鸿信大厦通风空调工程设计

HVAC design of Hongxin Building

By Zhang Jianzhong^★

　　Abstract　Presents HVAC design of Hongxin Building in design conditions, cooling load, cold and heat sources, chilled and cooling water systems, air duct system, the control modes and smoke control system, especially a comparison of two schemes of cold and heat sources in detail, one of which is a steam boiler and a steam-driven LiBr absorption chiller, the other is a direct fired LiBr absorption chiller/heater.
　　Keywords　air conditioning, ventilation, smoke control

1　工程概述
　　鸿信大厦坐落于江苏省省会南京市闹市区，是以办公用房为主，集金融、商贸、餐饮、娱乐、会议为一体的多功能现代化综合性建筑。大厦占地7 600 m²，地上28层，地下2层，建筑总高度为107.6 m，总建筑面积约5 万m²。其中地下两层主要为汽车库、空调冷热源机房、变配电间、发电机房、水泵房、库房等辅助用房，地上1～5层分别为商贸厅、产品展示厅、业务洽谈厅、餐厅、多功能厅、银行等用房，主楼部分主要为办公、小型会议、对外出租写字用房。建筑裙房部分主要楼层标高分别为5 m和4.5 m，梁高为0.8 m，吊顶设计标高相应分别为3.2 m和3.0 m。标准层设计层高为3.2 m，梁高0.4 m，吊顶设计标高2.6 m，局部2.3 m。大厦于1998年10月竣工并投入使用，空调系统运行正常，效果良好。

2　设计参数与冷热负荷
　　该建筑所在地室外主要设计参数分别为：夏季空调室外计算干球温度为35.0 ℃，夏季空调室外计算湿球温度为28.3 ℃，冬季空调室外计算干球温度为-6.0 ℃，冬季空调室外计算相对湿度73.0%，室外计算风速2.6 m/s。
　　室内设计标准见表1。

表1　室内设计参数

空调房间	室内温度/℃		相对湿度/%		新风量 /m³/(h^.人)	A声级噪声指标/dB	空调方式
空调房间	夏季	冬季	夏季	冬季	新风量 /m³/(h^.人)	A声级噪声指标/dB	空调方式
商场	27	20	65	40	20	50	全空气系统
餐厅	24	22	65	40	30	50	全空气系统
办公室	26	21	55	50	25	40	风机盘管加新风
多功能厅	24	22	65	40	30	40	全空气系统
大堂	27	18	60	30	10	45	全空气系统
舞厅	24	20	60	40	30	45	全空气系统
会议室	25	22	60	40	30	40	全空气系统
银行营业厅	26	21	65	40	25	50	全空气系统

　　大楼夏季空调设计计算冷负荷Q_l=5 647 kW，冬季空调设计计算热负荷Q_h=5 033 kW，单位建筑面积空调冷热负荷计算值分别为q_l=122 W/m²，q_h=100 W/m²。

3　空调冷热源
　　一般综合性民用建筑的空调冷热源较多采用如下形式：① 溴化锂吸收式冷水机组与锅炉；② 直燃型溴化锂吸收式冷热水机组；③ 蒸气压缩式水冷型冷水机组与锅炉；④ 热泵型冷热水机组。
　　相对而言，方案4不适合本工程的具体情况。方案3有很多优点，设备投资较省，运行比较可靠，综合能源利用效率高，平时运行费用比较少。但设备耗电多，电增容费用较方案1和方案2贵。另外，前几年电力供应与需求之间尚存在一定的矛盾，有些地方有时甚至会限制夏季空调用电量。业主基于这样的考虑，决定采用蒸汽吸收式制冷方式。业主原定方案为选用2台4.5 t/h进口燃油蒸汽锅炉作为冬季空调用热源，同时选用4台溴化锂吸收式冷水机组，装机容量为5 930 kW。夏季由锅炉和蒸汽型溴化锂吸收式冷水机组联合运行，提供大楼所需的冷量。锅炉房设于地下1层，锅炉房上部为室外地坪，锅炉房设有采光兼泄爆天井。冷水机组设于地下2层。这套方案冷热源设备总造价约为840 万元人民币。另外，设计人员对该方案与采用直燃型溴化锂吸收式冷热水机组作为空调用冷热源的方案作了比较，比较的内容详见表2。

表2　冷热源方案比较

方　案		主要设备	造价/万元	耗油/kg/h		电机功率/kW		管理人员	占地面积/m²	特　点
方　案		主要设备	造价/万元	冬季	夏季	冬季	夏季	管理人员	占地面积/m²	特　点
1	蒸汽锅	锅炉2台	180	600	680	36	36			1. 蒸汽可满足生活等其他特殊用途需要 2. 冬季冷水机组不工作，便于保养维护 3. 能源综合利用效率较低 4. 需同时设锅炉房、冷冻机房，占地多 5. 所需管理人员多
	炉+蒸	(4.5 t/h，0.8 MPa)							300
	汽型溴	软水器一组	3.3					3
	化锂冷	除氧器一套	6.8
	水机组	热交换器2台	16
		(2 000 kW)
		供油系统	5.5			2.2	2.2
		汽水管件	3.4			4	2.2
		冷水机组4台	550				62
		(1 395 kW 3台)
		(1 744 kW 1台)						3	350
		水泵等	50			220	520
		小　计	815	600	680	262	622	6	650
2	直燃型	冷热水机组4台	670	400	462	90	99			1. 设备造价比方案1低 2. 能源综合利用效率比方案1高，运行费省 3. 省建筑空间，管理人员少 4. 操作与控制方便 5. 安全条件优于方案1
	溴化锂	(1 395 kW 3台)
	吸收式	(1 744 kW 1台)						3	400
	冷热水	供油系统	5.5			2.2	2.2
	机组	水泵等设备	50			220	520
		小　计	725.5	400	462	312	621	3	400

注：所列设备只限于锅房、冷冻机房主要设备，不包括冷却塔、电器设备等。

　　从表2比较结果可知，对本工程而言，采用直燃型溴化锂吸收式冷热水机组更为经济、合理。最后，业主采纳了这一方案。大楼共配置了4台直燃型溴化锂吸收式冷热水机组，其中，供冷量为1 395 kW的2台冷热水机组，专供大楼业主之一的空调系统之用；供冷量分别为1 395 kW和1 744 kW的机组供大楼另一业主的空调系统之用。冷热水机组设于地下一层原锅炉房位置，机房内另设独立的值班室和日用油箱间。机房沿建筑主体设土建烟道，烟气从主楼顶部高空排放。

4　空调系统
4.1　空调冷冻水系统
　　根据大楼有2个独立的使用单位的特点，为便于计量，将大楼划分为2个相互独立的空调系统，每个系统配置2台直燃型溴化锂吸收式冷热水机组。根据各楼层特点及各部分功能之差异，每个空调系统又通过分集水器划分为裙房空调水系统、主楼新风机组水系统、主楼风机盘管水系统3个部分，这3个部分的空调水系统均采用同程形式，并通过设于3个部分的回水干管上的平衡调节阀保证3部分的水量、冷热量分配严格满足设计要求。空调冷冻水系统采用高位膨胀水箱进行系统定压和补水。系统补水经全自动软水器处理后进入膨胀水箱，再进入系统。
　　空调系统采用变水量方式实现自动控制，所有风机盘管空调器、回水管上均设电动二通阀，柜式空调器、新风机组回水管上均设电动二通调节阀，分别根据空调器回风温度或新风送风温度控制通过各空调器的冷热水量。分集水器间设旁通管，旁通水量由供回水干管上测得的压差信号控制。冷热水机组与水泵根据旁通水量和热量计实现定流量台数控制。
4.2　空调风系统
　　裙房部分，根据防火分区之分隔及各部分使用功能之异同划分为若干个集中式低速风道空调系统，每一系统设1～2台柜式空调器。考虑到设计与以后实际使用时房间功能的可变性以及空调季节不同时段空调负荷之明显差异，柜式空调器配置了三档变风量控制器，以适应实际功能及不同时段的负荷要求，尽可能减少风机能耗，降低系统噪声。空调系统新风量根据室外空气温度及柜式空调器所处的风量档，通过回风阀及新风阀实现自动控制，一方面，保证满足必需的卫生要求(最小新风量)，另一方面在过渡季节及初冬最大限度地利用室外新风，既节省能源，又改善了室内空气品质。房间空气温度通过改变空调器风量(三档)及改变进入空调器的水量(分段定风量、连续变水量方式)实现自动控制。
　　主楼办公部分采用风机盘管加新风的空调方式，新风机组分层设置，新风直接从室外采集。风机盘管风量可三档调节，室内温度通过改变风机盘管进水量自动控制。新风机进风量根据设定的送风温度自动调节。
4.3　冷却水系统
　　空调冷却水系统采用一机一泵一对一配置，冷却循环水采用电子水处理器进行水质处理，系统选配4台方形逆流式冷却塔，其中3台冷却塔的设计流量为450 m³/h，另一台冷却塔的设计流量为550 m³/h，冷却塔进出水设计温差为6 ℃。

5　通风与防排烟设计
　　大楼地下层各房间均采用强制机械通风方式，地面房间通过送经过滤和冷热处理的新风及机械排风实现通风换气。各房间的通风换气标准见表3。

表3　主要房间通风换气次数/h^-1

房间名称	送风量	排风量	房间名称	送风量	排风量
汽车库	5	6	西餐厨房	20	40
自行车库	3	4	中餐厨房	25	50
库房	3	4	公共卫生间	自然补风	10
值班室	3	4	电梯机房	自然补风	10
变电间	8	10	冷冻机房	4	5
配电间	3	4	水泵房	4	5

　　大楼在1995年《高层民用建筑设计防火规范》颁布实施之前设计，对具备自然排烟条件的防烟楼梯间及其前室和具备自然排烟条件的消防电梯前室或合用前室采取了可开启外窗自然防烟方法。对不具备自然排烟条件的防烟楼梯间及其前室和消防电梯前室或合用前室采用机械加压送风防烟方法。防烟楼梯间的设计正压值为50 Pa，其前室、消防电梯前室或合用前室设计正压值为25 Pa。防烟楼梯间隔层设置自垂式百叶送风口，防烟楼梯间前室、消防电梯前室或合用前室每层设置常闭多叶正压送风口，火灾时打开着火层及上下相邻层的正压送风口，联动正压送风风机进行加压送风。
　　大楼地面以上房间除中厅采用机械排烟方法外，其余房间都采用可开启外窗自然排烟方法。地下室房间均采用机械排烟方法。其中地下汽车库面积为1 600 m²，分为两个防火单元，每一防火单元借助于梁划分为若干防烟分区。每个防火分区设置独立的排烟系统，排烟风管兼作平时的排风风管。由于地下汽车库层高低(3.2 m)，梁又高(0.9 m)，故排烟排风管道做成沿墙设置的土建风道。直燃式机组机房、日用油箱间、发电机房、变配电间均采用卤代烷气体灭火方法。其通风排烟系统按如下程序操作：一旦发生火灾，先关闭该系统的送排风机、关闭出入着火房间风管上的防烟防火阀或防火风口，同时启动卤代烷灭火系统，卤代烷灭火完成后，打开该房间的排烟口及该系统的排烟风机排除室内烟气。

6　体会
　　① 对于没有蒸汽用量要求的建筑物，如办公、商场等建筑，如果考虑采用蒸汽吸收式制冷方式，又没有蒸汽源或可资利用的废热源，从经济、技术、管理等方面考虑，则应优先采用直燃型溴化锂吸收式冷热水机组作为空调冷热源。
　　② 人员密集场所，如商场、会议室等采用6排管空调器比采用4排管空调器更合适。一方面，人员密集场所湿负荷相对较大，采用6排管空调器比较容易满足焓湿处理要求。另外，采用6排管空调器能减少约1/3的循环风量，从而节省了机房面积、吊顶空间和送回风管等的投资。
　　③ 新风系统设计除了应满足卫生要求外，尚应考虑过渡季节利用新风消除部分冷负荷的可能，以便节能和改善室内空气品质。
　　④ 空调系统配置自动控制装置有利于室内空气参数的调节与控制，有利于减少能源消耗和平时的运行费用，有利于空调系统的日常管理。在冷热源设备选用时，对于有自动控制设施的空调系统，可充分考虑系统和部分空调器的同时使用系数，从而可减少冷热源装机容量，相应减少冷热源的投资。对于管理好的工程，空调自控的投资可望在3～5年内收回。
　　⑤ 发电机房设置于地下2层，给本工程的送排风设计带来很多困难。由于发电机组所需送排风量很大，发电机房应设于底层或地下一层靠外墙部位。如能将发电机房置于地面以上设备层，对通风专业来说更加便利。

★Nanjing Architectural Design & Research Institute

作者简介：张建忠，男，1963年2月生，硕士，高级工程师，副总工程师（025）4504560-1006

作者单位：南京市建筑设计研究院

收稿日期：1998-02-16
稿件修回日期：1999-02-08

[责任编辑:yeguiren]

顶一下

【推荐给好友】【评论】【收藏】【大中小】【打印】【关闭】