超高層商業綜合體暖通空調設計要點

黃伯平,尹紅海,崔 軍,平士林,尹國棟

(1.和昌地產(集團)華東區規劃設計中心,南京 210029; 2.南京仁恒置業有限公司,南京 210012)

超高層商業綜合體暖通空調設計要點

黃伯平1,尹紅海2,崔 軍2,平士林2,尹國棟2

(1.和昌地產(集團)華東區規劃設計中心,南京 210029; 2.南京仁恒置業有限公司,南京 210012)

該文以超高層商業綜合體的暖通空調設計為研究對象,在總結若干獲獎的暖通空調工程優秀設計的基礎之上,對設計指標、空調冷熱源、空調水系統、空調方式、通風系統等進行了系統闡述。

超高層; 商業綜合體; 設計指標; 冷熱源; 空調水系統; 空調方式; 通風

近年來,隨城鎮化的深入,一大批超高層商業綜合體(指建筑高度在100 m以上,具有辦公、公寓、酒店等業態的建筑綜合體)等公建項目如雨后春筍拔地而起。不同于一般項目的是,此類項目暖通空調系統的復雜性對設計單位、建設單位都提出了較高的技術水平要求。暖通空調系統如何設計既能滿足功能需求,又能最大限度地減少未來租戶、住戶、物業管理公司及酒店管理公司提出的修改調整已經成為一個急需解決的問題。

該文正是在此背景下,在總結歷年獲得“中國建筑學會暖通空調優秀設計獎”的若干精品工程[1-4]的基礎之上,結合超高層建筑的相關規劃設計特點編寫而成。

1 設計參數、設計指標

1.1 室內外設計參數

室外設計參數應根據項目所在城市,在相關的設計手冊[5]中進行選擇。若手冊中沒有該城市,按相鄰的城市確定。

室內設計參數需滿足物業管理公司、酒店管理公司及銷售公司等相關部門的要求,同時應滿足國家相關規范的要求。在資料缺乏的情況下,可按文中表1、表2中的指標進行設計。

1.2 暖通空調系統設計指標

1)辦公、公寓空調設計指標:見表1。2)酒店空調設計指標:見表2。

2 空調冷熱源

2.1 空調冷熱源形式

超高層綜合體宜采用中央空調系統,相對集中設置中央冷熱源。除項目整體為業主自持物業外,辦公與商業空調冷熱源系統宜分開獨立設置。高區的業態形式如果相對獨立(如出售型公寓)時,可單獨設置冷熱源設備,例如采用風冷多聯機或風冷熱泵機組等。酒店根據經營方要求,一般宜單獨設置獨立運行的冷熱源系統。

2.2 空調冷源技術要點

各功能區域應采用獨立的冷源以便于運營管理及計量。在不影響運營管理、有利于節省運行費用的情況下,可考慮某些功能區域合用冷源。冷源宜采用水冷形式冷水機組。當個別區域(如影院等)運營時間不同或負荷比例較小時,可個別采用風冷形式冷水機組。各冷源系統冷水機組應不少于2臺,根據部分冷負荷情況宜設置一臺小冷機,保證低負荷工況下系統能穩定、經濟運行。

冷凍、冷卻水泵要求設置備用泵。對于有大面積內區需要冬季供冷、同時內區大面積采用風機盤管系統時,在室外環境氣候條件許可的情況下應設置冷卻塔免費供冷系統。冷源系統宜靠近服務區域,在設備運輸、檢修、冷卻塔設置等滿足條件的前提下可考慮設置于樓上設備機房內,并采取必要的減震、降噪措施。冷卻塔需根據建筑條件合理布置,尤其對于裙房面積較小的項目,冷卻塔的安裝位置需在方案設計階段就重點關注。

2.3 空調熱源技術要點

優先考慮市政熱源;如無市政熱源的情況下,可考慮油氣兩用熱水鍋爐供熱。結合動力專業的系統進行設置,每組換熱系統設置的換熱器應不少于2臺;應盡量減少換熱級數。

2.4 冷卻水系統技術要點

對酒店和有全年內區供冷運行要求的場所,系統應考慮冬季運行情況:如當地環境氣候條件許可的情況下,可考慮在制冷機房內設置冷卻塔供冷板式換熱器(水側節能器),在冬季以冷卻塔內的水作為冷源,為建筑的內區提供空調冷凍水。冷卻塔補水宜與消防水合用水池,使消防水能夠得到循環和更新,避免消防水由于長時間得不到更新而水質變壞,延長消防水池的清洗周期,達到節水和節約維護成本的目的。

對于嚴寒地區,冬季運行的冷卻塔應設置防凍加熱措施,室外水管設電伴熱;其余不運行的則考慮冷卻水排空處理,并在管路上預留必要的排水閥門。

冷卻水系統應考慮低處排水位置。冷卻水系統應考慮設置水質穩定措施,如設置自動加壓和旁濾設施。

3 空調水系統

3.1 空調水系統形式

除較為特殊的熱帶和嚴寒地區外,存在較大進深(超過9 m)空間的甲級寫字樓、四星級以上酒店等項目,空調水系統考慮采用四管制系統,辦公區域內可考慮兩管制全年供冷。

3.2 空調水系統技術要點

1)充分考慮水泵變頻節能設計,如一次泵變流量系統、熱水循環泵變頻控制等措施。

2)水溫設置:考慮到階梯換熱的情況,超高層項目空調冷凍水供水溫度需要適當降低,一次冷凍水宜采用5.5～6.0℃供水溫度;而是否采用大溫差供水,需要根據項目具體冷源設備配置進行充分的技術經濟分析后決定。空調冷水供回水平均溫度應低于10℃。空調熱水供回水溫度宜采用60/50℃。

3)空調冷熱水系統承壓及豎向分區:空調冷熱水系統應利用建筑中間避難/設備層的設置,通過設置換熱器進行合理的壓力分區。在滿足各分區設備承壓需求的前提下,盡量減少換熱級數,采用同級多組的形式(如在中間設備層分別設置中高區、高區的換熱裝置,通過適當增加高區換熱設備承壓的方式,保證中高區、高區末端設備承壓要求)。各分區空調末端設備、管道承壓應控制在1.6 MPa以下,一般宜按25～30層左右劃分一個壓力分區。冷熱源機房設備承壓原則上宜控制在1.6 MPa以下,考慮合理分區的情況下不宜超過2.0 MPa。

4)平衡方式:若系統采用四管制水系統,冷、熱水泵要求獨立設置。空調水系統宜采用異程布置,并采取必要的水力平衡措施。空調/新風機組和風機盤管宜單獨設置立管。樓層水平支管設置靜態平衡閥,空調/新風機組設動態平衡電動調節閥。空調末端系統不安裝、毛坯交樓時,風機盤管樓層水平支管設置自力式壓差控制閥。

5)定壓方式:盡量采用開式膨脹水箱定壓。在水壓允許的條件下,空調冷熱水系統可共用膨脹水箱。6)水處理措施:采用自動投藥化學水處理方式,并設置自動排氣設施。

4 空調方式

4.1 各功能空間末端空調形式

超高層項目的大空間區域如酒店/辦公大堂、酒店宴會廳等,應采用全空氣定風量空調系統;人員密集場所,也可考慮機組變風量控制。對于客房、電梯廳、附屬用房等小空間區域,采用風機盤管加新風系統。出售型公寓宜按戶設置風冷戶式多聯機系統,北方寒冷地區冬季可考慮采用地板采暖系統。具體見表3。

4.2 空調方式選取技術要點

空調系統不應跨越物業管理的界面,各使用功能區域內的空調系統應按各使用區域的運營特點合理劃分。采用全空氣系統時,系統應按區域劃分,各空調區末端空調系統各自獨立。過渡季和冬季應充分考慮利用室外新風作免費冷源供冷,系統應能結合新風焓值控制,利用室外新風供冷,通過加大新風實現可調新風比運行。對于風機盤管加新風系統,新風機組應按大的功能區和業態分區設置,并考慮新風熱回收節能設計。

全空氣空調機組采用組合式空氣處理機組,各功能段包括風機段、盤管段、回風段、粗中效過濾段(過濾段采用可拆洗的板式過濾器,條件允許時可考慮采用電子空氣凈化裝置替代中效過濾器提高空氣品質)、加濕段等。

此外,影院等考慮預留相關空調室外機組設置、空調熱水主管道至指定位置、并配合建筑預留通風空調機房等條件。具體系統形式與運營公司協商確定。

靠近建筑外區的衛生間要求考慮設置風機盤管。電梯機房、消防控制室、弱電機房等設置獨立的分體空調器。

4.3 租戶IT機房24 h空調系統

辦公樓標準樓層預留租戶24 h機房冷卻水系統,以便向設置樓層計算機房的租戶提供機房水冷式獨立冷源空調機組所需的冷卻水。

對于出租型寫字樓,租戶IT機房的空調負荷的準確數值不易確定,在設計階段可按如下原則預留冷卻水用量:

1)每層租戶電腦房面積按本層建筑面積10%計算; 2)每個租戶電腦房冷負荷指標按400 W/m2計算; 3)冷卻塔散熱量為電腦房總冷負荷1.3倍; 4)同時使用系數按0.3～0.5計算。

條件允許情況下,長江及以南地區宜采用閉式冷卻塔供水;北方地區宜采用開式冷卻塔,為保證末端系統水質要求,用戶側須經過板式換熱器換熱后提供二次循環冷卻水。

5 通風系統

通風系統的設置應滿足空間內的排熱、排濕、排污染物的需求。通風系統的設置需結合防排煙系統、應急通風系統進行統一的考慮。各區域、機房的通風系統應各自獨立。機房、衛生間、廚房等要求設置直流式機械通風系統,具體指標見表4。

其中,地下車庫通風系統應盡量與消防排煙、補風系統兼用。通風系統風機宜采用兩臺雙速風機運行方式,根據車庫區域內的一氧化碳濃度進行控制。車庫宜采用誘導式通風系統。

6 其 他

節能環保:冷媒的種類和填充量要求滿足LEED認證的要求,建議采用R-134a、R-245fa、R-407C、R-410A等環保冷媒,推薦采用CO2、NH3、丙烷等天然制冷劑。入住前常用區域的空調空氣過濾器應采用過濾效率大于MERV為13的過濾介質。供風和回風處都要安裝過濾器。

在南方等夏季負荷較高的地區,根據當地能源政策、峰谷電價、能源緊缺狀況和設備系統特點等比較選擇,建議在地區峰谷電價比高于3的項目上采用冰蓄冷系統。對于有電力、供冷、供熱(包括供熱水)三種需求,并且天然氣比較充足的區域可以采用分布式熱電冷聯供系統。

7 結 語

在超高層商業綜合體建筑中,機電系統的合理設置至關重要。該文總結了超高層商業綜合體暖通空調設計中的一些共性的、基本的要求,闡述了在進行此類項目暖通空調設計時可供選擇的設計指標及系統設置,對類似項目的暖通空調設計具有較好的借鑒意義。

[1] 中國建筑學會暖通空調分會.暖通空調工程優秀設計圖集1[M].北京:中國建筑工業出版社,2007.

[2] 中國建筑學會暖通空調分會.暖通空調工程優秀設計圖集2[M].北京:中國建筑工業出版社,2010.

[3] 中國建筑學會暖通空調分會.暖通空調工程優秀設計圖集3[M].北京:中國建筑工業出版社,2012.

[4] 中國建筑學會暖通空調分會.暖通空調工程優秀設計圖集4[M].北京:中國建筑工業出版社,2014.

[5] 陸耀慶.實用供熱空調設計手冊(第二版)[M].北京:中國建筑工業出版社,2008.

[6] 潘云鋼.高層民用建筑空調設計[M].北京:中國建筑工業出版社,1999.

Main Points of HVAC Design of Ultrahigh-rise Commercial Complex Buildings

HUANG Bo-ping1,YIN Hong-hɑi2,CUI Jun2,PING Shi-lin2,YIN Guo-dong2
(1.Hechang Real Estate(Group)East Division Planning and Design Center,Nanjing 210029,China; 2.Nanjing Yanlord Real Estate Ltd,Nanjing 210012,China)

HVAC design of ultrahigh-rise commercial complex buildings is the research object,basis in summarizing of a lot of award-winning excellent HVAC designs.The design quotas,cold and heating sources,air conditioning water system,air conditioning modes,the ventilation system are systematically elaborated.

ultrahigh-rise; commercial complex building; design quotas; cold and heating sources; air conditioning water system; air conditioning modes;ventilation

2014-05-17.

黃伯平(1981-),工程師.E-mail:wshbp@126.com

10.3963/j.issn.1674-6066.2014.04.030