(fēng)量提高至40m3/(h·人)，相關(guān)計算結(jié)果見表5。

表5　不同新風(fēng)指標(biāo)對應(yīng)的熱回收比例計算

綜合表4、表5分析，高層辦公在設(shè)置新風(fēng)熱回收時，需考慮室內(nèi)維持正壓、衛(wèi)生間排風(fēng)等因素，按照實際的人員密度和人均新風(fēng)量取值進行校核計算以確認項目可回收的排風(fēng)量比例。

5　租戶冷卻水系統(tǒng)設(shè)計

本大樓為分散式的SOHO類辦公，考慮現(xiàn)代辦公網(wǎng)絡(luò)機房的24小時機房空調(diào)要求，本項目為此設(shè)置了一套集中的機房冷卻水系統(tǒng)（簡稱租戶冷卻水系統(tǒng)），承擔(dān)網(wǎng)絡(luò)機房空調(diào)冷凝器的功能，從而避免了每戶采用風(fēng)冷式機房空調(diào)對建筑立面的影響，為滿足機房空調(diào)冷卻水水質(zhì)問題，供至用戶側(cè)的租戶冷卻水系統(tǒng)均采用板換與冷卻塔供回水分隔開。

租戶冷卻水系統(tǒng)分為高、低兩個分區(qū)，低區(qū)辦公（F2～F28）租戶冷卻水冷卻塔設(shè)置在塔樓右側(cè)三層高的小商業(yè)屋頂，板換及水泵設(shè)置于B4層；高區(qū)（31F～45F）租戶冷卻水冷卻塔和板換均設(shè)置在T3塔樓屋頂F45層。

與空調(diào)水系統(tǒng)分區(qū)不同，租戶冷卻水低區(qū)選取在F29層，主要考慮以下幾個因素:系統(tǒng)分區(qū)在F29層，低區(qū)系統(tǒng)靜壓130m，考慮水泵揚程，位于B4的板換和水泵工作壓力1.8MPa，但是末端用戶起始樓層為F3層辦公，因而末端承壓均在1.6MPa以內(nèi)。這樣可盡量增加低區(qū)的供應(yīng)范圍，減少高區(qū)冷塔的容量。

租戶冷卻塔采用開式冷卻塔，冬季塔體和室外管線設(shè)置電伴熱措施；租戶冷卻水一、二級水泵均采用變頻水泵，根據(jù)租戶的使用情況調(diào)節(jié)冷卻水量；租戶冷卻水系統(tǒng)的工作壓力詳見表6。

表6　T3租戶冷水系統(tǒng)分區(qū)及工作壓力

6　空調(diào)計量遠傳抄表系統(tǒng)

本項目結(jié)合項目單元式租售的特點，采暖空調(diào)系統(tǒng)進行了分用戶、分區(qū)域和分室的冷熱計量，做到用熱有量、便于管理和收費。具體設(shè)置如下：

1）單元式辦公設(shè)置空調(diào)計量遠傳抄表系統(tǒng)，空調(diào)冷熱計量表選用一體式，即熱量表和積分儀一體；

2）計量表裝設(shè)在管路上；

3）冷熱量表同時帶反饋信號，信號反饋至樓宇控制中心，每戶戶內(nèi)設(shè)置顯示面板；

4）為便于對用戶的控制和管理，每戶的空調(diào)水管入戶管上同時裝設(shè)電動閥。

整個辦公空調(diào)供冷熱均為預(yù)付費系統(tǒng)，中央控制式可對大樓的能耗實現(xiàn)精細化計量和管理。

7　結(jié)論

1）對于冷負荷總量較大的建筑，冷機臺數(shù)及容量選型時需分析值班負荷、部分負荷及滿負荷運行時機組開啟臺數(shù)和負荷率，以保證設(shè)備運行的經(jīng)濟性。

2）超高層建筑水力系統(tǒng)分區(qū)要進行詳細的設(shè)備和管路承壓的校核與計算。

3）高層辦公在設(shè)置新風(fēng)熱回收時，需考慮室內(nèi)維持正壓、衛(wèi)生間排風(fēng)等因素，按照實際的人員密度和人均新風(fēng)量取值進行校核計算以確認合適的排風(fēng)量比例。

4）通過設(shè)置初效及袋式、靜電兩級中效過濾器可實現(xiàn)PM2.5 90%以上的過濾效率，提升室內(nèi)空氣品質(zhì)。

5）設(shè)置集中租戶冷卻水系統(tǒng)可實現(xiàn)分散辦公網(wǎng)絡(luò)機房條件預(yù)留和建筑外立面的統(tǒng)一。

[1]陸耀慶.實用供熱空調(diào)設(shè)計手冊[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2008

[2]潘云鋼.高層民用建筑空調(diào)設(shè)計[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1999

[3]馬最良,姚楊.民用建筑空調(diào)設(shè)計[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2009

Design of Air-conditioning System for Wangjing SOHO T3 Building

HUANG Yan,CHENG Xin-hong,CHENG Wen-ming
CCDI(Beijing)Architectural Design International Institute

The HVAC system of Wangjing SOHO T3 Building in Beijing was analyzed systematically,including the configuration of heating and cooling capacity,the partition of hydraulic system,the heat recovery of fresh air and PM2.5 quality control of fresh air.It was briefly described the application of new techniques,such as water-cooling system for office computer room air conditioning system and energy consumption measurement in the Wangjing SOHO T3 project. This work will provide reference for the design of HVAC system of super high-rise building

super high-rise architecture,hydraulic system partition,fresh air heat recovery,energy consume measurement system

1003-0344（2015）06-091-4

2014-5-27

黃艷（1981～），女，碩士，工程師；北京市朝陽區(qū)東土城路怡和陽光大廈C座（100013）；010-84266220；E-mail:reddoris@163.com