導(dǎo)語：辦公建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：項(xiàng)目是由南、北裙房及塔樓組成的城市綜合體，功能以辦公為主，屬超高層建筑。介紹該項(xiàng)目的空調(diào)冷熱源配置、高端辦公區(qū)的輔助采暖系統(tǒng)、空調(diào)水系統(tǒng)、空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)以及節(jié)能措施等，總結(jié)在超高層辦公建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題，如精確計(jì)算建筑的冷熱負(fù)荷、合理確定區(qū)域的水系統(tǒng)制式、根據(jù)負(fù)荷特點(diǎn)進(jìn)行冷水機(jī)組選型等。

關(guān)鍵詞：超高層建筑；冷熱源；輔助采暖；系統(tǒng)設(shè)計(jì)

城市化進(jìn)程的不斷加快，促使城市市區(qū)的人口密度急劇膨脹，城市核心區(qū)的土地面積有限，高層建筑逐漸被人們重視。各國對(duì)高層建筑的定義存在差異，日本將10~17層、高度低于45m的建筑稱為高層建筑，高度高于45m的建筑稱為超高層建筑；我國規(guī)定24m（住宅27m）以上的建筑為高層建筑，高度在100m及以上的高層建筑稱為超高層建筑[1-2]。超高層建筑作為城市的地標(biāo)之一，處于優(yōu)越的地理位置，一般作為金融、證券、貿(mào)易及各類專業(yè)人士的辦公場(chǎng)所[3-4]。以某典型的超高層辦公建筑為例，詳細(xì)闡述暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，包括冷熱源的選擇、水系統(tǒng)的豎向分區(qū)、冬夏季空調(diào)的系統(tǒng)流程等[5-6]，可為超高層建筑的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供思路。

1工程概況

項(xiàng)目位于無錫市經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)金融街區(qū)，現(xiàn)代風(fēng)格建筑，建成后將是無錫市地標(biāo)性建筑。建筑面積109927m2，地上由塔樓及南、北裙房組成。塔樓高179.6m，為37層的超高層，功能為普通辦公區(qū)及高端辦公區(qū)；南、北裙房高度均為21m，為4層的多層建筑，南、北裙房呈對(duì)稱設(shè)計(jì)，功能為辦公及部分商業(yè)用房。共設(shè)2層地下室，地下室面積約為28142m2，包括停車位、設(shè)備用房等。項(xiàng)目的避難層分別設(shè)置在7層、17層及27層。

2冷熱源

2.1冷熱負(fù)荷

超高層建筑空調(diào)負(fù)荷的計(jì)算方法與多層建筑的方法相同，不同之處主要為平均風(fēng)速及空氣溫度[3]。超高層建筑的室外風(fēng)速隨著建筑高度的增加而增加，由于風(fēng)速較大，外圍護(hù)結(jié)構(gòu)受到的風(fēng)壓也較大，應(yīng)全面考慮超高層建筑可開啟外窗的滲透風(fēng)量。針對(duì)多層建筑或低于100m的高層建筑，空氣溫度取設(shè)計(jì)規(guī)范中給出的設(shè)計(jì)溫度值即可。超高層建筑的高度越高，室外溫度越低，室外溫度的下降將影響圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱計(jì)算，影響空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)冷熱量。推薦的室外計(jì)算溫度，一般根據(jù)建筑高度取規(guī)范中的當(dāng)?shù)厥彝饪諝膺M(jìn)行計(jì)算，干球溫度的降低范圍為-3.6~-1.2℃。冷熱負(fù)荷計(jì)算是決定冷熱源的基礎(chǔ)性條件，應(yīng)考慮項(xiàng)目高度引起的室外風(fēng)速的增大及空氣溫度的降低。

2.2冷熱源系統(tǒng)形式

空調(diào)冷熱源水系統(tǒng)流程如圖1所示，采暖熱源水系統(tǒng)流程如圖2所示。項(xiàng)目應(yīng)充分考慮建筑布局、功能分區(qū)、運(yùn)營(yíng)需求，考慮能源形式時(shí)，以節(jié)能、環(huán)保為準(zhǔn)則，滿足節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)為前提，綜合確定能源系統(tǒng)形式[2]。冷熱源集中設(shè)置，地下1層設(shè)置制冷機(jī)房及鍋爐房，為南、北裙房和塔樓提供冷熱源，鍋爐房設(shè)置在靠外墻的位置，遠(yuǎn)離主要出入口[1]，上方設(shè)置輕質(zhì)屋面形式，避免出現(xiàn)爆炸造成沖擊。2.2.1系統(tǒng)水溫及系統(tǒng)豎向分區(qū)超高層建筑的高度較高，設(shè)計(jì)空調(diào)系統(tǒng)的水系統(tǒng)時(shí)，必須使水系統(tǒng)的靜水壓力及系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的工作壓力小于冷熱源主機(jī)、循環(huán)水泵、空調(diào)末端設(shè)備、水管及管道系統(tǒng)配件的承壓能力。為降低系統(tǒng)的承壓，超高層建筑一般采用板式換熱器[?？照{(diào)冷卻水供/回水溫度為6℃/12℃；空調(diào)熱水供/回水溫度為60℃/50℃。17層為避難層，設(shè)置空調(diào)冷熱水板式換熱器，換熱后的供/回水溫度分別為7℃/13℃和58℃/48℃；空調(diào)冷卻水供/回水溫度為32℃/37℃；采暖熱水供/回水溫度為85℃/60℃；設(shè)置2組板式換熱器，換熱后供/回水溫度為80℃/55℃，為中區(qū)（18~27層）采暖和高區(qū)（28~37層）采暖服務(wù)。2.2.2冷源采用3臺(tái)制冷量為2461kW的離心式冷水機(jī)組和1臺(tái)制冷量為1093kW的螺桿式冷水機(jī)組，作為空調(diào)系統(tǒng)的冷源。小機(jī)組容量為大機(jī)組容量的40%~50%，保障部分負(fù)荷工況下機(jī)組的高效率運(yùn)行。在避難層（17層）設(shè)置2臺(tái)換熱量1800kW的空調(diào)冷水板式熱交換器，為高區(qū)空調(diào)冷水換熱，系統(tǒng)設(shè)置4臺(tái)500m3/h的開式冷卻塔，放置在南裙房屋面。2.2.3熱源熱源采用2臺(tái)制熱量2326kW和1臺(tái)1400kW的真空燃?xì)鉄崴仩t。在避難層（17層）設(shè)置2臺(tái)1800kW的空調(diào)熱水板式熱交換器，為高區(qū)空調(diào)熱水換熱，1臺(tái)故障時(shí)，總換熱量不低于設(shè)計(jì)需求量的60%[4]?？紤]到塔樓高端辦公（8層及以上）的高舒適性要求，冬季在設(shè)置空調(diào)取暖的基礎(chǔ)上，還需要設(shè)置散熱器輔助采暖。輔助采暖按照50W/m2提供，高端辦公區(qū)采取空調(diào)+采暖的新模式。鍋爐房另外設(shè)置2臺(tái)制熱量1050kW的真空燃?xì)鉄崴仩t為塔樓高端辦公區(qū)供暖。在避難層設(shè)置2臺(tái)換熱量581kW的板式換熱器為中區(qū)18~27層服務(wù)，設(shè)置另外2臺(tái)換熱量581kW的板式換熱器為高區(qū)28~37層服務(wù)。

3空調(diào)水系統(tǒng)

（1）空調(diào)冷、熱水系統(tǒng)為閉式系統(tǒng)，采用二管制機(jī)械循環(huán)異程式系統(tǒng)，水系統(tǒng)為一級(jí)泵定流量系統(tǒng)。低位設(shè)置落地式定壓裝置定壓，設(shè)置全自動(dòng)加藥裝置進(jìn)行水質(zhì)處理。（2）空調(diào)冷、熱水系統(tǒng)采用一級(jí)泵變流量系統(tǒng)，根據(jù)最不利環(huán)路空調(diào)末端的壓差調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速。在滿足空調(diào)系統(tǒng)供水量需求的前提下，降低了部分負(fù)荷下的輸送能耗。供回水總管之間設(shè)置最小流量旁通。（3）在集水器各回路干管上設(shè)置靜態(tài)平衡閥，每臺(tái)空調(diào)機(jī)組、新風(fēng)空調(diào)機(jī)組的回水管路上設(shè)置比例積分式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥及動(dòng)態(tài)壓差平衡閥。每臺(tái)風(fēng)機(jī)盤管的回水管路上設(shè)置電動(dòng)兩通閥，連接風(fēng)機(jī)盤管的供回水支干管上設(shè)置靜態(tài)平衡閥及自力式壓差控制閥。（4）空調(diào)冷熱水分為5環(huán)路，分別向南裙房、北裙房、塔樓6層及以下、塔樓8~16層、塔樓避難層17層空調(diào)用板換供水。其中南裙房、北裙房、塔樓6層及以下區(qū)域采用二管制末端；塔樓8~16層、經(jīng)板換向塔樓18層及以上樓層供水均采用四管制末端。（5）塔樓8層及以上為高端辦公區(qū)域，有采暖需求。采暖熱水分為2環(huán)路，分別向塔樓8~16層、塔樓避難層17層采暖用板換供水。在避難層17層設(shè)置兩組板式換熱器分別為中區(qū)18~27層和高區(qū)28~37層服務(wù)。

4空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)

（1）商業(yè)、大空間辦公、大堂、復(fù)式辦公等大空間場(chǎng)所，采用全空氣空調(diào)系統(tǒng)，送風(fēng)方式根據(jù)不同空間條件及使用需要，采用頂送、側(cè)送等不同的送風(fēng)方式，回風(fēng)采用集中回風(fēng)。南、北裙房商業(yè)及塔樓6層及以下根據(jù)層高選用不同的風(fēng)口，塔樓8層及以上采用VAVBOX變風(fēng)量末端形式。（2）包間等一些小面積房間，采用風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)，氣流組織根據(jù)不同空間條件及使用需求，采用頂送、側(cè)送等不同的送風(fēng)方式。（3）全空氣空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)比可調(diào)，過渡季最大新風(fēng)量可達(dá)50%，人員密集場(chǎng)所可達(dá)70%，排風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)機(jī)風(fēng)量與新風(fēng)量對(duì)應(yīng)控制，所有空調(diào)箱均自帶變頻器。人員密集的全空氣系統(tǒng)中，室內(nèi)設(shè)置CO2濃度監(jiān)測(cè)裝置，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行中新風(fēng)量可調(diào)，節(jié)約空調(diào)系統(tǒng)新風(fēng)能耗。（4）塔樓是辦公區(qū)域的主要承載部分，大部分布置為辦公功能，造成各層設(shè)備機(jī)房的面積有限。將新風(fēng)和排風(fēng)換熱的輪轉(zhuǎn)式換熱模塊布置在設(shè)備層，經(jīng)過預(yù)處理的新風(fēng)經(jīng)豎向新風(fēng)井道分配至各層空調(diào)機(jī)房，再經(jīng)過空調(diào)箱送至各辦公區(qū)域。排風(fēng)經(jīng)豎向排風(fēng)井道，經(jīng)輪轉(zhuǎn)式換熱模塊與新風(fēng)熱交換后排至室外。（5）新風(fēng)系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)入口處設(shè)置與風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖啟閉的電動(dòng)密閉風(fēng)閥。新風(fēng)機(jī)組、空調(diào)機(jī)組內(nèi)設(shè)置加濕器對(duì)空氣進(jìn)行加濕處理，空調(diào)系統(tǒng)采用濕膜加濕。

5節(jié)能措施

（1）采用高效率的水冷冷水機(jī)組，在名義工況和規(guī)定條件下，冷水機(jī)組制冷性能系數(shù)COP滿足規(guī)范要求；采用高效率的真空燃?xì)鉄崴仩t，在名義工況和規(guī)定條件下，鍋爐的熱效率滿足規(guī)范要求。冷熱源采用模塊機(jī)組群控方式。（2）全空氣空調(diào)系統(tǒng)、送風(fēng)機(jī)、排風(fēng)機(jī)均采用變頻調(diào)速電機(jī)，實(shí)現(xiàn)了過渡季全新風(fēng)運(yùn)行模式或空調(diào)季可調(diào)新風(fēng)比。（3）新風(fēng)機(jī)組、空調(diào)機(jī)組采用排風(fēng)熱回收式的新風(fēng)預(yù)冷（熱）模式，空調(diào)季節(jié)室外新風(fēng)通過初效過濾器后，經(jīng)過熱回收元件（輪轉(zhuǎn)式換熱）與排風(fēng)進(jìn)行熱、濕交換，進(jìn)行預(yù)冷或預(yù)熱。過渡季節(jié)開啟旁通閥，新風(fēng)不經(jīng)過輪轉(zhuǎn)式換熱元件，直接送入新風(fēng)機(jī)組、空調(diào)機(jī)組；排風(fēng)也不經(jīng)過熱回收元件，直接排至室外。（4）南、北裙房及塔樓的空調(diào)水系統(tǒng)采用一級(jí)泵變流量系統(tǒng)，落地式定壓裝置定壓，一級(jí)泵變速運(yùn)行調(diào)節(jié)流量，可以根據(jù)末端流量的變化調(diào)節(jié)循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速，通過BMS系統(tǒng)調(diào)節(jié)機(jī)組的運(yùn)行臺(tái)數(shù)，達(dá)到節(jié)能的目的。（5）冷卻塔風(fēng)機(jī)采用臺(tái)數(shù)控制及變頻調(diào)速控制。

6結(jié)語

（1）超高層建筑的暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的前提是準(zhǔn)確地計(jì)算建筑的冷熱負(fù)荷。相較于一般的多層建筑負(fù)荷計(jì)算，要考慮建筑高度變化帶來的室外平均風(fēng)速增大及空氣溫度降低帶來的負(fù)荷變化。（2）超高層建筑空調(diào)（采暖）水系統(tǒng)的豎向分區(qū)要結(jié)合建筑的避難層設(shè)置，綜合安全性、經(jīng)濟(jì)性及運(yùn)行管理因素，全面比較后確定方案。（3）根據(jù)不同場(chǎng)所的功能定位及甲方對(duì)冷熱環(huán)境的要求等，合理確定區(qū)域的水系統(tǒng)制式，合理采用二管制、四管制及分區(qū)兩管制等。（4）根據(jù)負(fù)荷特點(diǎn)，冷水機(jī)組選型按照“三大一小”制冷容量搭配，小機(jī)組容量為大機(jī)組容量40%~50%，保障部分負(fù)荷工況下機(jī)組高效率運(yùn)行。熱水鍋爐按照“二大一小”搭配，保障部分負(fù)荷工況下鍋爐的高效率運(yùn)行。

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作者：李晴 單位：上海建工集團(tuán)股份有限公司