成都某辦公樓空調通風系統改造

馬國川

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成都某辦公樓空調通風系統改造

馬國川

（中國建筑西南設計研究院有限公司 成都 610041）

成都某辦公樓空調運行中出現部分空調內區房間空氣品質不良，房間空調過冷過熱，人員舒適度差等不良問題。對項目進行現場調研，分析出現問題的原因，提出空調系統的改造方案。改造后根據用戶進行回訪表明問題得到較好解決。

新風系統；改造；新風；排風；空氣品質

0 引言

隨著經濟的發展和生活水平的提高，人們待在室內的時間越來越長。因此，室內空氣品質的好壞，對人們的舒適、健康意義重大。同時，良好的室內空氣環境有利于保障產品質量、提高生產效率。辦公室是人們工作的重要場所，其空氣品質的好壞直接影響了人們工作的效率和身體健康，因此，很有必要對此進行研究[1]。本文以成都某辦公樓空調通風系統改造為例，提出了一些暖通設計中需要注意的問題。

1 概述

成都某辦公樓地上24層，地下兩層，總建筑面積約40000m2。原設計地上1～3層為公共用房，其中一層主要分為寫字樓門廳及值機大廳；二層主要為管理辦公用房及信息大廳；三層有售票大廳及會議室等，4～24層均為辦公。辦公樓投入運行約三年。

根據用戶反映及現場調研，辦公樓2～5層空調在運行過程中遇到以下問題：

（1）2～5層內區房間空氣品質較差，辦公工作人員感覺不適，并伴有胸悶、頭痛、嗓子發麻、眼睛發癢及惡心等不適癥狀，過渡季節和冬季更為明顯。內區房間冬季室內溫度偏高。

（2）二層集中空調系統部分房間夏季過冷冬季過熱。

（3）辦公樓公共衛生間換氣不夠，衛生間及走道空氣污濁。

2 癥狀分析

2.1 空氣品質問題

2.1.1 現狀

空氣品質問題是用戶反映最為強烈的問題。現場調研正是冬季空調運行季節，辦公樓2-5F的用戶普遍反映所在空調房間空氣品質較差，在場工作人員感覺不適，伴有胸悶、頭痛、嗓子發麻、眼睛發癢及惡心等不適癥狀，調研人員進入房間后明顯感覺胸悶氣悶和空氣清新度不夠。

2.1.2 原因分析

通過查看原2-5F空調設計施工圖得知，除2F旅客休息廳及3F～5F常客中心接待大廳各設了一套全空氣系統外，其余辦公空調系統均為風機盤管加新風方式，2-5F每層設置一套新風系統，分別為X-1～4，空調系統未做內外區分區設置空調系統。空調及新風機組參數如表1所示。

表1 2～5層空調機組參數

根據現場調研和建設單位提供的二次裝修圖紙，2～5層的實際房間分隔及使用功能與原設計相比有較大變化，新增很多無外窗的內區房間，而空調通風系統仍按一次施工圖設計圖紙施工安裝，空調通風系統未根據二次裝修做出相應調整。根據二次裝修圖紙及現場情況對比計算，二次裝修圖中辦公室設計人員數量比原空調設計圖中的人員密度大。根據用戶提供的2-5F每層辦公室實際使用人員密度，對新風量進行核算（按辦公室人員新風量30m3/h·人計算[7]），計算結果如表2所示。

表2 2～5層新風量對比

由上表分析可見，原設計空調房間使用功能及設計人數與實際使用情況存在較大的差異，造成房間人員新風量不能滿足要求。另外，根據現場調研，2-5F大多為無外窗內區房間，有些外區房間雖然有對外采光玻璃幕墻，但為封閉玻璃無法開啟。從空氣平衡的角度考慮，無窗和封閉窗房間沒有設置機械排風系統，房間正壓高，新風更難送入，進一步導致新風量減少。

以二次裝修圖與原設計平面對比，辦公采用風機盤管加新風系統，二次裝修過程中空調系統末端未做調整。由于部分房間分隔變化，如大空間辦公室隔為幾個小辦公使用，造成部分房間無新風口、有些房間有送風口而無回風口，而有些房間只有回風口而沒有送風口，因此造成在總新風量不足的情況下部分區域新風分配不均，使得這些區域的新風不足問題更為突出。

空調房間的新風主要用來稀釋室內CO2、室內浮塵及其他污染物，改善室內空氣品質[2,9]。增加新風量是改善室內空氣品質的必要措施，是保證室內空氣品質的重要條件[3]。辦公室空調新風量一般按滿足人員衛生要求的新風量30m3/h人來確定[5,7]，造成辦公室人員不適癥狀主要是由于房間新風量不足所致。另一方面，由于空調系統未進行內外區房間分區設置，造成過渡季節和冬季室內余熱無法消除而引起室內溫度偏高，加之冬季相對濕度較低，房間燥熱加劇了人員不適。

綜上所述，造成辦公室人員不適主要是由于房間新風量不足、內區房間過熱引起燥熱所致，而新風量不足主要由于辦公實際人員密度大于設計人員密度、內區或無可開啟外窗房間未設置排風系統導致新風無法送入、新風口分布不均勻等原因造成。

2.2 二層南區辦公室（原休息廳）空調季節過冷過熱

2.2.1 現狀

運行管理人員提出二層南區空調系統無法調節，空調系統一旦運行，部分房間夏季過冷，冬季過熱。現場調研發現二層南區辦公室冬季室內溫度偏高。

2.2.2 原因分析

對比裝修平面圖和原空調設計平面圖，二層南區原設計為大空間旅客休息廳與一、二層的中廳相通，合用一套全空氣定風量系統；二次裝修設計中將該大空間劃分為很多小辦公室（房間分隔輕質墻不到頂），東西兩側分開，中間隔出走道，而空調通風系統仍按原空調通風設計圖紙施工安裝。原設計旅客休息廳改為辦公使用，房間功能及分隔改變造成大部分房間實際空調負荷需求與設計負荷偏離較大，全空氣機組自控系統無法真實反應室內溫度，幾乎失效，因此造成部分房間夏季過冷冬季過熱。由于增加了房間隔斷使得西側辦公室只有送風沒有回風，而東側辦公室只有少量送風口，回風區域全部設在銷售部團隊辦公室靠窗一側；原設計的氣流組織設計對現有的房間分隔而言是極不合理的[4]。

2.3 公共衛生間空氣污濁原因分析

2～5F辦公區公共衛生間及附近走道空氣較污濁，衛生間排風采用換氣扇結合屋頂管理排風機集中排風的方式。根據調研，公共衛生間門、窗密閉性較好，平時使用過程中大多處于關閉狀態，無補風途徑；衛生間排氣扇本身壓頭較小，使得排風無法達到設計換氣次數要求。

3 改造方案

根據上述對空調系統弊病分析，提出以下改造方案。

3.1 更換2～5層新風機組，加大空調新風量，調整新風系統末端風口布置

據前分析可知，現有空調新風機組供給新風量低于實際在室人員需求新風量，需要加大新風量以滿足人員衛生要求。由于層高和吊頂等現場條件限制（2F、3F層高3.90m，4F、5F層高3.60m），走道吊頂內管路系統較為復雜，改造新風管路系統難度較大，只能在現有走道新風干管尺寸不變的基礎上改造。通過計算，原新風系統管道內風速相對較低，在新風干管尺寸不變及風管風速滿足規范要求的前提下更換新風機組以加大新風量，更換新風機組的壓頭亦相應調整以滿足管路阻力要求。具體參數詳見表3。

表3 新風系統改造對比

針對區域性新風分配不均的問題，本次改造中根據房間新風量需求對每個風機盤管都接入新風管，讓新風分配盡量均勻合理。

3.2 增加排風系統

造成新風不足的原因除本身新風機組風量不足外，還有內區或無可開啟外窗房間未設置排風系統，房間正壓大新風難以送入。針對以上情況，考慮在辦公室內區或無可開啟外窗增加機械排風系統，從而有效送入新風，改善房間內空氣品質。

由于現場條件限制，在建筑物外立面增加排風出口、內區增加排風井不具備條件；同時走道吊頂內空間狹小，增加管道難度大。結合現狀，可采用以下措施設置排風：

（1）利用原有豎向排煙井道，在屋面增加排風機，結合火災時排煙系統，火災時排煙，通過閥門切換平時排風，火災排煙。

（2）無法采用豎向井道排風的辦公室內吊裝低噪音管道排風機，將空氣直接排至中廳或排至走道內再排至室外，西側3～5F中廳的玻璃幕墻上設電動窗進行通風換氣，東側中庭增設吊裝低噪音風機箱進行排風。

（3）將公共衛生間的換氣扇更換為低噪聲管道風機，增大壓頭，并在走道和衛生間在吊頂內設連通管作為補風設施，以保證達到設計排風量。對屋面集中排風機檢測風量，如工況不符合設計要求，需要更換風機。

二、三層改造平面詳見圖1、圖2，其余樓層類似。

圖1 二層改造平面圖

圖2 三層改造平面圖

通過以上排風措施，可解決內區或無開啟外窗房間新風無法有效送入的問題，增大房間新風量，有效改善房間空氣品質。

3.3 外窗改造

將外區房間封閉窗改造為可開啟外窗，利用外窗自然通風換氣改善房間空氣品質，對于個別有外窗但可開啟面積很小的房間，再增加不同方向可開啟外窗，最大程度利用外窗自然通風換氣。

3.4 二層南區辦公區空調改造

二層南區辦公室全空氣空調機組風機增設變頻器，辦公區內的所有送風口改為溫控型變風量送風口，以便根據負荷需求調節房間送風量，以實現區域溫度獨立控制；對無回風口的房間增設回風口，并對該區域各房間增設排風措施；同時擴大空調機房內的新風百葉面積，在過渡季及冬季最大限度的利用室外自然新風消除室內余熱，改善室內環境。

3.5 空調系統運行管理改進措施

對于內區房間空調季節余熱無法消除造成房間過熱情況。可以利用室外新風消除室內余熱[8]，將空調新風的溫度設定值調低，從而熱水水閥減小或關閉，以免過度加熱的新風向室內帶入熱量。

4 改造效果及結論

甲方根據上述改造方案對空調通風系統進行了改造工程實施，之后經過一年運行觀察，使用方在后期回訪中對改造效果很滿意，改造的實施有效的改善了辦公房間空氣品質差的問題，人員舒適度得到了極大的提高。通過本改造項目的原因分析和實施，得出以下結論：

（1）房間新風量不足會引起室內人員不適，滿足人員新風量要求是改善室內空氣品質的必要措施。

（2）空調系統設計中實際人員密度大于設計人員密度會造成房間人員新風量不足，設計過程中需要合理選擇人員密度。同時，內區或無可開啟外窗房間未設置排風系統會導致室內正壓較大導致新風無法送入、新風口分布不均勻等原因也會造成房間新風量不足。內區房間需考慮設置排風系統，為保證室內空氣品質，應注意氣流組織的合理性。

（3）內外區房間分區較為明顯的項目應該考慮空調風系統和水系統內、外區分區設置，二次裝修過程中使用方需要根據新的房間布局對空調、通風系統進行重新設計。

（4）本工程大量外區房間雖然有對外采光玻璃幕墻，但為封閉玻璃無法開啟，不能利用自然通風。建筑設計師在項目設計中應該最大程度利用可開啟外窗進行自然通風。

（5）公共衛生間排風需要考慮一定的補風措施以保證達到設計排風量。

[1] 龔石輝,沈致和.辦公室室內空氣品質及熱舒適模擬[J].建筑節能,2011,(8):19-21.

[2] 鄭文亨,龔福華,婁小鐵,等.改善室內空氣品質的探討[J].制冷與空調,2007,21(3):120-122.

[3] 陳建芳,葉必朝,謝超.室內空氣品質與新風量關系的實驗研究[J].制冷與空調,2008,22(6):24-28.

[4] 賴學江,王曉墨.空調房間氣流組織的模擬研究[J].華中科技大學學報(自然科學版),2002,30(2):51-53.

[5] 趙榮義,范存養,薛殿華,等.空氣調節[M].北京:中國建筑工業出版社,1998．

[6] 陸耀慶.實用供熱空調設計手冊[M].北京:中國建筑工業出版社,1993．

[7] GB50736-2012,民用建筑采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．

[8] 陸亞俊,馬最良,鄒平華.暖通空調[M].北京:中國建筑工業出版社,2007.

[9] 陳益武,徐紅梅.室內空氣品質與新風量控制[J].制冷與空調,2006,6(3):42-46.

The Rebuilding of the HVAC System in an Office Building in Chengdu

Ma Guochuan

( China Southwest Architectural Design and Research Institute Co., Ltd, Chengdu, 610041 )

For the operation of the HVAC system in an office building in Chengdu, some problems were found that the indoor air quality in some interior zones was poor, some rooms were too much cold or hot, and occupants always felt very uncomfortable. Through a site survey, we analyzed the reasons for those problems and proposed a rebuilding plan. After the rebuilding of the HVAC system, a new survey showed that the indoor air quality was significantly improved.

HVAC system; Rebuilding; Fresh air system; Air exhaust system; Indoor air quality

1671-6612（2018）01-094-04

TU831.3

A

馬國川（1984.10-），男，研究生，工程師，E-mail：403520223@qq.com

2017-04-18