山西科技創新城綜合服務平臺空調設計方案

劉 岳 棟

(山西省建筑設計研究院有限公司，山西 太原 030013)

1 項目概況

本項目作為山西省科技創新城(以下簡稱科創城)的標志性建筑，依據“科技引領、金融創新”的原則，著重體現“低碳、綠色、智能、科技、經濟”的設計理念，按照三星級綠色建筑進行設計，采用了太陽能光伏發電、綠色雨水基礎設施、雨水回收、中水利用、隔震減震技術、室內排風能量回收、電動遮陽、綠色建材、生態綠化、智能控制、室內空氣質量監控、電動汽車充電設施等技術措施。本文著重介紹了該工程的暖通空調系統設計方案。

項目位于科創城核心區北側Ⅶ區，科創城兩大軸線(科技創新軸和智慧生活軸)的交匯處，東南向與科創城中央景觀帶遙遙相望，北側為化章街，西側為機場東路，南側為緯二路，東側為經六路。總建筑面積為175 308.55 m2，其中地上建筑面積為118 309.89 m2，地下建筑面積為56 998.66 m2。主要包括科技資源服務平臺、創新孵化服務平臺、科技金融平臺及配套服務等功能。地上A座、B座、C座三棟單體圍繞中央下沉花園呈品字形布局，A座地上9層，建筑高度40.2 m，主要功能為科技金融服務、科技資源服務用房及創新孵化平臺及管理用房；B座地上5層，建筑高度26.2 m，主要為創新孵化服務平臺；C座地上5層，建筑高度26.2 m，主要為公共研發中心及公共檢測實驗中心。

2 室內設計參數[1]

2.1 室內溫度參數

室內溫度參數見表1。

表1 室內溫度參數

2.2 室內通風參數

室內通風參數見表2。

表2 室內通風參數

3 冷熱源設計

本工程空調冷源集中設置于地下新建冷凍站內。冷凍站內設置三臺雙級壓縮離心式冷水機組，生產7 ℃～12 ℃冷凍水供各建筑夏季空調使用，每臺冷水機組的制冷量為3 516 kW(1 000RT)，設計離心式冷水機組在名義制冷工況和規定條件下的制冷性能系數(COP)為6.049 W/W，綜合部分負荷性能系數(IPLV)為10.546 W/W。

本工程空調熱源來自城市集中供熱，一次熱媒為110 ℃～70 ℃高溫水，熱交換站內設置三臺板式換熱器制取為60 ℃～45 ℃溫水供各建筑冬季空調使用，每臺板式換熱器的換熱量為3 300 kW。

4 空調系統設計[3]

4.1 空調風系統

1)報告廳、門廳、路演大廳等大空間均采用全空氣單風道低速送風系統，氣流組織為上送上回式，送風口采用方形散流器或旋流風口，回風口采用雙層百葉風口；其余均采用風機盤管加新風系統。

2)全空氣系統空調機組采用數字化轉輪式能量回收機組進行余熱回收，通過實時監測室外空氣參數及室內空氣CO2濃度，自動聯動設于新、回風管上的電動對開多葉調節閥調節新排風比例，保證室內環境參數及空氣品質。系統可全新風運行，過渡季最大限度地利用新風做冷源。

3)新風加風機盤管系統新風機組采用數字化分體式能量回收新風機組，排風機組采用數字化分體式能量回收排風機組，通過液體循環式熱回收裝置進行余熱回收，循環液體采用乙烯乙二醇溶液，回收效率不低于60%，風機均配置變頻調速裝置。

4)辦公室等新、排風需求恒定的區域采用定風量通風系統，新、排風各設置一個恒風量調節模塊保障房間風量恒定和梯度壓差。

5)A座1層金融交流服務大廳、2層金融服務大廳等人員密度較高且隨時間變化大的區域采用變風量通風系統，每個區域新風及排風末端設置變風量控制模塊和CO2傳感器，通過CO2傳感器實時監測室內空氣CO2濃度，當室內CO2濃度超過報警值時，系統將自動報警提示，并自動聯動新、排風機，加大室內新排風量，保證室內空氣品質。

6)空調系統對需進行加濕的場所設置濕膜加濕器對空氣進行加濕處理。

4.2 空調水系統

1)空調冷凍水系統均采用雙管制、一次泵變流量系統，水平干管采用雙管異程式系統，立管采用下供下回雙管異程式系統。

2)冷水機組可變頻運行，空調冷熱水泵配變頻調速裝置，冷凍水進出水管上設置壓差控制器，對系統的進出水壓差進行檢測，調節旁通閥。熱交換系統一次水側設置帶氣候補償器的調節裝置，以便根據室外溫度的變化調節二次水供水溫度；二次水側設置水溫自控裝置,溫度控制器根據設于二次水供水管的溫度傳感器信號,控制電動閥調節一次水供水的進水量,來保證二次水供水溫度滿足設定值的要求。

3)為解決水量分配的平衡問題,在每臺空調機組冷熱盤管的回水管路上均設置動態平衡電動調節閥,每臺風機盤管的回水管路上均設置動態平衡電動兩通閥,在冷凍站、熱交換站集水器及各分區環路上設置靜態水力平衡閥,方便水系統的運行調節并可實現系統水流量可測控。

4.3 凈化系統設計

1)分體式新風熱回收機組入口處均設置管道式電子空氣凈化機。

2)轉輪式熱回收機組送風段配置組合式空調箱式電子空氣凈化機。

3)電子空氣凈化機與機組聯動控制，同步開啟，延時停止。

4.4 監測與控制系統設計

1)本工程冷水機組系統配置可編程控制器,對設備進行實時監控,可自動進行工況轉換與系統保護。

2)本工程空氣調節系統、通風系統以及熱交換系統采用直接數字式集中監測控制系統，既滿足人員舒適度要求，又達到節能目的。

3)本工程風機盤管均配置帶風機三速選擇開關、可冬夏轉換的室溫控制器聯動水路電動閥的自動控制裝置，既滿足人員舒適度要求，又達到節能目的。

5 采暖系統設計

1)本工程建筑設計有多處中庭，為解決自然形成的溫度梯度問題，暖通專業在門廳及地下1層配套服務的走道處均設置低溫熱水地板輻射供暖系統，作為冬季輔助供暖。

2)采暖熱媒來自地下1層熱交換站，熱媒溫度為60 ℃～45 ℃低溫水，采暖系統形式為下供下回雙管異程式。

3)地暖系統供回水總閥門夏季須嚴密關閉。

6 通風系統設計

1)公共衛生間均設置房間通風器，排風經豎井由屋頂排風機引至室外，通風器均配置逆止閥，通風換氣次數為5次/h～10次/h。

2)地下汽車庫按防火分區設置送排風系統，排風與排煙合用一套系統，通風換氣次數為6次/h，并設置與排風系統聯動的一氧化碳濃度監測裝置實時監測室內空氣CO濃度，自動控制風機運行。

3)地下冷凍站、水泵房、直飲水機房設置一套機械送排風系統，通風換氣次數為：冷凍站：4次/h～6次/h；水泵房、直飲水機房：3次/h～5次/h。

4)設置氣體滅火系統的區域均設置獨立的機械排風及補風系統，通風換氣次數為6次/h。

7 抗震設計

1)防排煙風道、事故通風風道及相關設備采用抗震支吊架。

2)B座、C座結構采用了隔震技術,為保證結構在水平地震作用下有足夠的空間發生水平移動,暖通專業在B座、C座范圍內采取了如下措施:

a.B座、C座范圍內穿越±0.00 m的空調及地暖供回水立、支管上采用柔性連接，柔性連接管道采用金屬軟管，并將地下1層的供回水干管及冷凍機房內的所有管道均固定在-1.700 m處的梁上。b.地下1層排煙風機的進口、補風風機的出口及風管穿越抗震縫處采用柔性連接，柔性連接風管采用石棉布，并將風管固定在±0.00處梁上，且要求距離墻和柱的距離不小于450 mm。

8 綠色建筑設計[2]

本項目按照綠色建筑三星級標準進行設計，暖通專業采取的技術措施如下：

1)選用離心式冷水機組制冷性能系數比GB 50189—2015公共建筑節能設計標準中的規定提高12%。

2)在冷水機組及城市集中供熱一次管網的供水總管上均設置冷熱量計量裝置，在冷凍站及冷卻塔的自來水供水總管上設置流量計。

3)空調及通風系統風機的單位風量耗功率滿足GB 50189—2015公共建筑節能設計標準的要求。

4)空調冷熱水循環泵耗電輸熱比比GB 50189—2015公共建筑節能設計標準的要求低20%。

5)空調冷凍水系統采用一次泵變流量系統，冷水機組變頻運行，空調冷熱水泵配變頻調速裝置。

6)全空氣系統空調機組采用數字化轉輪式能量回收機組進行余熱回收；新風加風機盤管系統采用數字化分體式能量回收新、排風機組，通過液體循環式熱回收裝置進行余熱回收，回收效率不低于60%。

7)全空氣系統實時監測室外空氣參數及室內空氣CO2濃度，自動調節新排風比例，系統可全新風運行，過渡季最大限度地采用新風做冷源。

8)新風加風機盤管系統在人員密度較高且隨時間變化大的區域采用變風量通風系統，通過設置的CO2傳感器實時監測室內空氣CO2濃度，當室內CO2濃度超過報警值時，系統將自動報警提示，并自動聯動新、排風機，加大室內新排風量，保證室內空氣品質。

9)地下汽車庫設置與排風系統聯動的一氧化碳濃度監測裝置實時監測室內空氣CO濃度， 并自動控制風機運行。

10)本工程空調系統設置自控系統節省能耗。

9 結語

山西科技創新城綜合服務平臺項目建筑體量大、造型獨特，且按三星級綠色建筑進行設計，暖通專業結合當地的氣候、環境、資源、經濟及文化等特點，通過合理選擇空調系統形式，提高設備及系統的運行效率，優化系統控制策略等，在滿足建筑使用功能的前提下，為使用者提供健康、舒適的室內環境，使建筑在全壽命周期內最大限度地節約資源、保護環境及減少污染。