淺議某銀行辦公樓暖通空調系統改造設計

邢紀鋒

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淺議某銀行辦公樓暖通空調系統改造設計

邢紀鋒

（河南智博建筑設計有限公司鄭州分公司 鄭州 450018）

該工程為建筑高度不超過50m的一類高層公共建筑的改造，從負荷計算、冷熱源設計、空調方案選擇、室內氣流組織等方面介紹了該項目的暖通空調系統改造設計，并簡要介紹了該工程通風防排煙系統。

銀行辦公樓；改造；暖通空調設計；通風

0 引言

對于一棟辦公建筑而言，中央空調系統的使用壽命一般為20年左右，對于上世紀九十年代初的公共建筑暖通空調系統逐漸在進行改造，辦公建筑的暖通空調系統改造設計也顯得尤其重要。高層辦公建筑暖通空調系統改造設計要根據建設單位要求及建筑室內現有布局制定可行的方案，由于這類建筑年代久遠加之舊的建筑格局和建筑空間所限，而空調行業經過近三十年的快速發展，很多時候和現有的新型中央空調系統設計有沖突。本工程在充分考慮建筑節能、初投資、建筑空間限制及建設方要求等因素的基礎上對該項目的暖通空調系統改造設計進行了介紹，對高層辦公樓暖通空調系統改造難點進行了探討。

1 工程概況及設計內容

1.1 工程概況

本工程位于河南省，為上世紀九十年代初建設的綜合辦公樓，總建筑面積為19824.41m2，地下共一層，地上十二層，建筑總高度48.9m，建筑性質為建筑高度不超過50m的一類高層公共建筑。負一層層高為4m，地上一、二層層高5.4m，三層4.2m，四層以上每層層高3.6m。建筑功能布局改造方面一層主要為休息等候區、開放式柜臺服務區、配鈔區、清分區、交接區等，二層主要為休息等候區、營業區及開敞式辦公，三～十一層主要為開敞式辦公、小辦公室、會議室及培訓室等，十二層為餐廳及配套，負一層為設備房及金庫。

1.2 改造設計內容

一、二層開敞式柜臺服務區、辦公營業區的室內空調風管系統現場已安裝不在本次改造范圍之內，本次只設計該兩區域的末端空調設備；一層休息等候區現設有分體式空調不在本次改造范圍之內，本次設計只提供一層空調機房內預留空調設備規格型號；四層配樓運營部開敞式辦公區，十層多功能教室及各電腦機房空調由業主另行委托設計；除上述區域外所有房間的舒適性中央空調系統均在本次設計范圍之內，男女公共衛生間，地下室設備用房、金庫及電梯機房的通風設計，廚房工藝由專業的廚房設計公司另行設計，本次僅預留土建排煙井。

2 空調系統設計

2.1 冷熱負荷計算

采用天正暖通負荷計算軟件計算8:00～20:00逐時冷負荷。1～12層逐時最大總冷負荷出現在16:00，最大值為1327.35kW，熱負荷為1144.9kW；其中一二層休息等候區，開敞式辦公營業區逐時最大總冷負荷出現在16:00，最大值為153.84kW，熱負荷為123.07kW。本建筑圍護結構傳熱系數見表1。

表1 建筑維護結構傳熱系數

2.2 冷熱源設計

本工程水系統空調有兩個冷熱源，考慮到一、二層休息等候區，開敞式辦公營業區常年均營業，除此之外的所有區域在節假日期間不使用，在主樓外的配電房屋面另設兩臺模塊式風冷冷熱水熱泵機組作為該兩部分區域冬夏空調的獨立冷熱源，該部分區域在大樓中央空調主系統冷熱源開啟時使用主系統冷熱源，在整棟大樓中央空調主系統節假日期間冷熱源關閉后，該部分區域的冷熱源切換至屋面的風冷熱泵機組以保證該部分區域中央空調仍能獨立正常運行。

配電房屋面單臺熱泵機組的制冷量為160kW，制熱量為170kW，熱泵機組夏季供回水溫度為7℃/12℃，冬季供回水溫度為45℃/40℃，根據機組負荷衰減情況，設置功率50kW的電輔助加熱裝置一套，安裝于供水管與機組串連連接。整棟大樓中央空調主系統冷源為原有設在負一層制冷機房內的兩臺離心式冷水機組組成，當時考慮到銀行辦公的特殊要求采用一用一備，單臺制冷量1407kW，熱源為市政熱網經水-水板式換熱器換熱后供末端使用，換熱量為1225kW。制冷機組夏季供回水溫度為7℃/12℃，板式換熱器一次網供回水溫度95℃/70℃，二次網冬季空調側供回水溫度為60℃/ 50℃。

兩套冷熱源系統采用同一個高位膨脹水箱定壓，膨脹水箱置于頂層原設計水箱間內，膨脹水箱容積為1m3，外皮加40mm厚柔性泡沫橡塑保溫層。膨脹管沿空調管井進入負一層水泵房分別接入集水器和風冷熱泵冷凍水循環泵進水母管上，主系統與熱泵系統冷熱源的轉換通過閥門切換實現。空調冷熱源原理見圖1。

另由于十層多功能會議室平時很少使用，僅舉行大型會議和文藝匯演時使用，此部分原設計獨立的VRV系統，室外機在頂層屋面，現頂層屋面全部改成陽光餐廳，故本次改造僅挪動VRV室外機位置，室內機及冷媒管等仍保留不動。

2.3 冷卻水系統設計

冷卻水系統主要為中央空調主系統冷水機組冷凝器散熱，冷卻塔選用低噪音開式逆流塔，置于室外配電房屋面，根據制冷原理，冷凝器散熱量是系統冷負荷與壓縮機耗功量兩部分之和，冷卻塔進水溫度為37℃，出水溫度為32℃，冷卻水循環量為300m3/h。兩臺冷卻水循環泵通過公共集管并聯后再串聯，冷卻塔出塔32℃的水進入水泵前先經過綜合水處理儀除氧，軟化后進入制冷機組冷凝器完成冷卻循環。

圖1 空調冷熱源水系統原理圖

2.4 空調水系統及風系統設計

表2 主要空調房間室內設計參數[1-3]

注： 由于建筑改造空間受限無法設集中新風系統。

（1）F1～F12層采用一次泵變流量兩管制閉式循環系統，主機為原九十年代離心式冷水機組，機組冷凍水側要求定水量，負荷側可為變水量。水系統為垂直異程式，水平同程式。立管最高點設自動排氣閥，最低點設放水排污閥，冷凝水匯集后排至冷凝水立管或就近直接排至衛生間地漏。

（2）本工程中央空調主系統冬/夏季冷熱水流量和系統循環阻力不同，冷凍水循環泵和空調熱水循環泵分別設置，冷凍水泵共三臺（兩用一備），冷凍水泵和制冷機組一對一連接。備用制冷機組平時不用時對應冷凍水循環泵停止運轉且關閉制冷機組進水蝶閥避免冷水不必要的旁通。熱水循環泵共兩臺（一用一備），水泵之間并聯連接。室外配電房屋面的熱泵機組設三臺冷熱水共用循環泵（兩用一備），水泵均置于負一層水泵房內，由于水泵房空間所限，三臺熱水循環泵通過共用集管并聯連接后與板式換熱器串聯連接。

圖2 屋面空調安裝平面圖

（3）由于建筑安裝空間受限且應建設方要求不另設空調新風系統，新風通過門窗縫隙滲透或非空調時間開窗換氣以保證室內空氣品質及人員活動對新風需求，室內空調及新風冷負荷均由末端兩管制風機盤管承擔。一、二層休息等待區和辦公營業區空調風系統由于在吊頂內，且此部分改造期間需繼續營業，應建設方要求吊頂內空調風管不做改造，但該部分區域的空調均采用新風加一次回風的全空氣空調系統，此兩部分臥式空調機組原位于地下室空調機房內落地安裝，因地下室空間改造成其他功能用房需將其兩臺空調機組挪至室外配電房屋面。改造后新增送回風風管穿越樓板處均設70℃自動熔斷防火閥。空調機組改造后的平面圖、剖面圖見圖2～3。

圖3 2-2剖面圖

（4）臥式空調機組及風機盤管前回水支管設電動兩通閥（由于是舒適性空調僅開關控制[4]），與室內溫度控制器連鎖，控制閥門開關避免不必要的冷水旁通。

（5）消防控制室采用3HP分體式空調器，由電氣專業預留空調電源及電量。

2.5 室內氣流組織

（1）一、二層配鈔區，清分區、門廳及每層電梯廳均采用臥式暗裝風機盤管散流器頂送風頂回風方式。

（2）F3～F12開敞式辦公區及頂層餐廳根據裝修風格均采用臥式暗裝風機盤管上部回風側送風方式。

（3）一、二層營業區原有全空氣系統均采用散流器頂送，十層多功能會議室采用VRV嵌入式風機盤管吊頂暗裝，風機盤管采用中間回風四面送風方式。附標準層空調平面圖4。

圖4 標準層空調及水管平面圖

2.6 自動控制系統

（1）本項目各空調房間風機盤管根據室內冷負荷變化，由設在室內的帶風機三速開關的溫度控制器控制設在風機盤管冷凍回水上的電動二通閥（開/關），以通、斷水流量和選擇風機盤管的風機低、中、高速運行，以維持室內的溫度。

（2）所有通風及空調系統均與消防控制室自動報警系統連鎖，由自動報警系統自動（或現場手動）控制，火警時所有非消防的空調機組、通風機以及其他與消防無關的風機立即停止運行。

（3）由于室外氣象條件和室內空調負荷變化，本工程集中空調系統的控制采用自動控制，制冷機組由自帶的微機及控制程序自行控制，風冷熱泵機組平時使用時全部開啟。房間溫度由回風溫度（或溫控器測定的室內溫度）與設定溫度的差值控制回水管道上的的電動閥開/關及風機高中低三檔風速，達到控制室內溫度的目的。

2.7 環保、節能設計

環保設計：所有空調器與風管連接均采用軟接連接且回風口均設過濾網，臥式空調機組采用隔振基礎隔振，風管支架采用彈性減振支架。屋面兩臺空調機組出風管及回風管均設矩形阻抗復合式消聲器且回風口處設回風靜壓箱和過濾網。所有空調及通風用風機均采用低噪音風機。

節能設計：風機盤管采用溫控器加三速開關進行控制，用戶可根據需要自行調節，所有空調器上均設有電動調開關節閥，消防水泵房排風兼排煙共用風機，平時排風低速運轉，火災時高速運轉排煙以節能。本工程選用的設備均符合《公共建筑節能設計標準》（本項目是在2013年10月設計完成，執行舊版本GB50189-2005）中相關規定：風冷模塊式冷溫水機組的性能系數：=3.317＞2.8；空調系統風機單位風量耗功率：W=0.31≤0.42W/（m3/h）；空調冷熱水系統輸送能效比：=0.0199＜0.0241；普通機械通風系統風機單位風量耗功率：W=0.288≤0.32W/（m3/h）；空調風管絕熱層的熱阻=0.772>0.74m·K/W。

3 通風防排煙設計

消防水泵房面積大于50m2，設置機械排風兼排煙系統，同時設機械補風系統。排風（煙）風機為雙速低噪聲軸流風機，平時低速運轉排風，火災時由消防控制室根據煙感信號控制跳高速排煙。排煙管道上設排煙防火閥，排煙溫度超過280℃時，排煙防火閥自動關閉，排煙風機連鎖關閉。現金庫、尾箱庫及部分憑證庫通風口要求直徑不大于200mm，因此，依據安全優先原則，通風量為排風每小時2次換氣次數，進風為每小時1.5次換氣次數，以保持庫內負壓。通風設備均設置于各庫房內，室外出口處風口向下，并加鋼筋網保護。風機前設置防煙防火閥，70℃時自動關閉，也可由消防控制室根據火災信號控制關閉，并連鎖關閉送、排風機。通風系統啟閉裝置設置于值班人員方便操作的區域。送、排風系統風道穿越庫房隔墻處做防盜彎頭。電梯機房設置排風系統，按每小時15次換氣次數通風換氣。衛生間均設置排風系統，換氣次數10～15次/h設計。

4 結束語

本改造工程設計時充分考慮了建筑的不同使用功能和各功能區不同使用時間、初投資以及安裝空間受限等因素，一、二層營業區全年每天均營業，為保證在節假日期間中央空調主系統關停的情況下繼續營業，另專為一、二層營業區設計一套獨立的風冷熱泵冷熱水系統。十層多功能廳考慮到不經常使用和更好的節能單獨設置VRV系統。該工程由于是九十年代初舊建筑改造，沒有足夠的安裝空間設新風管道，故中央空調未設獨立的新風系統而采用風機盤管全水系統，本文對年代久遠的公共建筑暖通空調系統改造設計中解決疑難問題提供了參考。

[1] 住房和城鄉建設部工程質量安全監管司.全國民用建筑工程設計技術措施-暖通空調·動力[M].北京:中國計劃出版社,2009.

[2] 住房和城鄉建設部工程質量安全監監督與行業發展司.全國民用建筑工程設計技術措施/節能專篇-暖通空調·動力[M].北京:中國計劃出版社,2007.

[3] GB50736-2012,民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范[S].北京:中國建筑工業出版社,2012.

[4] GB50189-2015,公共建筑節能設計標準[S].北京:中國建筑工業出版社,2015.

Discussion on the HVAC Design of a High-rise bank Office Building

Xing Jifeng

( Henan Zhibo Architectural Design Co., Ltd, Zhengzhou Branch, ZhengZhou, 450018 )

This project is a class of high-rise public buildings that’s construction height is no more than 50m. The HVAC system transformation design such as cooling and heating load, cold and heat sources, air conditioning scheme and indoor air distribution is presented, and the construction of the ventilation and smoke control system is briefly introduced.

bank office building; reform; HVAC design; ventilation

1671-6612（2018）01-031-05

TU831

A

邢紀鋒（1983.03-），男，碩士研究生，工程師，E-mail：xjf20036510@163.com

2017-11-27