案例赏析 | 大连超高层建筑暖通空调系统设计（冷热源，防排烟，空调系统）

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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。

系统设计

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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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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。

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。

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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。

（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。

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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。

（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。

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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。

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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。