綜合辦公樓通風空調系統設計分析
——以某水廠六層辦公樓為例

郭穎盼

(太原供水設計研究院有限公司，山西 太原 030000)

為配合城市的快速發展，配套市政建設工程項目層出不窮，其中，集營銷管理、辦公、庫房等多功能為一體的多層辦公樓成為主打建筑，用來服務城市市政相關單位管理辦公需求。因其功能多樣、結構復雜，對通風、空調及防排煙系統的設計要求嚴格，本文通過實例進行剖析，依據規范，緊密聯系專業知識的基礎上，介紹設計過程的各個環節，對工程的經濟性、節能性、可靠性以及運營的經營和管理都有重要的意義[1]。

1 工程概況

1.1 項目簡介

本工程項目為某水廠的綜合辦公樓、車庫和管銷管理，建筑面積為5906.70m2，其中A區綜合樓的總建筑面積為5023.66m2，基底面積為801.54m2，出屋面樓梯間及設備間面積為66.76m2。A區綜合樓地上共計5層，地下一層，其中地上一層為廚房、餐廳、辦公室、檔案室、候梯廳、門廳和衛生間，2～5層為辦公室、候梯廳、會議室、樓梯、電梯以及衛生間等。屋頂為樓梯間、水箱間以及排煙機房。地下一層為設備用房和丙類庫房。B區為車庫，面積為425.57m2。C區為管銷管理，建筑面積為457.47m2。本工程所進行的通風空調系統設計主要包括該建筑物的夏季中央空調設計，整個建筑的通風設計、排煙設計以及整個建筑的冬季供暖設計。

1.2 室外參數

本工程所在地的氣象參數如下：夏季空氣調節室外計算干球的溫度為31.5℃，計算濕球的溫度為23.8℃，夏季空氣調節室外計算平均溫度為26.1℃，通風室外計算溫度為27.8℃，室外平均風速為1.8m/s，風向為西北。冬季室外采暖計算溫度為-13℃，空氣調節室外計算溫度為-13.8℃，相對濕度為58%。通風室外計算溫度為-8℃，冬季室外平均風速為2.0m/s，風向為西北，冬季最大凍土深度為109cm。

1.3 室內參數

本工程室內參數設計如表1所示。

表1 綜合樓室內參數設計表

2 節能設計分析

2.1 建筑節能設計分析

由于該地區屬于寒冷地區，所以在進行建筑設計的過程中將A區綜合樓的體形系數設計為2.3.然后在進行窗戶設計的過程中對窗墻比進行嚴格的控制，建筑南向的墻的窗墻比例為0.29，北向墻的窗墻比為0.26，西向墻和東向墻的窗墻比為0.15。B區和C區的建筑體形系數為0.41，B，C區的建筑只在南向和北向的墻體進行窗戶設計，窗墻比分別為0.24和0.22。同時在進行建筑建設的過程中對建筑采用保溫設計，通過保溫設計來降低建筑內外的熱量傳遞。建筑保溫設計如表2所示。同時在進行門窗設計的過程中所有的門窗均采用Low-E中空玻璃(12mm空氣間隔層)，同時將門窗的傳熱系數設計為2.56W/(m2·K)，設計極限值為2.70W/(m2·K)。

表2 綜合樓建筑節能設計表

2.2 暖通節能設計分析

本綜合辦公樓通風空調系統設計在進行暖通節能設計的過程中首先在電機產品的選擇方面均選用了高效節能的電機產品，并在進行設備安裝的過程中加強了對設備以及相關管道的保暖設施，從而來降低電機設備在運行過程中所產生的能量損失。1)在這過程中將需要重點對熱泵機組的COP進行控制，通常情況下將熱泵機組的夏季COP控制在3.1，冬季COP則控制在3.4；2)在進行空調箱風機的單位風量消耗率的設計過程中，嚴格按照《公共建筑節能設計標準》DBJO 04—241—2016的設計要求來進行，需要將空調箱風機的單位風量消耗功率控制在0.24以下，普通機械通風系統的單位風量消耗功率這控制在0.27以下；3)本次設計中，空調的水系統的流速設計均采用經濟流速，并且在設計中采用水阻合理的設備及閥門，通過這樣的方式來降低水系統的水阻力，從而來降低水泵的能耗；4)在冷凍水泵的節能設計過程中，通過變頻控制的方式來進行冷凍水泵的控制，通過這樣的方式能夠有效降低冷凍水泵在工作過程中的用電能耗以及新風能耗。同時通過對冷熱源機房的補水管進行計量表的安裝，能夠對用水量進行準確的判斷，從而來降低對水資源的浪費。冷凍泵的流量設計按照冷凍泵主機的額定流量來進行，在這過程中不預留富裕的流量，并且將冷凍泵的揚程控制在一個合理的范圍，使揚程的富裕系數為10%；5)在進行風管，水管的保溫設計過程中，嚴格按照保溫設計要求來選取保溫材料以及保溫材料的厚度。從而來保證系統工作的過程中風管與水管的熱量流失最小化。最后是對循環水泵的節能設計，將安裝在水源熱泵機房的循環水泵采取可變頻控制的方式進行設計，這樣能夠有效降低循環泵系統的電量消耗，從而降低整個系統的運行能耗。在這過程中通過將循環水泵系統與照明系統進行分開的電量計量，從而能夠在光線充足的情況下通過關閉照明系統來降低電量消耗。并且可以通過在空氣源熱泵機房內進行氣候補償器以及供熱量測量控制裝置的設置能夠有效地實現對供熱系統的熱量需求進行分析，從而做到對熱量的精準控制[2]。

3 空調設計分析

3.1 空調冷熱源

本綜合樓通風空調系統中的空調設計的作用是對綜合樓進行夏季供冷，所以在進行空調系統的設計過程中使用水熱源泵機組來作為工程的供冷熱源，制冷制熱系統采用一次泵系統，通過對流量進行改變而進行運行。空調的水系統由室外空氣源熱泵進行冷水和熱水的供應，冷水溫度為7～12℃，熱水溫度為50～55℃。空調冷負荷(含新風冷負荷)為472Kw，單位建筑的冷指標為80W/m2。

3.2 空調水系統

空調水系統的總干管敷設在地下室內，其中供回水干管和主立管采用雙管制異程式系統，末端風機盤管與吊頂式新風機組采用獨立的水系統，并且每層的風機盤管水系統采用相同的程式。同時在回水管上設置了靜態水力平衡閥，空調的冷凝水通過積水盤進行收集，然后通過冷凝水管道進行集中排放處理，排放到衛生間或者管井地漏的位置。空調的供水管、冷卻水管均采用熱鍍鋅鋼管和無縫鋼管，無縫鋼管的規格如表3所示。冷凝水排水管則采用熱鍍鋅鋼管，并且在每層回水主管上進行設置靜態水力平衡閥，立管和干管管路的最高處進行了DN20的銅質自動排氣閥門的設置。在進行管道連接的過程中，管徑不大于DN50的采用熱鍍鋅管并通過焊絲連接的方式進行連接，管徑50

表3 空調采用無縫鋼管的規格

完成水壓測試后需要對管道進行防腐保溫工作，首先需要進行防腐工作。對無縫鋼管進行除銹和刷防銹漆，同時對管道吊支架和管件也需要進行刷防銹漆，在刷漆之前需要做好對其表面的灰塵的清理工作。通過兩次刷漆之后再進行保溫處理。本工程在進行保溫處理的過程中對空調系統的供回水管線采用難燃級(B1級)的柔性橡塑絕熱材料來進行保溫，管道直徑不大于DN40的管道，保溫材料的厚度為30mm，管道直徑為50≤DN≤125的管道，保溫材料的厚度為35mm，管道直徑≥DN150的管道保溫厚度為40mm。同時管道在穿越墻壁或者樓板的位置需要進行管制套管的設置，在這過程中安裝在樓板處的管制套管需要高出地面20mm，安裝在墻壁處的管制套管需要兩端保持與墻壁齊平[4]。

4 防排煙及通風設計分析

4.1 防排煙及通風系統設計

根據《建筑設計防火規范》和《建筑防排煙系統設計標準》的相關規定，本工程在進行防排煙和通風設計的過程中。建筑的內走道采用機械排煙系統來進行排煙設計，地上走道采用自然補風，并將排煙風機設置在機房層的專用機房內部。本工程走道內的排煙量計算方式根據《建筑防排煙系統設計標準》中的4.6.3、4.6.6～4.6.13的計算標準來進行計算。并按照系統排煙量的最大值來進行排煙設計。每層走道進行了常閉多葉排煙口的設置，并在排煙支管的位置進行了防火閥的設置。排煙系統在遇到火災的過程中能夠快速地實現關閉排煙風機，然后在確認火災區域后，能夠快速打開對應分區的排煙口，以及相應的排煙風機進行排煙處理。在這過程中如果煙氣的溫度超過280℃，排煙支管和風機入口處的排煙防火閥就會自動熔斷關閉，并使排煙風機停止工作，從而停止排煙。對于房間面積超過100m2的房間采用自然排煙窗的方式來進行排煙，但是在這里需要對房間凈高在6m以下的房間的自然排煙窗的有效面積為房間建筑面積的2%以上。在進行采用自然通風的封閉式樓梯間的防排煙設計中，需要在樓梯間的最高位置進行可開啟外窗或者開口的設置，并且需要保證其面積在1m2以上。如果建筑的高度超過10m就需要在樓梯間每間隔3層進行可開啟外窗或者開口的設置，并且保證其總面積大于2m2。機械加壓送風系統以及排煙系統均設置在管道內部，起重機械加壓送風管如果是豎向設置時，需要進行獨立設置在管道井內，如果沒有設置在管道井內或者與其他管道共用管道井，就需要保證其耐火等級大于1.0h。水平設置的送風管道如果設置在吊頂內部，需要保證其耐火等級大于0.5h，未設置在吊頂內的送風管其耐火等級需要大于1.0h。機械排煙風管豎向設置在管道井內部時，其耐火等級需要大于0.5h，水平設置的排煙風管設置在吊頂內，其耐火等級需要大于0.5h，未設置在吊頂內則耐火等級需要大于1.0h。同時設置在吊頂內的排煙風管和送風管穿越防火分區的管道的耐火等級需要大于1.0h。如果吊頂內存在可燃物，就需要采用不燃材料來進行排煙風管和通風管的設置，同時需要做好與可燃物的隔熱處理，與可燃物保持150mm以上的距離。防排煙風管在進行設置的過程中需要做好防火隔熱措施，從而來保證防排煙風管滿足上述的設計要求，防排煙風管的隔熱材料選擇CAS鋁鎂質防火隔熱氈毯，防火隔熱標準如表4所示。

表4 防排煙風管防火設計標準

4.2 防排煙及通風系統管道設計

在進行防排煙及通風系統的管道設計過程中，排煙風管均選用鍍鋅鋼板，并通過角鋼法蘭進行連接。風管相關規格如表5所示。在進行防排煙及通風系統管道設計的過程中需要在邊長大于500mm的彎管處進行導流片的設置，從而來保證風管內的風能夠按照相應的設計而進行流動。在進行管道連接的過程中需要盡量保持風管連接的垂直，從而降低在連接過程中通過螺栓擰緊的過程中對法蘭的損壞。同時在進行連接的過程中需要采用4mm的阻燃閉孔海綿墊來對法蘭連接處進行密閉處理，保證法蘭連接處的密閉性。同時需要對防排煙及通風系統的管道進行防腐處理，鋼板風管的破損接口處進行除銹處理，同時需要對風管的部件、吊支架以及基礎鋼構件記行除銹防腐處理，完成除銹后進行兩次防腐漆的涂抹。同時對埋在混凝土中風管的固定部分需要進行除油污處理，但是不需要進行涂防腐漆[5-10]。

表5 防排煙及通風系統管道設計標準

5 結語

綜上所述，某六層在進行空調系統的設計時，必須進行空調制冷與熱源的經濟性、技術比較，確定空調系統設計方案，優化自動控制節能設計，從而減少初期建設成本和運行管理年費用。并結合實際案例，對某六層綜合辦公樓的通風和空調進行了剖析和歸納，為今后同類六層綜合辦公樓的通風和空調系統的開發工作具有借鑒意義。