暖通空调分区

大连某超高层建筑暖通空调系统设计

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本文介绍了大连某超高层建筑暖通空调系统设计,主要包括冷热源系统、空调系统、采暖系统和通风防排烟系统的设计,以及系统中的节能措施。   项目概况 该超高层建筑地处大连市东港区,总建筑面积约329700平方米,其中地上建筑面积271800平方米,地下建筑面积57900平米。包括两栋超高层及其裙房,裙楼四层,为餐饮、办公、多功能厅、商业服务等;塔楼A座为公建式公寓塔楼,68层,249.35m,其中21层、37层、53层为避难层和设备层;B座为办公与公建式公寓塔楼,63层,247.15m。32层以下为办公,32层以上为公寓,其中16层、32层、48层为避难层和设备层。地下共三层,主要为机动车库、设备用房及民防设施。

本文介绍了大连某超高层建筑暖通空调系统设计,主要包括冷热源系统、空调系统、采暖系统和通风防排烟系统的设计,以及系统中的节能措施。  

项目概况

该超高层建筑地处大连市东港区,总建筑面积约329700平方米,其中地上建筑面积271800平方米,地下建筑面积57900平米。包括两栋超高层及其裙房,裙楼四层,为餐饮、办公、多功能厅、商业服务等;塔楼A座为公建式公寓塔楼,68层,249.35m,其中21层、37层、53层为避难层和设备层;B座为办公与公建式公寓塔楼,63层,247.15m。32层以下为办公,32层以上为公寓,其中16层、32层、48层为避难层和设备层。地下共三层,主要为机动车库、设备用房及民防设施。

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系统设计

1主要设计参数

表1为室内参数,表2、3分别为区域一和区域二的设计指标。

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2冷热源配置

(1)裙楼、B楼办公区

空调冷源由设置在地下三层冷冻机房内的变频离心式冷冻机提供,单机容量700Rt,共3台,表4为离心式冷水机组参数。空调竖向分为高区和低区共2个分区,低区由冷冻机直接供水,一次冷冻水供、回水温度为6~12℃;高区经过板式水-水热交换器换热后供给,二次冷冻水供、回水温度为7~13℃。

3台流量600t/h的横流方形低噪音冷却塔设置在裙房的屋面上,空调冷水循环水泵和冷却循环水泵、定压补水机组等设置在地下室机房内,另设有微晶电子水处理仪、其他辅机和BA自控系统。

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空调热源由设在地下三层换热机房内的换热机组提供。市政提供高温热水(120~70℃)经水-水热交换器换热,提供空调热水,供、回水温度为60~45℃,采用两管制水系统。高区和低区分设板换机组,膨胀罐定压,软水箱补水。

(2)A、B楼公寓

空调冷源由设在避难层的多台变冷媒流量多联机系统提供,避难层外围设室外平台,放置VRF外机,外墙设通风百叶。室内机通过冷媒管井与上部或下部的避难层室外机相连。冬季采用热水地暖系统,由设在地下三层的换热机房(B楼公寓合用)的变频换热机组提供。地暖热水供、回水温度为50~40℃。A楼地暖系统共5个分区,B楼地暖系统共3个分区。每区分设板换机组,竖向每区高度小于50m,定压膨胀罐定压,软水箱补水。高区设备层设二次热交换机组。

(3)本地块市政热水系统分为2个热力入口,空调、采暖各一路。热力入口处设置有关断阀门、平衡阀、流量计、除污器、压力表、温度计等。

3空调系统设计

【空调风系统】

(1)裙楼、B楼办公区

办公部分采用卧式风机盘管加新风系统,气流组织为顶送顶回。新风通过设在设备层的全热交换机组预处理后送至每层空调机房,经每层机房内的新风机组再处理后送入室内。新风机冬季设有高压喷雾加湿装置。公共区域如大厅、餐厅等大空间采用全空气低速风管系统,集中回风。根据送风高度,送风口可采用侧送风口、散流器、条缝型风口、旋流风口、喷口等,以满足装修和气流组织的要求。

(2)A、B楼公寓

公寓部分采用VRF室内机加新风系统,气流组织为顶送顶回。新风通过设在设备层的全热交换机组预处理后送至每层新风机房,经每层机房内的变风量新风机组再处理后送入室内,每户设有新风开关电动阀。新风机冬季设有高压喷雾加湿装置。因大连夏季室外温度较低,新风机组不设冷盘管;冬季则由地暖热水立管接一分支,提供50~40℃的热水加热新风。

【空调水系统】

本项目属于超高层建筑,建筑越高,空调系统内的设备、管材等承受的水静压就越大,当设备、管材等的工作压力等级超过2.0MPa时,其造价成本将成倍上升,因此空调水系统的分区是否合理,对工程的安全性、节能性、经济性和运行管理等会产生重大的影响。

(1)裙楼、B楼办公部分(6~31层)采用两管制形式。

B楼办公部分以16层避难层为分界线,6~15层为低区系统,16~31层为高区系统,一次冷冻水供/回水温度为6℃/12℃,高区二次冷冻水供/回水温度为7℃/13℃。经换热机组换热后提供空调热水供/回水温度为60℃/45℃。表5为空调水系统各分区工作压力。

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(2)低区分集水器共设3个回路,直供低区裙楼、B楼办公各一路,高区一次侧一路,备用一路,共4路;高区分集水器设1个回路,备用一路,共2路。分集水器设压差旁通,空调箱回水管路上设比例式电动二通阀,以调节水量控制温度。风机盘管的回水管路上设开关式电动二通阀。冬季阀门设最小流量开度,防止冻结。冷热源系统、高区系统采用落地定压补水装置定压,真空排气。

4采暖系统设计

(1)裙楼一层大堂及A、B楼公寓部分采用地暖系统,对A楼和B楼进行竖向分区,其中,A楼5~17层为A楼1区,18~30层为A楼2区,31~43层为A楼3区,44~56层为A楼4区,56~68层为A楼5区,5区二次换热板换机组设置于53层避难层;B楼32~42层为B楼3区,43~53层为B楼4区,54~63层为B楼5区,4区、5区二次换热板换机组设置于48层避难层。各分区工作压力见表6、表7,分区系统图见图1、图2。

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(2)每分区设单独立管,供/回水温度为50℃/40℃。系统采用落地定压补水装置定压,真空排气。每层设地暖管井,分区底部设水平总管,同程布置;卫生间管井设支立管供回水,分集水器嵌墙安装。

5通风与防排烟系统设计

【通风系统设计】

地下变电所设置独立的机械进风、排风系统,通风量按设备发热量计算,并且换气次数不小于12次/h;地下水泵房、制冷机房、换热机房均采用独立的机械进风和机械排风系统,设竖井直通地面。厨房分为局部排风和全面排风,换气次数按40~60次/h计算,预留竖井至屋顶或设备层排放,排放前设有油烟净化装置。另外地下厨房还设有事故通风(12次/h)和排烟系统。地下层汽车库设置机械排风(兼排烟)系统,风量按6次/h计算,平时地下一层补风尽量采用车道自然进风的方式。

无车道进风条件的防火分区及地下二层、地下三层车库采用机械补风的形式。一般采用双速风机,低速排风,高速排烟。消防时补风量不小于50%。地下层汽车库出入口设置热风幕,阻挡冬季冷风渗入。

柴油发电机房采用风冷方式冷却,设独立的进、排风系统,并设有消音装置,送风量为排风量与机组燃烧空气量之和。

储油间换气次数不小于5次/h。柴油发电机排烟管设软接及消音器,高空排放,保温层表面温度不超60℃。公共卫生间设置机械排风系统,每层均设有排气扇,排风经过热回收后排出室外。水平支管与垂直主管连接处的水平管上设防火调节阀。电梯机房外墙设轴流风机排风,带防雨百叶,自然进风。设备层电梯机房采用分体空调降温。所有采用气体灭火系统的房间均设置事故后通风系统。

这些房间的通风系统在气体灭火过程中处于关闭状态,当火灾被扑灭后,事故后通风系统开启,将房间内用于灭火的气体排至室外。燃气报警系统应与事故通风系统和燃气紧急切断阀联动。

【防排烟系统设计】

(1)防烟系统设计

除可采用自然排烟的方式的楼梯间外,防烟楼梯间、消防电梯合用前室及封闭避难区,均设置机械加压送风系统。启动时保证楼梯间有40Pa正压,前室有25Pa正压,正压风机设在屋顶或机房内。楼梯间每隔一层设置自垂式百叶风口。前室每层设一个常闭风口,火灾时打开着火层以及上下层的风口,该系统由消防中心集中控制。地上与地下楼梯间合用的送风井道使用电动常闭风口,火灾时选择开启。

(2)排烟系统设计

除满足自然排烟的房间外,裙楼及B楼办公区大于100m2房间均设机械排烟系统,排烟风机设在屋顶或机房内。长度超过20m不满足开窗排烟距离(30m)的走道设有机械排烟系统。地下停车库利用停车库的机械通风系统进行排烟,在火灾发生时,自动切换为排烟系统。排烟系统由自动报警系统提供信号启动,该防烟分区的所有排烟口将根据感烟探测器的信号,自动联锁开启此防烟分区的所有排烟风机及补风风机。

6节能设计

随着建筑高度的增加,暖通空调系统的能耗问题也越来越突出,本项目采用以下经济合理的方式来有效降低系统能耗。

(1)选用高性能离心式冷水机组,环保冷媒R134a,COP不小于5.6;VRF变频多联式空调采用环保冷媒R410A,制冷综合能效系数不低于2级。冷热源采用模块机组群控方式。

(2)全空气系统采用的新风量为空调最小新风量,过渡季节为全新风,用以最大程度利用天然冷源。新风先经过全热交换器预冷或预热,然后采用变频新风空调箱将新风送入房间。全热交换器、热回收新风机组的额定热回收效率不应低于60%。

(3)冷冻水、冷却水系统采用旁通水处理仪、电子水处理等措施保持水质稳定,减少污垢对换热系数的影响。

(4)冷却塔风机采用台数控制及变频调速控制。

设计总结

1)本项目建筑体量较大,功能复杂,空调、采暖系统使用时间有所不同,根据实际情况,分别选用变频离心式冷水机组加市政热网、变冷媒流量多联机系统作为建筑冷热源,以有效提供系统效率、降低运行费用。

2)空调水系统和采暖水系统的合理分区是系统高效、安全、节能运行的必要条件,本项目根据建筑及系统特点,对水系统进行合理的分区,使项目运行管理简单,运行能耗降低,系统效率得到进一步的提高。

本文来源于《建筑热能通风空调》,作者:肖小野

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