潤澤大數(shù)據(jù)應(yīng)用展示中心綜合體暖通空調(diào)設(shè)計

劉洋

清華大學(xué)建筑設(shè)計研究院有限公司

1 工程概況

本項目位于河北省廊坊市經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)，總用地面積203045.3m2。地上由3棟相對獨立的建筑組成（各主要功能分區(qū)見圖1所示），1#樓為研發(fā)辦公樓，建成后將滿足潤澤科技發(fā)展公司的辦公需求，并出租給大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)相關(guān)企業(yè)使用，按照“5A”甲級寫字樓標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計。2#樓為酒店，建成后將出租給處于孵化階段的小型創(chuàng)業(yè)及創(chuàng)新企業(yè)。3#樓為大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)展示中心，供建設(shè)方及1、2#樓內(nèi)辦公的相關(guān)企業(yè)展示其科技成果和創(chuàng)新產(chǎn)品。1、2、3#樓的地下部分是連通為一體的，主要功能為地下車庫，員工餐廳和設(shè)備用房。

圖1 各功能分區(qū)分布示意圖

本項目總建筑面積244657m2，各部分的技術(shù)指標(biāo)見表1。

表1 分棟建筑概況表

2 空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計

2.1 室內(nèi)主要區(qū)域設(shè)計參數(shù)

室內(nèi)主要區(qū)域設(shè)計參數(shù)如表2所示。

表2 室內(nèi)主要區(qū)域設(shè)計參數(shù)

2.2 總負(fù)荷量統(tǒng)計

總負(fù)荷量統(tǒng)計如表3所示。

表3 總負(fù)荷量統(tǒng)計

2.3 冷熱源和空調(diào)冷熱水系統(tǒng)

應(yīng)甲方要求本工程冷熱源由直燃機組提供。

1）冷源：位于工程東南角室外地下設(shè)置4#能源站，由直燃機組供應(yīng)設(shè)計溫度7/14%℃的空調(diào)冷水。為滿足本工程初期建設(shè)的需求，采用一大兩小的配置組合，直燃機組選用能力調(diào)節(jié)裝置靈敏、可靠的機型。冷卻塔位于室外綠化帶，冷卻水進出水設(shè)計溫度為30/37%℃。

2）熱源：由直燃機組提供設(shè)計溫度60/45%℃空調(diào)熱水，80/60%℃的生活用熱水輔助熱水，經(jīng)過換熱器提供50/40%℃地板輻射供暖用熱水。冷熱源系統(tǒng)圖見圖2。

圖2 冷熱源系統(tǒng)圖

2.4 空調(diào)冷熱水系統(tǒng)

1）空調(diào)冷熱水系統(tǒng)采用分區(qū)兩管制水系統(tǒng)，變流量運行。分別為風(fēng)機盤管系統(tǒng)、空氣處理機組系統(tǒng)、地板輻射系統(tǒng)。

2）1#樓西側(cè)辦公最大進深達(dá)22 m，東側(cè)進深達(dá)19 m，根據(jù)文獻[1]進行內(nèi)外分區(qū)，外區(qū)冬夏合用兩管制水系統(tǒng)。內(nèi)區(qū)全年供冷兩管制水系統(tǒng)，冬季利用冷卻塔免費制冷，其水路設(shè)計參照文獻[2]進行設(shè)計。

3）2#樓酒店不評星（參照四星級標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計），空調(diào)水系統(tǒng)采用兩管制，同時按使用功能，將客房與裙房商業(yè)的水系統(tǒng)分開設(shè)置。

4）空調(diào)冷水采用7/14℃大溫差，其風(fēng)機盤管的選擇參照文獻[3]進行選擇。

5）冷凍水采用主機定流量，管網(wǎng)變流量系統(tǒng)，冬季空調(diào)供暖熱水一次泵變流量運行。

6）空調(diào)冷熱水系統(tǒng)采用高位密閉膨脹水箱定壓，并在4#能源站設(shè)軟化水系統(tǒng)。

2.5 空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計

1）3#樓內(nèi)區(qū)展廳

3#樓首二層內(nèi)區(qū)展廳南北長108 m，東西寬44 m，建筑層高12 m，每層防火分區(qū)分為兩個。內(nèi)區(qū)展廳室內(nèi)空調(diào)負(fù)荷主要為人員,照明及展覽設(shè)備散熱負(fù)荷。經(jīng)比較，采用分層空調(diào)與全室空調(diào)，系統(tǒng)能耗相差不大[4]，故氣流組織采用上供下回方式，夏季供冷，冬季供暖。

空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)管道敷設(shè)在展廳上空，展廳的送風(fēng)口距地面高度為9.5 m，為保證空調(diào)效果，設(shè)計選用旋流風(fēng)口送風(fēng)，風(fēng)口設(shè)電動調(diào)節(jié)裝置，可根據(jù)季節(jié)要求調(diào)節(jié)送風(fēng)角度，以滿足冬夏季空調(diào)的需求。根據(jù)送風(fēng)口距空調(diào)區(qū)域距離，風(fēng)量及送風(fēng)到達(dá)空調(diào)區(qū)域臨界風(fēng)速不超過0.5m/s的要求，選用直徑為400mm的旋流送風(fēng)口，共計112個，均勻布置。由于大廳不設(shè)吊頂，空調(diào)風(fēng)道及送風(fēng)口均明裝，為美觀起見，空調(diào)系統(tǒng)設(shè)集中回風(fēng)口，分別布置在大廳東側(cè)空調(diào)機房側(cè)墻上。每個防火分區(qū)設(shè)置兩個空調(diào)系統(tǒng)，首二層內(nèi)區(qū)展廳共計8個空調(diào)系統(tǒng)。

2）3#樓三層展廳

3#樓三層展廳南北長108 m，東西寬44 m，防火分區(qū)分為兩個，被劃分為四個小展廳，每個展廳面積1188m2。這四個展廳的屋面標(biāo)高不同形成梯形屋面，最高層高達(dá)18 m，現(xiàn)以最高層高的展廳為例說明展廳的空調(diào)設(shè)計。根據(jù)文獻[5]，夏季展廳空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計為分層系統(tǒng)，即人員活動區(qū)域采用全空氣低風(fēng)速空調(diào)系統(tǒng)，滿足室內(nèi)人員的溫、濕度要求。由計算得非空調(diào)區(qū)熱強度 ＜4.2 W/m3，非空調(diào)區(qū)可不設(shè)進排風(fēng)裝置[5]。展廳空調(diào)送風(fēng)口設(shè)在距地8 m處，兩側(cè)各設(shè)10個直徑為400mm的球型噴口送風(fēng)，回風(fēng)口設(shè)于機房側(cè)墻下部。

3）3#樓二層公共休息廳

二層公共休息廳建筑面積1500m2，局部層高達(dá)22 m，根據(jù)文獻[5]，夏季展廳空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計為分層系統(tǒng)。由計算得非空調(diào)區(qū)熱強度＞4.2 W/m3，非空調(diào)區(qū)應(yīng)設(shè)進排風(fēng)裝置[5]。二層公共休息廳空調(diào)送風(fēng)口設(shè)在距地面7 m處，兩側(cè)各設(shè)10個直徑為630mm的球型噴口送風(fēng)，回風(fēng)口設(shè)于機房側(cè)墻下部。上部空間設(shè)置了機械通風(fēng)系統(tǒng)，根據(jù)文獻[5]，進風(fēng)口最低位置宜為非空調(diào)區(qū)高度的1/3處、非空調(diào)區(qū)換氣次數(shù)不宜大于3次/h，則送風(fēng)口設(shè)置于距地13 m處，排風(fēng)口設(shè)于休息廳頂部，換氣次數(shù)取1.5次/h。其系統(tǒng)原理圖見圖3。

圖3 二層公共休息廳空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)原理圖

冬季休息廳機械通風(fēng)系統(tǒng)停止工作，根據(jù)人員活動區(qū)的溫、濕度要求由空調(diào)系統(tǒng)向室內(nèi)送熱風(fēng)，并設(shè)置地板輻射采暖系統(tǒng)。

4）空氣熱回收系統(tǒng)

1#樓辦公及會議每層設(shè)置轉(zhuǎn)輪熱回收機組，2#樓酒店客房在三層集中設(shè)置板翅熱回收機組，2#樓配套商業(yè)在三層集中設(shè)置轉(zhuǎn)輪熱回收機組，3#樓洽談在頂層機房集中設(shè)置轉(zhuǎn)輪熱回收機組。在冬季，新風(fēng)經(jīng)過熱回收系統(tǒng)被加熱后送到辦公、會議、客房、商業(yè)等場所，而經(jīng)過換熱后的排風(fēng)被排出屋面。

3 防排煙系統(tǒng)設(shè)計

1）防煙系統(tǒng)：本建筑為高度超過50 m的一類公共建筑，其所有防煙樓梯間、消防電梯間前室和合用前室均采用機械排煙方式[6]。防煙樓梯間地上、地下分設(shè)送風(fēng)機，合用前室地上、地下在屋頂合用一臺風(fēng)機，各系統(tǒng)均設(shè)有防超壓措施。

2）排煙系統(tǒng)：這里主要介紹展廳及公共休息大廳高大空間排煙系統(tǒng)，其他功能區(qū)的防排煙系統(tǒng)按常規(guī)方法設(shè)計，不再一一贅述。

3#樓首二層展廳層高為12 m，不劃分防煙分區(qū)應(yīng)按每平方米面積不小于60m3/h計算[6]。3#樓三層展廳及二層公共休息大廳層高超過12m按照換氣次數(shù)考慮設(shè)機械排煙系統(tǒng)：體積小于17000m3的其排煙量按其體積的6次/h換氣計算。體積大于17000m3的，其排煙量按其體積的4次/h換氣計算，且排煙量不小于102000m3/h[6]。

4 自動控制

4.1 冷熱源水系統(tǒng)主要自控項目

1）空調(diào)冷水和冷卻水：①直燃機組與冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔風(fēng)機電氣連鎖。②根據(jù)系統(tǒng)需冷量的變化，控制直燃機組及對應(yīng)一次空調(diào)冷水泵運行臺數(shù)。③控制空調(diào)冷水、熱水供回水總管之間旁通閥開度，保證直燃機最小流量。④冷卻塔與對應(yīng)電動水閥之間的電氣聯(lián)鎖。⑤冷卻水溫控制冷卻塔風(fēng)機啟停與轉(zhuǎn)速。

2）補水、定壓：①空調(diào)水膨脹水箱液位控制補水泵啟停。②軟化水箱最低液位控制補水泵停止運行。③軟化水箱液位控制軟化裝置進水電動閥開閉。

4.2 空氣處理和通風(fēng)裝置主要自控項目

1）一次回風(fēng)單風(fēng)機定風(fēng)量全空氣的系統(tǒng)+排風(fēng)系統(tǒng)

①回風(fēng)溫度控制空氣處理機組水路電動閥開度，加熱盤管的電動閥冬季保持最小開度為全開的1/3。

②加熱盤管表面溫度低于設(shè)定值時，關(guān)閉新風(fēng)閥，全開加熱盤管水路二通閥，溫度回升后，機組恢復(fù)工作。

③防凍控制：設(shè)置熱水閥先于風(fēng)機和風(fēng)閥開啟，后于風(fēng)機和風(fēng)閥關(guān)閉的聯(lián)鎖裝置。

④根據(jù)室外空氣狀態(tài)，采用固定溫度法，改變新、回風(fēng)閥開度進行最大和最小新風(fēng)比控制。冬，夏以及重污染天氣一次回風(fēng)機組均在最小新風(fēng)下運行。安裝新風(fēng)流量計，保證新風(fēng)量。新風(fēng)、回風(fēng)、排風(fēng)閥采用可調(diào)式風(fēng)閥并相互聯(lián)鎖。

⑤對應(yīng)排風(fēng)機的啟停。

2）辦公新風(fēng)機組+排風(fēng)系統(tǒng)。

①送風(fēng)溫度控制水路電動閥開度，加熱盤管的電動閥冬季保持最小開度為全開的1/3。

②冬季送風(fēng)濕度控制加濕開啟。

③加熱盤管表面溫度低于設(shè)定值時，關(guān)閉新風(fēng)閥，全開加熱盤管水路二通閥，溫度回升后，機組恢復(fù)工作。

④防凍控制：設(shè)置熱水閥先于風(fēng)機和風(fēng)閥開啟，后于風(fēng)機和風(fēng)閥關(guān)閉的聯(lián)鎖裝置。

⑤根據(jù)管理人員預(yù)先設(shè)定的程序，新風(fēng)機組自動在預(yù)定時間啟停，并根據(jù)需要隨時改變和設(shè)定設(shè)備工作的時間程序。安裝新風(fēng)流量計，保證新風(fēng)量。

⑥總排風(fēng)機，根據(jù)靜壓控制排風(fēng)機頻率與臺數(shù)，防止樓內(nèi)正壓過高。

⑦餐廳，會議室，多功能廳，健身房，大堂及人員密集的辦公區(qū)域設(shè)CO2濃度探測器，對室內(nèi)空氣進行CO2檢測，根據(jù)檢測數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)新風(fēng)量。當(dāng)CO2傳感器監(jiān)測到室內(nèi)CO2濃度超過設(shè)定量值（1800 mg/m3）時，進行報警，同時自動啟動新排風(fēng)系統(tǒng)。新風(fēng)機組根據(jù)室內(nèi)的CO2濃度進行自動運行控制。設(shè)置甲醛濃度探測器，實現(xiàn)對甲醛濃度超標(biāo)實時報警。

5 節(jié)能

5.1 冷熱源和空調(diào)供暖水系統(tǒng)

1）直燃機組的性能系數(shù)、熱效率滿足了文獻[7]的要求。

2）空調(diào)冷、熱水循環(huán)泵采用變頻水泵，夏季空調(diào)冷水 EC（H）R=0.0166＜ 限值 0.0167，冬季空調(diào)供冷 EC（H）R=0.0248＜限值0.0262，滿足文獻[7]的要求。

3）根據(jù)冷卻水溫度控制冷卻塔風(fēng)機臺數(shù)、轉(zhuǎn)速。

4）空調(diào)末端設(shè)備，冷熱源設(shè)備和空調(diào)，供暖水系統(tǒng)設(shè)有能量調(diào)節(jié)的自控裝置。

5）熱源一次、二次、集分水器每一支路均安裝熱計量水表。各樓棟、各層設(shè)置熱計量裝置。水表具備遠(yuǎn)傳功能可將數(shù)據(jù)傳送到設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)。

5.2 空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)

1）全空氣空調(diào)系統(tǒng)過渡季可加大新風(fēng)運行，利用新風(fēng)作冷源，全空氣空調(diào)系統(tǒng)可達(dá)到的最大總新風(fēng)比，不低于75%。配有相對應(yīng)的排風(fēng)機，以適應(yīng)新風(fēng)量的變化。

2）冬夏季人員密度相對較大且變化較大的房間根據(jù)室內(nèi)CO2濃度檢測值，實現(xiàn)最小新風(fēng)量控制。設(shè)置甲醛濃度探測器，實現(xiàn)對甲醛濃度超標(biāo)實時報警。

3）采用合理的氣流組織形式，提高通風(fēng)效率，減少供冷量和送風(fēng)量。

4）通風(fēng)系統(tǒng)單位風(fēng)量耗功率Ws＜限值0.27 W/m3/h，空調(diào)新風(fēng)系統(tǒng)單位風(fēng)量耗功率Ws＜限值0.24 W/m3/h，辦公部分定風(fēng)量系統(tǒng)單位風(fēng)量耗功率Ws＜限值0.27 W/m3/h。滿足文獻[7]的要求。

5）地下停車庫設(shè)CO濃度監(jiān)測點，按防火分區(qū)設(shè)置，每個防火分區(qū)至少設(shè)置1個，在靠近排風(fēng)機房排風(fēng)口位置。地下停車庫的送、排風(fēng)系統(tǒng)根據(jù)CO濃度控制對應(yīng)區(qū)域送、排風(fēng)機的啟停。

6）空調(diào)機組內(nèi)設(shè)電子空氣凈化裝置，凈化空氣中可吸入顆粒物、細(xì)菌、病毒、微生物等，提高了室內(nèi)空氣品質(zhì)。

7）部分新風(fēng)系統(tǒng)設(shè)有排風(fēng)熱回收裝置。采用轉(zhuǎn)輪和板翅全熱熱回收機組，制冷熱回收效率（焓效率）＞65%，制熱熱回收效率（焓效率）＞65%，滿足文獻[7]的要求。

6 結(jié)語

本工程按照綠色建筑一星級標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，本著節(jié)能減排原則為出發(fā)點，采用如下節(jié)能技術(shù)：

1）不同高度空間建筑采用不同的氣流組織形式：3#樓內(nèi)區(qū)展廳采用旋流送風(fēng)口，風(fēng)口設(shè)電動調(diào)節(jié)裝置，可根據(jù)季節(jié)要求調(diào)節(jié)送風(fēng)角度，以滿足冬夏季空調(diào)的需求。3#樓三層展廳及二層公共休息廳采用同側(cè)送回風(fēng)的分層空調(diào)形式，比常規(guī)的頂送全室空調(diào)系統(tǒng)可節(jié)能30%左右[7]，采取調(diào)整送風(fēng)角度等措施可解決冬季熱氣流上浮的問題。

2）全空氣系統(tǒng)過渡季節(jié)采用全新風(fēng)運行。

3）采用大溫差空調(diào)水系統(tǒng)，以降低輸送能耗，減少設(shè)備投資。

4）辦公、會議、酒店客房、配套商業(yè)等采用全熱回收節(jié)能技術(shù)。

5）內(nèi)區(qū)辦公冬季采用冷卻塔免費制冷。

[1]趙榮義.簡明空調(diào)設(shè)計手冊[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1998

[2]北京市建筑設(shè)計研究院.北京地區(qū)冷卻塔供冷系統(tǒng)設(shè)計指南[S].北京:中國計劃出版社,2011

[3]張少良,盧軍,楊柳.低溫大溫差工況下風(fēng)機盤管機組性能的測試研究[J].暖通空調(diào),2014,44(3):84-88

[4]齊旭東,唐基富,尹龍.山東省國際會議及展覽中心暖通空調(diào)設(shè)計[J].暖通空調(diào),2003,33(3):84-86

[5]陸耀慶.實用供熱空調(diào)設(shè)計手冊(第2版)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2008

[6]中華人民共和國公安部.GB50045-95高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范[S].北京:中國計劃出版社,2005

[7]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB50189-2015公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2015