某會議建筑空調供熱問題分析與改造

花莉

同濟大學建筑設計研究院（集團）有限公司

1 項目概況

本會議建筑位于陜西省西安市，總建筑面積約31000 m2，地上四層（包括夾層），地下一層（功能為設備用房），建筑總高度23.6 m，主要建筑功能為會議及其配套用房。

1.1 室內、外設計參數

表1 為室外氣象參數[1]，表2 為室內設計參數。

表1 室外氣象參數

表2 室內設計參數

1.2 冷熱源設計

冷源選用水冷離心式冷水機組550 RT（制冷量1934 kW）2 臺和水冷螺桿式冷水機組250 RT（制冷量879 kW）1 臺。

熱源選用3 臺超低氮燃氣真空熱水機組，額定供熱量1163 kW，機組燃料采用自市政燃氣管網接來的中壓天然氣。鍋爐房煙囪引至三層屋面暫定+21.9 m標高（高出屋面≥3 m）排放。

本工程中有特殊用途要求或需要24 h 連續運行的房間，如消防安保中心、電梯機房、控制室、網絡機房等房間，考慮其四季使用空調的特殊要求，單獨設置局部多聯式空調系統或單元式空調[2]。

1.3 空調水系統設計

本項目冷卻水設計供回水溫度30/35 ℃，冷卻塔采用組合式方型橫流式。夏季冷凍水設計供回水設計溫度6/12 ℃，冬季空調熱水設計供回水設計溫度60/45 ℃，系統補水定壓采用隔膜式定壓膨脹罐及補水泵定壓補水。

本項目空調冷熱水系統采用2 管制異程式，一級泵變流量系統，根據各系統末端最不利環路壓差控制運行頻率。混風空調機組及新風空調機組均設置動態平衡電動調節閥，風機盤管環路設置定壓差閥及電動兩通雙位閥。

1.4 空調風系統

1.4.1 會議廳

會議廳空氣末端采用全空氣一次回風系統，空調機組主要功能段包括混合段，初效過濾段，中效過濾+凈化段，表冷熱段及送風機段，并另設帶旁通閥的全熱型轉輪式回收裝置，過渡季可實現70%全新風運行[3]，利用室外低溫、低焓的空氣直接向室內供冷。采用固定干球溫度的控制方法，當室外空氣低于預先設定值時，增大新風電動調節閥門開度，同時減少回風電動調節閥門開度。

一層的會議廳凈高5.5 m，采用自動溫控到達距離的調整型線型風口頂送風，風口配置溫度傳感器，可自動調節送風氣流的到達距離。二層的會議廳凈高10 m，采用旋流風口頂送風，可適應冬夏季節不同工況的送風要求調節送風方向。氣流組織的形式為頂送頂回。

1.4.2 一層通高門廳及休息廳

一層主入口處的通高門廳與休息廳為連通空間，休息廳空間凈高5.5 m，通高門廳進深9 m，凈高20.8 m。采用全空氣一次回風空調系統，過渡季可實現50%全新風運行[3]。

5.5 m 凈高區域采用自動溫控到達距離的線型風口頂送風，吊頂回風，氣流組織為頂送頂回。通高區域采用分層空調，風管布置在連通的5.5 m 高區域的吊頂內，設置自動溫控風向可變線型風口側送風，吊頂回風，氣流組織為側送頂回。

1.4.3 辦公、會議等小隔間

辦公與會議等房間面積較小且凈高較低，采用半集中式空調系統，分區域分別設有集中的新風空調機組，按房間設置風機盤管。

2 現場情況

本項目自2018 年投入使用以來，根據使用方反饋，一層的通高門廳及休息廳，一層的部分會議廳存在空調制熱不能達到室內設計溫度的情況。針對以上問題，進行了現場勘察與測試，對與空調供熱相關的現場情況總結如下：

1）圍護結構冷風滲透

門縫漏風：建筑一層的外門存在多處較寬的門縫，尤其是通高門廳主入口處的玻璃移門，在第二道門的內側仍測得冷風滲透的風速大約為0.9 m/s，冷風滲透較為嚴重。

圍護結構封堵不嚴密：樓板與外幕墻存在未封堵嚴密處，空調機房內沒有用的百葉未封堵嚴密，部分管道穿墻處和吊頂上部空間未封堵嚴密，頂層會議廳的吊頂上方未封堵嚴密。在屋頂層用熱成像儀測得的室外氣溫是-7.6 ℃，而頂蓋溫度為6.9 ℃，空調熱量通過各處未封堵嚴密的縫隙漏至頂蓋。

冷風直灌：由于廚房、物業等部門進貨的需要，貨運大門均處于敞開狀態，大門與入口門廳連通，冷風直接灌入室內。

2）空調熱源

測試鍋爐運行參數：出水溫度為62 ℃左右，回水溫度為50 ℃左右，供回水溫差12 ℃左右，基本滿足設計要求。

3）空調機組

對門廳的空調機組進行了風速和溫度測試，在風機吸入口測得空調斷面的平均風速為1.7 m/s，空調機組的實際風量為27540 m3/h，送風溫度為39.65 ℃。空調機組的設計風量為35000 m3/h，機組風量偏小21%左右。

4）風管連接

空調風管的主管采用雙面彩鋼板酚醛復合風管制作，末端支管和風口均通過軟管連接，軟管連接風口處存在軟管變形和漏風，在條縫型風口處測得，軟管未接至風口的漏風處風速1.8 m/s，風口出風處風速2.6 m/s，漏風情況較為嚴重，現場情況見圖1。

圖1 軟風管連接現狀

5）氣流組織與風口形式

送風口形式：一層的休息廳與會議廳采用頂送風的方式，送風口設計選用自動溫控到達距離的調整型線型風口，配置溫度傳感器，能根據季節送風溫度的變化自動感應檢測，調節風口的出風有效面積，從而調節送風氣流的到達距離，如圖2 所示。而現場安裝的風口大約呈45°斜角送風，風向固定，在距地面大約3 m 的高度即無法測到風速，不能滿足送風要求。

圖2 自動溫控到達距離線型風口導風簡圖

局部兩道風口：在頂送風區域的局部位置安裝了兩道風口，內側為空調的線型送風風口，外側為室內配合裝修設計的燈具風口。

吊頂回風：一層的通高門廳及休息廳均采用吊頂回風，經現場測試冬季吊頂內的溫度均較高。

3 原因分析

根據使用方的反饋和現場勘察，本建筑夏季使用狀況良好，冬季出現供熱不足較嚴重的區域是一層的通高門廳及休息廳，一層的部分會議廳也存在空調制熱不能達到室內設計溫度的情況。

綜合現場情況，圍護結構冷風滲透對一層的通高門廳及休息廳的空調供熱影響較大。圍護結構封堵不嚴密，門縫漏風，貨運大門頻繁開啟，均產生了大量的冷風滲透，造成空調熱負荷的急劇增加。并且冷風積聚于下部，受熱之后上升，對空調熱風送風距離同樣有不利的影響。

一層的會議廳，休息廳及通高門廳頂送風的風口設計選用的是自動溫控到達距離的調整型線型風口，應為垂直送風且可調節氣流到達距離，而現場安裝的風口為大約45°斜角送風，風向固定，不能滿足冬季的送風要求。

經現場測試冬季吊頂內的溫度均較高，除了風口冬季送風距離較短和吊頂回風兩方面的影響因素，還需考慮到吊頂內的風管可能存在漏風的情況。現場可見末端支管與風口通過軟管連接處存在漏風，并且軟管有變形造成了風系統阻力增大，這些因素均對送風效果有不利影響，并且空調機組的風量經測試偏小，均造成了空調制熱效果不佳的現狀。

4 改造措施

針對造成空調供熱不足的各項問題，經各方溝通與討論，現場需采取如下改造措施：

1）圍護結構冷風滲透的改造措施

圍護結構漏風處封堵：外圍護結構和室內樓板各處均需仔細檢查并封堵嚴密，一層大門的門縫需封堵嚴實，外開門接縫處兩側均設置毛條封堵縫隙。

門斗處增設電熱風幕：在人員經常出入的門上方增設熱風幕，可有效阻擋冷風滲透。建議通高門廳的大門上方需設置熱風幕，其它位置的門根據使用頻率確認是否設置。

設置二道門：基于現場使用情況反饋，現場貨運通道位置外門使用中常開，導致室內進風，影響空調效果。建議在常用貨運入口位置內側加設門斗，內門建議為鋁框玻璃門，便于內外通視觀察，并需加設閉門器，順位器，設企口，以增強氣密效果。在運輸貨物的過程中，保證至少有一道門處于關閉狀態，阻擋冷風直接灌入。

2）檢測空調機組的風量和風壓

檢測各區域空調機組的風量和機外靜壓是否滿足設計要求，如偏小較多需更換電機。

3）風管變形和漏風處重新連接

在施工條件允許的情況下，現場所有的軟風管連接應改為硬連接或采用成品金屬保溫軟風管，保證不存在風管變形以減小風管阻力。應對風系統的各處漏風點進行仔細排查和整改，要保證風系統本身密閉性。

4）調整送風口

建議在調整風管連接和保證風系統密閉性的前提下，更換現場安裝的風口，調整為能保證冬夏季送風距離要求的自動溫控到達距離的調整型線型風口。

設置有兩道風口的位置，建議室內裝修配合調整，保證暖通線型風口下方無遮擋，以保證送風效果。

5）調整回風口位置

在有條件的地方調整回風口的位置，建議通高門廳處的吊頂回風改為下回風，可以有效改善氣流組織，提高冬季的制熱效果。

6）輔助供熱措施

以上5 項措施提出后，現場已根據要求進行整改，但由于項目已建成，部分整改措施無法完全實施到位，如主入口處玻璃移門的門縫難以改小，圍護結構的封堵措施難以全部到位，軟風管連接改為硬連接無法全部實現，吊頂回風改為下回風大部分位置難以實現等。綜合以上因素，建議增設輔助供熱措施，提供如下三個有效且可實施的方案供業主選擇。

方案一：增加地暖。一層的通高門廳及休息廳區域設置地板輻射采暖系統，可有效解決冬季的供熱問題，此方案最為可靠。由于室內地面已敷設完成，改造成本較高。

方案二：增加低矮型的落地式風機盤管。通高大廳靠外幕墻一圈增加低矮型的落地式風機盤管，由于此區域無地下室，此方案需沿幕墻一圈設置500 mm（W）×300 mm（H）的土建地溝用于布置熱水管。此方案對土建的影響相對較小，改造成本較低，但美觀性相對較差。

方案三：吊頂內增加多聯機空調系統。通高大廳的吊頂內增加多聯機空調系統，室內機選用自由靜壓風管式，機外靜壓可達到100～200 Pa 且噪聲較低，機器厚度300 mm，吊頂安裝空間需350 mm。此方案較為有效且不影響美觀，但是需拆除吊頂安裝。由于軟風管連接改造，檢查風管的密閉性和更換風口也需要拆除吊頂才可完全實現，業主最終選擇了方案三作為輔助供熱措施。

5 結論

通過對圍護結構漏風處封堵，增設電熱風幕，更換部分空調機組的電機，調整送風口及風管連接等多項改造措施，并配合輔助供熱措施，一層的通高門廳及休息廳、一層會議廳的冬季供熱現狀得到了有效的改善。總結本項目的改造經驗，對于嚴寒和寒冷地區的公共建筑，在空調設計過程中，供熱效果是需要設計師著重關注的，對于這些地區的空調設計有如下建議供參考：

首先嚴寒和寒冷地區的通高入口門廳處建議設置地暖。人員經常出入的大門建議設置門斗并在內側門的上方設置熱空氣幕。對于嚴寒和寒冷地區的空調系統，在吊頂高度較高的空間頂送風時，采用下回風的方式更有利于冬季的供熱效果。

其次，開敞式吊頂和吊頂回風的方式增加了空間負荷，建議盡可能采用封閉吊頂。配合裝修設計的過程中，需保證高大空間的送風口下方無遮擋，不建議為裝修效果而設置兩道風口。風管連接不建議采用軟管，如確有需求建議采用不易變形成品金屬保溫軟風管。