北京某大廈裝修改造項目空調系統設計簡析

孫凱 張睿

【摘 要】本項目工程空調控制采用DDC控制系統，可以在控制中心顯示并打印空調、制冷、通風等主要系統運行參數，并實現遠程控制。DDC系統，可實現以下控制。本文以北京某辦已建成的辦公大廈裝修改造項目為例，簡明介紹和分析其空調系統設計情況。文章主要從空調系統的冷熱源、空調風路系統、空調水路系統、空調自控系統和節能環保措施五個方面對改造項目的暖通設計做出了說明，并且從設計及施工差異的方面做了總結及反思。

【關鍵詞】改造項目 空調系統 節能環保

1 工程概況

項目位于北京市朝陽區，建筑功能為高檔寫字樓，建筑面積約51483m2，其中地下建筑面積約13572m2，地上建筑面積約37911m2，地上20層，地下4層，建筑高度約77.15m，標準層高約3.7m。其中B4，B3，B3層為汽車庫。B4層為設備機房。B1層為變配電室、自行車庫、職工餐廳和燃氣廚房等。地上首層為入口大堂、銀行大廳、消防控制室和保安監控室。2層及以上為會議室和辦公區。20層為多功能廳和會議室。制冷機房（壓縮式制冷、冷媒為環保制冷劑）和空調熱水的熱力交換站置于B4層人防區域之外。

此次項目為土建主體已經基本完工，維持暖通專業消防系統的原有設計，主要設計內容未：制冷機房冷源系統、設備布置及管路連接的重新設計、地下餐廳及廚房的空調通風設計、地上所有區域的空調通風重新設計、機房專用空調系統的設計，并配合室內的精裝修設計完成空調末端追位圖。此地下車庫區域的通風系統及全樓的防、排煙系統均保持原有設計，不在本次設計范圍之內，本文不做相關描述。

2 設計參數（見表1）

房間名稱 夏季 冬季 最小新風量m2/h.人.或換氣次數 室內噪音標準Db（A） 備注

干球溫度（℃） 相對濕度（%） 干球溫度（℃） 相對濕度（%）

大廳、休息區 27 55 18 - 20 ≤50 人員密度：5m2/人

辦公室 26 50 20 ≥30 30 ≤45 人員密度：10m2/人

視頻會議室 26 50 20 ≥30 30 ≤45 人員密度：1.5m2/人

多功能廳 26 50 20 ≥30 30 ≤50 人員密度：1.2m2/人

檔案室 24 55 20 ≥45 20 ≤45

衛生間 18 10次/h

電梯機房 ≤40 ≥5 10次/h

表1 空調房間的設計參數

3 冷源設計

項目冷源設計采用兩臺350USRT（單臺1200kW制冷量）離心式電制冷機組和一抬175USRT（單臺600kW制冷量）螺桿式電制冷機組提供15-20℃空調冷凍水。冷卻水由冷卻塔降溫后循環使用，其進出水設計溫度為32-37℃。當室外空氣焓值低于20kJ/kg干空氣時，停止運行冷水機組，使用一臺冷卻塔與其對應的冷卻水泵、冷對水泵、板式換熱器，為空調內區提供15-20℃的空調冷凍水，實現冷卻塔過渡季節“免費制冷”。

項目熱源設計采用市政熱力的外熱網提供85-60℃采暖熱水。冬季經熱力交換設備切換成60-50℃的二次水供給暖、空調系統使用。

4 空調及通風系統設計

空調系統為大廈供冷、供熱主要集中在冬、夏季，過渡季節視情況而定。空調范圍包括地下員工餐廳、地上大堂、辦公區域，不包括地下車庫。但是對地下局部與室外相接的部分依然注意保溫。

4.1 地下區域

B1層的員工餐廳采用雙盤管VRV多聯機系統，夏季冷媒管制冷，冬季市政交換熱水供熱。餐廳廚房設計排風排油煙及補風系統，以保障正常通風換氣。交配電室、電信機房、蓄電池室、消防與保安監控室等設置分體型熱泵空調。交配電室、制冷機房、熱力交換站設置機械進排風裝置，中水機房設立獨立的通風系統，自然進風，機械排風。

4.2 地上區域

首層大堂采用集中送風的定風量一次回風全空氣空調系統，其他辦公區采用干式風機盤管加溶液調濕機組處理的新風。其中部分樓層的空調系統設置熱回收溶液調濕機組進行熱量回收。

二十層大型會議區、多功能職工活動中心、中型會議區、會議備勤及庫房等區域設置獨立控制的空調系統，新風風閥電動關閉，供應該區的新風機組配置變頻風機，以定靜壓的方式在風管最遠支略下有三分之一出設置壓力傳感器控制風機轉速。

其中有部分需24小時提供空調的區域，包括首層保安監控室、首層消防監控室、11層UPS機房、12層虛擬現實機房、12層終端機房、12層生產調度中心、12層繪圖室、首層-20層核心筒北側的弱電室。

5 空調水系統設計

空調冷凍水、采暖熱水系統為分區兩管制，垂直管路與水平管路均為異程式系統。根據建筑的外圍護結構和空調系統的冷、熱負荷，在同層中劃分空調內、外區，垂直方向不分區。地上辦公區、會議區及公共區通過空調內外區的劃分，解決了冬季的“溫差”問題，實現內外區空調獨立控制調節，避免“冷熱不均”。

為適應冬、夏兩季冷、熱負荷及供、回水溫差的變化，空調冷凍水/熱水系統分別設置循環水泵。但空調水路系統的補水定壓裝置為冬、夏共用。考慮到系統運行的節能與穩定，制冷站的冷水系統采用“一次泵主機、末端變流量”的方式。空調機組和風機盤管處設置電動閥，依據室溫調節水量，在連接AHU/PAU的空調回水管路上安裝動態壓差平衡閥，每層獨立的風機盤管回路的水平回水干管接豎向總管處，安裝壓差平衡閥，以便于系統調試和節能運行。

6 自控設計

6.1 對冷熱源的控制

冷凍機房設備啟停及報警；冷凍水循環泵變頻控制；熱交換器出水溫度、板式換熱器及水泵運行參數控制；冷熱水溫度、壓力、流量、冷量熱量等參數的記錄顯示。

6.2 冷卻塔

自動檢測冷凍機、冷卻塔的運行狀態、故障報警并根據測量值計算系統冷負荷，以實現冷凍機運行臺數的最優控制；冷卻水溫度、壓力、流量等參數的記錄顯示；冷水機組、冷水泵、冷卻水泵、冷卻塔風機及進水電動閥連鎖控制；根據冷水供回水壓力，自動調節冷水供回水管間旁通閥的開度，以保證管網的壓差和流量平衡[1]。

6.3 空氣調節系統

風機啟停控制及狀態顯示，故障報修；溫濕度等參數顯示及報警；溫濕度值的控制及防凍保護控制；空調機組空氣過濾器堵塞報警控制；室內外焓值的測量及熱交換器的控制。風機盤管采用電動兩通水閥和風機的三速開關控制。

6.4 通風系統

風機的啟停控制及狀態顯示、故障報修；風機前后防火閥、送排風機的連鎖控制。

7 節能環保措施

（1）本項目所有暖通設備均采用高效、節能、環保、低噪聲類型，設備機房的墻面、頂面和門窗等，由建筑專業做吸聲隔聲處理。并且，首層中庭采用分層空調的空調采暖方式，以節省運行能耗。

（2）空調系統采用溫濕度獨立控制系統，既能避免冷卻再加熱送風的低效率浪費能源的方式，又可因冷水供水溫度的提高使得制冷機的耗電量降低。同時空調末端由于幾乎沒有冷凝水的產生，克服了傳統風機盤管在濕工況下容易集塵，滋生“軍團菌”等危害人體健康的隱患。新型溶液調濕機組本省具備較高的過濾除塵，調濕凈化的功能，使送入室內的新風更加衛生環保。

（3）空調制冷主機選用大氣和溫室效應基本無影響的R134a或R407a等環保制冷劑，高溫冷水機組的性能系數優于北京市公共建筑節能標準。冷卻塔采用超低噪聲型，自帶集水槽，冷卻水飛濺損失小，循環使用適當補水以節省水資源。制冷站的空調水系統為主機和末端同時變流量的系統，克服了傳統方式下的“大溫差綜合癥”，較大程度地節約了冷媒輸配系統的能耗，同時提高了冷機運行效率。

（4）部分全新風機組利用排風熱回收，節省空調運行能耗。所有新風機組及一次回風空調機組，均可在冬季或過渡季節及室外空氣焓值滿足室內負荷需求時進行風側的“免費制冷”以消除空調內區的余熱。而空調內區水系統利用開式冷卻塔聯合板式換熱器系統，提供過渡季節和冬季水側的“免費制冷”，延時或避免空調冷水機組啟動。

8 總結及反思

本項目的設計具有一定的獨特性，而且設計完成的很圓滿。然而在設計及施工過程中多少會出現一些問題，而這些問題正是我們今后在設計層面上要多加注意的。

（1）本項目在設計過程中，根據不同的位置及需求采用了不同的設計思路和設計手法。設計依據及執行在嚴格按照行業規范標準的同時還要符合工程的需要，務必考慮到當地的自然環境參數及已有的建筑參數。

（2）設計過程與施工過程之間存在偏差，為了保證施工過程，減少二次裝修工作量，設計人員需要考慮設計一定誤差范圍，在設計時預留出一定的余量[2]。

（3）就目前行業概況來說，空調自動控制系統的實施與實際運行情況并不如意，依然有很多工程沒有達到預期效果[3]。本項目的自控設計吸取了大多數工程項目設計的經驗，采取了先進的技術支持本項目設計。

（4）本設計過程重點考慮到節能環保方面的要求。“十二五”國家節能減排指標給暖通空調專業帶來重大發展機遇[4]。在設計過程中重點考慮節能環保的因素不僅對于節約能源、保護環境、促進國民經濟的可持續發展都具有十分重要的意義，也正是暖通空調行業可持續發展的方向。

（5）建筑是凝固的藝術， 除了具有使用功能外， 審美價值也是建筑的一個重要屬性[5]。本項目在滿足專業性的暖通空調設計的基礎上考慮到了美觀的因素。主要反應在設備極管道的種類、數量、顏色、安裝位置、排列方式等方面。做到了科技與美都得結合。

（6）在設計過程中，設計人員應該盡量滿足對方提出的通調系統要求，在做到專業性的同時考慮經濟造價等綜合因素，找到平衡點，從而設計出最合理的空調方案。

參考文獻：

[1] 劉軼，徐穩龍.北京天銀大廈暖通空調設計.暖通空調，2002，32（5）：87-88.

[2] 許濤.北京某金融中心項目暖通空調裝修設計簡介.潔凈與空調技術，2005，2：66-68.

[3] 潘云鋼.我國暖通空調自動控制系統的現狀與發展. 暖通空調，2012，42（11）：1-8.

[4] 羅繼杰.節能減排--暖通空調（設計）行業面臨的機遇和挑戰.暖通空調，2012，42（1）：1-16.

[5] 李兆堅.暖通空調設計方案美觀性評價分析.暖通空調，2006，36（4）：34-37.