東莞某超高層辦公樓暖通空調系統設計

孫楊

摘 要：介紹了本項目冷熱源，空調風系統和節能設計的總體情況。并針對本項目的特點，著重分析了冷熱源選取、新風系統、節能措施等三個方面。

關鍵詞：冷熱源；新風系統設計；節能

中圖分類號：TU831.3 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）21-0081-02

Abstract： The general situation of cold and heat source， air conditioning system and energy saving design of this project are introduced. According to the characteristics of this project， this paper focuses on the selection of cold and heat sources， fresh air system， energy-saving measures and so on.

Keywords： cold and heat source； fresh air system design； energy saving

引言

伴隨著經濟的高速發展，土地資源的減少，超高層建筑如雨后春筍般林立在城市當中。其中超高層建筑中空調系統的運行能耗占建筑總能耗相當大一部分，因此空調系統的節能措施的選用極為重要。供本文分析東莞某大廈的空調系統設計、節能技術的采用，供設計師參考。

1 工程概況

本項目位于廣東省東莞市，大廈總建筑面積8.5萬平方米（其中大廈建筑面積8.2萬平方米，地下空間建筑面積3736.34平方米），建筑高度為170.55m，為超高層建筑。大廈地上部分35層，1～2層為裙房，主要用途為入口大堂、商業；3～35層為塔樓，主要用途為辦公（A塔）、公寓（B塔）；屋頂層為電梯機房層，還設有水泵房、屋頂水箱、空調水泵房等；9、18、27層為避難層；地下室共三層，主要用途為商業（地下一層）、汽車停車庫（地下二層、地下三層），設備房（地下一層）。本文主要介紹A塔辦公部分冷熱源選擇、空調系統設計及節能措施的選用。

2 冷熱源選取

（1）地下一層為商業、一層為大堂、商鋪、二層為商鋪，冷源考慮到空調面積較小（約6000平方米）、營業時間統一、方便管理等特點冷源采用螺桿式冷水機組，制冷機組設置在地下一層制冷機房內，冷卻塔設置在三層裙房屋面；冬季不考慮供暖。

（2）A塔辦公部分未來擬以出租為主，需要滿足辦公室面積劃分靈活、適應多種使用功能、裝修風格等不確定因素，工作日、非工作日都有使用要求，物業管理方面需要滿足管理方便，控制精準，響應及時，維護簡單，計量收費準確等特點，選用變制冷劑流量多聯機系統。

（3）B塔公寓采用分體空調的系統。

3 新風系統選擇

為滿足《民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范》（GB

50736-2012）3.0.6的要求，公共建筑主要房間每人所需最小新風量辦公室：30m3/（h·人），本項目設置新風系統。常見空調新風系統的設計有以下幾種方案：

（1）全熱交換器處理新風；（2）多聯機新風機處理新風（制冷劑直接蒸發式新風機）；（3）新風通過空氣處理機組

集中處理后送入室內（水冷式）；（4）自然通風，新風通過開窗形式進入室內（不處理）；（5）通過送風機直接送入室內（不處理）；（6）機械排風，負壓進風（不處理）。

其中方案（4）、（5）、（6）若應用在超高層建筑中，氣流容易受熱壓的煙囪效應、風壓產生的渦旋效應的影響，對新風、排風的氣流組織會產生不可預計的影響；同時新風不經過處理直接進入室內，對室內機所承擔的熱濕負荷以及室內空氣品質產生不可控的影響，故不選擇此三種方式。

下面簡要介紹（1）、（2）、（3）三種方案的對比：

（1）全熱交換器處理新風。全熱交換器處理新風優點為：a.新排風進行能量交換，新風可預冷預熱，降低新風負荷，較節能；b.新排風通過風管有組織送排風，滿足設計新風量的要求。

全熱交換器處理新風缺點為：a.本項目位于東莞地區，屬于夏熱冬暖地區，室外夏季空調計算濕球溫度27.8℃（焓值為90.202kg/kg·干空氣），室內排風溫度26.0℃，濕度65%（焓值為61.958kg/kg·干空氣），夏季室內外焓差較小，冬季室內外絕對含濕量相差較小，所以使用全熱交換器效率較低；b.全熱交換器使用壽命短、造價高。易交叉污染。積灰后效率下降明顯；c.全熱交換器噪聲較大，需設置在機房內，占用每層的建筑面積；d.根據本項目情況，除避難層外標準層每層需設置進排風百葉，對外立面影響較大，較難與外立面配合。

（2）多聯機新風機處理新風（制冷劑直接蒸發式新風機）。多聯機新風機處理新風（制冷劑直接蒸發式新風機）優點：a.可對新風進行處理（包括過濾、加熱、降溫等過程）；b.新風量可通過電動閥門調節，滿足室內新風量的要求；c.系統較小，靈活度高。

制冷劑直接蒸發式新風機處理新風缺點：a.新風狀態點不能進行精準控制，舒適性一般；b.新風機配管長度受限；c.新風機處理新風時，機組內盤管數量加大，對應室外機額定制冷量/制熱量加大，造價高；d.本項目標準層每層新風量為5000m3/h，若選擇一臺，則設備噪聲較大，若選擇二臺，則新風機末端風管及冷媒管系統較復雜，且占用面積較大。

（3）新風通過空氣處理機組集中處理后送入室內（水冷式）。新風通過空氣處理機組集中處理后送入室內優點：a.新風經集中處理到室內等焓狀態點，滿足室內溫度、濕度的要求，提供高品質的新風，對室內機選型不產生影響；b.新風由風管送至各房間，滿足各房間新風量要求；c.新風由空氣處理機集中處理，空氣處理機集中設置，百葉數量減少，對外立面的影響較小；d.過渡季節，當室外空氣焓值小于室內空氣設計狀態的焓值時，可采用室外新風為室內降溫，可減少室內機的開啟量，節省能耗。

新風通過空氣處理機組集中處理后送入室內缺點：a.空氣處理機組需設置專用機房，占用建筑面積；b.需設專用的冷、熱源及空調冷熱水管路系統，增加初投資。

綜上所述，結合本項目的實際情況，本項目的新風系統選用新風通過空氣處理機組（水冷式）集中處理后送入室內的系統。新風冷熱源采用風冷熱泵冷熱水機提供，考慮系統承壓，主機分別布置在9層避難層（服務二層～18層，共73.5m）、塔樓屋面（服務19層～35層，共76.5m），系統承壓1.0MPa；空氣處理機組分別設置在9層避難層、18層避難層、27層避難層（本項目空調機房設置與避難層及屋頂，不計算建筑面積）。

4 空調風系統的設計

（1）地下一層獨立間隔的商鋪，采用風機盤管加新風系統。設新風處理機組，新風管接入直接送至室內。新風入口設置，電動密閉調節閥，室內需要及季節變化而調節多葉調節閥的開啟度，過渡季節可將閥全開。（2）裙房北面辦公大堂（一層、二層通高）大空間區域采用一次回風全空氣處理機組低風速單風道系統，塔樓辦公部分采用低靜壓風管機+新風的系統。新風管裝有電動對開多葉調節閥，可根據室內需要及季節變化而調節多葉調節閥的開啟度，過渡季節可將閥全開。（3）塔樓辦公室采用變制冷劑流量多聯機室內機加新風的空調方式，臥式暗裝室內機安裝在吊頂內，單層活動百葉風口上送上回。（4）塔樓辦公區新風由新風機組集中處理到室內等焓點后送至各層辦公室及公共區域。新風機組分別設在9層、18層、27層避難層。處理過的新風通過風井（風井內襯鐵皮風管，風管需做保溫）送至每一層。新風機設置變頻器，可以根據室內人員的情況和季節變化調節風量。辦公區域室內設CO2濃度報警監測設備，設置與排風聯動的CO2檢測裝置，當傳感器檢測室內CO2濃度超標時進行報警并啟動排風系統，其設定量值參考國標《室內空氣中二氧化碳衛生標準》GB/T17904-1997（≤0.10%，2000mg/m3）等相關標準。

5 室外機位置

多聯機室外機的設置位置直接影響多聯機室外機的效率。本項目多聯機室外機設置在避難層（9層、18層、27層）的設備機房及屋頂層內，各室外機集中設置的樓層比較分散，相隔較遠（9層，>70m），豎向上，室外機進排風系統不會產生熱力場，繼而互相影響，僅需解決同一樓層設備機房內的室外機安裝間距即可。與建筑專業配合，百葉角度為10°，百葉間距100mm，開口率大于70%，室外機安裝漸彎排風風管，充分保證其進風及排風順暢、不短路。屋頂室外機的擺放間距大于各廠家的技術要求的數值，保證各室外機進排風不互相影響，造成進風溫度過高，排風不暢。

6 節能設計

（1）選用變頻多聯機系統；（2）IPLV值高于《公共建筑節能設計標準》（GB 50189-2015）的要求；（3）采用熱管熱回收型新風機組，節能運行；（4）新風機設變頻器，新風管裝有電動調節，可以根據室內人員的情況和季節變化調節風量；（5）設CO2濃度報警監測設備，設置與排風聯動的CO2檢測裝置，當傳感器檢測室內CO2濃度超標時進行報警并啟動排風系統。

7 結束語

本文對以辦公為主的超高層建筑空調系統設計進行了介紹，得出以下結論：

（1）多聯機系統適應范圍廣泛，應根據項目具體情況進行選用，并選擇高效節能型產品，降低空調能耗。（2）空調新風系統的選擇應經濟合理、節能，并滿足舒適性要求。（3）室外機的位置應根據建筑物高度、避難層（設備層）位置合理布置，并同時考慮熱力場影響、進排風短路問題、室外機余壓問題。（4）可采用新型節能技術、產品達到降低建筑物能耗的目的。

參考文獻：

[1]王志剛，徐秋生，俞炳豐.變頻控制多聯式空調系統[M].北京：化學工業出版社，2006.

[2]陸耀慶.實用供熱空調設計手冊（第2版）[M].北京：中國建筑工業出版社，2008.

[3]中華人民共和國住房和城鄉建設部.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]劉天川.超高層建筑空調設計[M].北京：中國建筑工業出版社，2003.

[5]范存養，楊國榮，葉大法.高層建筑空調設計及工程實錄[M].北京：中國建筑工業出版社，2014.