超高層綜合樓暖通空調的方案設計

文｜深圳市建設科技促進中心 許媛媛

引言

隨著城市化進程的加快，在建設生態文明的號召下，建筑設計的理念以生態環境為出發點，尋找蘊藏于大自然中的靈感和啟發。本案基于項目的功能特點及其所處的環境特征，“百里柳江，千里畫廊”是城市戰略發展規劃的重要區域，不僅是最具時代的氣息，擁有最先進和成熟的技術，最具感染力和親和力的典型代表，更是新區未來的區域中心，作為新區的標桿，指引著社會經濟、政治、文化建設未來發展的方向。本案的建成必將為這幅宏偉的城市畫卷增加濃墨重彩的一筆。

1.建筑工程概況

本項目是一棟超高層綜合樓，位于城市新區，北面比鄰一類居住用地，西面臨濱江路、與風景區隔江相望；南臨城市快速路大道，與濱江城市休閑帶交相呼應。其中地上47層、地下三層，建筑（消防）高度200.00米。總建筑面積為150834.5m2，其中地上建筑面積為107210.0m2，地下43624.5m2。主要功能包括：房地產交易服務功能，行政部門辦公、檔案、食堂及配套服務功能，商務辦公及配套服務功能，準四星級酒店及配套服務功能，以及配套服務商業、銀行等功能。地下室為全人防，兼設停車位1200個。主樓避難層兼設備轉換層設置在第16、32層。各單位規模及樓層分布詳見表1。

2.設計參數

2.1 室外空氣計算參數

（1）夏季室外濕球溫度27.5℃；干球溫度為34.8℃；日平均溫度為31.4℃；通風室外平均風速1.6m/s，溫度32.4℃；相對濕度65%。室外大氣壓力：93.2hPa。

表1 各單位規模及樓層分布表

（2）冬季時空調室外溫度為3℃，通風室外計算溫度為10.4℃；風速1.5m/s；相對濕度75%；室外大氣壓力：1009.9hPa。

2.2 室內設計參數

房間名稱 夏季 冬季 新風量標準［m3/（h?p）］ 噪聲標準［dB（A）］溫度（℃） 相對濕度（%）溫度（℃） 相對濕度（%）辦公 26～2840～6518～2030～6030 ≤45會議25～2740～6516～1830～6020≤45紙質檔案庫 22～2445～6014～1645～60— —配套商業26～2850～6516～1830～5020≤55客房24～2740～6518～2230～6050≤40

3.冷、熱負荷的估算數據

本工程地上建筑面積為107210m2，空調冷負荷估算值為12552kW，冷指標為117W/m2；空調熱負荷估算值為7531kW，熱指標為70W/m2。

4.空氣調節的冷源、熱源選擇及其參數

本工程區位毗鄰柳江，集中空調系統采用水源熱泵空調系統。根據建筑物各區域的功能劃分及使用要求，設置不同的水源熱泵機組，以滿足不同區域使用的靈活性、舒適性及節能要求。本建筑辦公部分采用3大1小共4臺中溫型水源熱泵機組，其中3臺制冷量/制熱量為2852/3055 kW，1臺制冷量/制熱量為1579/1802kW的中溫型水源熱泵機組，機組夏季制冷冬季制熱。每臺機組的輸出冷量范圍為機組額定制冷量的50%～100%。可最大限度的和全樓每個時段的空調負荷相匹配，以達到用能的最優化組合，最大限度地節省空調能耗。本建筑酒店部分采用3臺水源熱泵機組，其中2臺制冷量/制熱量為823/981kW的水源熱泵機組用于夏季制冷冬季制熱，另1臺制冷量/制熱量為305/480kW的水源熱泵機組用于夏季制冷及制備生活熱水，冬季制備生活熱水。機組制冷工況：冷凍水進出水溫度6/12℃，機組制熱工況：熱水進出水溫度40/45℃，熱回收工況：生活熱水進出水溫度50/55℃，高溫制熱工況：生活熱水進出水溫度50/55℃。本建筑空調冷熱源機房集中設在地下二層。

5.空氣調節的系統形式

5.1 空調風系統設計

房產交易大廳等大空間采用全空氣低速空調系統；標準辦公用房、客房等采用風機盤管加新風空調系統。檔案庫根據工藝要求，采用具有獨立冷熱源的高能效風冷式恒溫恒濕空調機。消防控制室、電梯機房等要求24h使用的房間采用帶獨立冷熱源的分體空調系統。

5.2 空調水系統設計

空調冷（熱）水系統豎向分區，結合避難層的設置，分為高、中、低3個區。其中1～15層為低區，16～31層為中區，32～47層為高區。低區采用水源熱泵機組直接供冷，中區通過在16層（避難層）設置的水-水板式換熱器及冷熱水循環泵分別提供冷（熱）量，夏季一次水、二次水供回水溫度分別為6/12℃、7/13℃；冬季一次水、二次水供回水溫度分別為40/45℃、39/44℃；高區（即酒店部分）通過在32層（避難層）設置的水-水板式換熱器及冷熱水循環泵分別提供冷（熱）量，夏季一次水、二次水供回水溫度分別為6/12℃、7/13℃；冬季一次水、二次水供回水溫度分別為40/45℃、39/44℃。高、中、低3個區空調冷（熱）水系統一次側、二次側均分別采用一次泵、兩管制變流量系統。根據二次側水系統最不利點環路的壓差變化，控制二次側冷熱水循環泵變頻運行，從而滿足負荷側流量變化的需求。一次側水系統根據末端負荷變化，控制水源熱泵機組、冷熱水循環泵的運行臺數。水系統定壓采用高位膨脹水箱或密閉式膨脹罐定壓。

水源熱泵機組冷卻水為柳江江水，江水經除砂、過濾后，供水源熱泵機組使用；夏季洪水期間，江水經除砂、過濾后，經水-水板式換熱器換熱后，供水源熱泵機組使用。

6.通風系統

6.1 平時通風系統

地下汽車庫劃分為若干防火分區。每個防火分區設置獨立的機械通風（兼排煙）系統，采用雙速型消防高溫排煙專用風機進行平時機械排風和火災時機械排煙，機械排風量采用稀釋濃度法和換氣次數法（n=6次/h）分別計算，并取兩者較大值。平時根據汽車庫汽車出入頻率情況，風機高速或低速運轉機械排風。

地下層設備用房采用低噪軸流風機機械排風，自然進風。其中制冷機房平時換氣次數n=6次/h，事故通風時換氣次數n=12次/h；熱交換間、水泵房換氣次數n=6次/h；柴油發電機房在平時機組非運行時的換氣次數以及儲油間的換氣次數均為n=6次/h。變配電所機械排風量采用消除余熱量法計算，排風溫度≤40℃。

地上建筑的衛生間采用天花板管道式換氣扇進行機械排風。電梯機房在非空調季節采用低噪軸流風機機械排風，自然進風，換氣次數n=15次/h。

6.2 戰時通風系統

地下層戰時為全人防地下室，抗力級別為甲類核6級常6級。戰時通風系統按二等人員掩蔽所要求設計，劃分為若干防護單元。每個防護單元戰時設獨立的進、排風系統，通過閥門控制實現戰時清潔、濾毒、隔絕三種防護通風方式及其相互轉換。戰時人員新風量標準：清潔通風：≥5m3 /P·h，濾毒通風：≥2m3 /P·h。戰時隔絕防護時間τ≥3h，CO2容許體積濃度≤2.5%。濾毒通風時最小防毒通道換氣次數n≥40次/h，清潔區超壓≥30Pa。

戰時柴油移動電站設獨立的進風、排風、排煙系統。貯油間設機械排風裝置，換氣次數n=6次/h，戰時柴油移動電站與主體清潔區連通的防毒通道換氣次數n≥40次/h。

7.結束語

綠色建筑的設計需要各個專業的盡力配合，每個專業都應體現其節能亮點。及節約能耗是高層建筑暖通空調設計中有待進一步解決的問題。本工程包括酒店、寫字樓等，規模較大，功能多，情況復雜，集中空調冷熱源采用水源熱泵機組，充分利用可再生能源--江水；水源熱泵機組采用熱回收型，夏季制冷同時滿足酒店生活熱水需求；空調末端冷水系統為一次泵變流量系統，冷熱水循環泵變頻運行；空調、通風設備均要求選擇高效節能環保產品；過渡季節，空調機組全新風運行，充分利用室外新風降溫，降低能耗；地下汽車庫根據車輛出入頻率高低情況，風機采用變頻運轉及定時啟停控制方式，盡可能地減少對室外環境的影響，本工程于6月竣工，同年9月試運行至今，空調與通風系統運行正常，使用效果良好。