剧院暖通设计方案secret

1、1 / 12XX 剧院暖通设计方案XX 剧院工程位于长安街附近，采用的是法国著名建筑师的设计方案，由法 国两个著名公司分别完成建筑和结构、 机电初步设计， 某建筑设计研究院完成施 工图设计。剧院部分建筑面积约为 15 万平方米，地下车库面积约 4.5 万平方米。中区包括三大建筑实体：歌剧院（0 区）、戏剧场（T 区）、音乐厅（C 区），均处于钛合金和玻璃的圆形壳体之下，剧场之间为共用的公共大厅，地下设有设 备机房及各剧院的技术用房等。中区圆形建筑周围环绕着人工湖，观众通过人工 湖下的通道进入公共大厅。圆形建筑和人工湖之间12.00m 标高处设置了室外消防通道（F 区），通道上设有标高为3.08

2、 m 和7.00 m 两层的人员疏散天 桥。北区（N 区）人工湖下为主要水下入口通廊、商店及汽车库。南区人工湖下 S1-S3 区为南入口水下通廊、多功能厅、职工餐厅等。热力和 制冷机房设在地下 S4 区，地下 S5 区设有总排风排烟机房和废气烟气总出口。1 冷热源及空调水系统 1.1 概况空调水系统如图 2 和图 3。XX 剧院冷热源用量和设备选择如下:夏季总冷负荷15000kW离心式冷水机组1100RT4 台螺杆式冷水机组300RT1 台小负荷时使用逆流式冷却塔820riVh4 组逆流式冷却塔230 m3/h1 组小负荷时使用冬季总热负荷10000 kw热源市政 130/70C高温热水即热式

3、热交换器4 台J由于内区办公等风机盘管系统需全年供冷， 冷却塔冬季使用，所以在制冷机 房内设置冷却水集水箱，集中补水，以防止冬季市政水及塔底集水盘内存水冻结， 室外管道采取电伴热措施。2 / 12S3空调热水系统图冬季使用冷却塔制冷，采用与冷水机组并联的板式换热器及 2 台冷却水循 环泵（1 备 1 用）供应冷源水，可节省制冷电能。空调采暖冷热水为四管制系统，变流量运行；冷热水各设 3 个二级泵系统， 分别为风机盘管系统、空气处理机组系统、辐射地板系统。其中风机盘管空调冷 水系统全年使用，风机盘管（包括少量散热器）热水系统和热辐射地板系统冬季 全天运行，以保证冬季夜间值班采暖的需要。冷热辐射地

4、板系统分别需要大约 18/21T冷水和45/35C的热水，设置三通水温调节阀，使 7C冷水和 60C热水 分别与各系统回水混合调节到需要的冷水和热水水温。空调冷热水系统分别采用闭式气压罐定压， 各设置补水调节水箱和 2 台补水 泵（其中各有一台备用），补水泵受系统压力控制启停，当水系统受热膨胀后， 压力高于停泵压力时，膨胀管道上的电磁阀打开，使膨胀水量回收到补水箱。空气肚理0 01 1俎恻机鲁f ft t辐肘地板I.拎水机组k泠却水泵3冷却塔4.拎却水集水箱5.板式换热器6空调冷水一次泵7.补水泵3.补水箱9.走压讎10空调後水二次泵II.电动三通调节阀V豁空牆理1.即热式热交换器2空调热水一

5、浓泵3补水罐4软水补水箱5.左压罐6空调熱水二袂泵7.电动三通调节阀图2空调冷水系统團3 / 121.2 冬季冷却塔制冷分析1.2.1 冷却水和室外空气的热量交换水在冷却塔内的冷却主要是蒸发散热和传导散热，冷却水的温降如下式： t=（QZ+Q）/G=（W. 丫 + QX）/G式中：Q 水蒸发带走的热量Q空气与水通过传导方式的显热交换热量W水的蒸发量丫 一水蒸发时吸收的汽化潜热G冷却水流量当冷却塔出水温度与空气湿球温度接近，即冷幅很小时，水在冷却塔内的冷却降温主要靠水蒸发时吸收汽化潜热 Q,水和空气的显热交换量 Q 可忽略不计。按照夏季水温和气温条件设计制造的冷却塔温降 t = 5C,如流量不变

6、，冬季随着气温的降低，水分子的运动动能减小，分子扩散能力降低，即水蒸发量 W 减少，带走的热量 Q 将有所减少，如想获得与夏季相同的冷却量和水温降，就 必须加大空气和出水的温差，靠显热交换获得冷却量QX。图 4 为美国某冷却塔在流量不变的情况下随室外湿球温度变化的冷却特性。从图中可看出，当室外湿球温度为 24E时，冷却塔出水温度如要达到 27.5C（冷 幅3.5C）,可达到标准的 5C温降，进水温度为 32.5C。冷却塔特性（1 叩怖流童）冬季当室外湿球温度达到 1C（干球约 5C）时，蒸发传热 Q 减少；如流量 不变且仍要求水 5C温降，则冷却塔出水温度达 12.5C（冷幅为 11.5C）,

7、进 水温度为17.5C，15C的平均水温与 5C的室外干球温度有约 10C的温差传热 Q,总冷却热量不变，但 12.5/17.5C的水温作为冷源水，温度显然偏高。冬季当室外湿球温度达到 1C时，如想获得低温的冷源水，水温降只能是 2C左4 / 12右，出水温度约为 7.2C,可作为冷源水使用；这时温差传热很小，蒸发传热 和总传热量都减小。但大剧院工程内区风机盘管所需冷量恰好与冷却水流量不变 时一个冷却塔2C温降时的冷却量基本吻合， 所以仍采用夏季使用的冷却水循环 泵作为冷源水循环泵，2 台泵和 2 台塔各一备一用。当冬季气温更低而要求的冷源水温度不变时，就主要靠温差传热了。为防冻采用管道电伴热

8、措施使水温不低于 5C。1.2.2 冬季内区供冷和空调冷水温度即使采用 729.2C的冷却水作为冷源，通过板式换热器，也只能交换出约 9/14C的空调冷水，与夏季要求的 7/12C冷水有差距；是否在室外干湿球温度 更低时才能使用冷却水作为冷源水，或内区风机盘管要按照9/14C水温加大选型呢？这就需要分析全年供冷的内区夏季和冬季的状况。图 5 右边为夏季风机盘管送风状态点 SX与处理后的新风 Fx点（假设新风处 理到房间的等焓状态）混合至 CX点送入室内。由于室内 2 点温湿度设定值较冬 季高（例如 25C、60%），风机盘管出风状态点 SX 温度也较冬季高（约为 15C）,与 7C的冷水进水（

9、tw1）的温度差达到 8C。冬季状况见图 5 左。人员灯光等全热负荷冬季与夏季相等，由于内区需在冬 季送冷，温湿度设定值定得偏低反而费能， 这和外区供热的情况正好相反； 但冬 季由于人员衣着热阻较高，室温设定值又必须比夏季低（比如将冬季室内状态定 为 21C、55%）。如果新风能够直接处理到室内状态点风机盘管出风状态即为 S,其温度约为 11C，与 7C的冷水进水（tw1）温差为 4C；如按夏季工况 选用风机盘管，由于风、水温度差减小，传热量减小，被处理的空气湿球温度也 比夏季低，去湿和冷却能力都降低，在风量一定时理论上冬季是满足不了冷量需 要的。如果冷水温度提高到 9/14C（tw1 / t

10、w2），风机盘管出风状态 Sd与冷 水进水温差只有 2C,超过暖通规范规定的数值，更是难以达到的。此时我们想到是否能利用新风负担一部分热湿负荷。如果内外区没有分别设 置新风处理机组，新风送风状态一般按外区的要求处理到Fd 点（例如 20C,30%），风机盘管可干工况运行将室内空气处理到 S点，与新风混合至 Od 点 送入室内。风机盘管负担冷量可减少，出风状态 S点的温度和与冷水的进水温 差也可相应加5 / 12大。设计中我们尽量为内区单独设置新风处理机组， 运行中可利用 新风做冷源，适当降低送风温湿度，达到节省风机盘管冷量的目的。另外，如风机盘管选择过大，即使在低档风量运行时仍然过冷， 水路控

11、制阀 频繁开闭，房间温度时高时低很不舒适。因此，本工程内区按照对冷却去湿不利 的冬季室内（风机盘管进风）状态、7/12C的标准冷水温度、高档风量选用风机 盘管，选用时假设风机盘管负担所有室内冷负荷； 但是，实际利用新风消除了一 部分室内热湿负荷，所以即使在冷水温度略有提高时，所选用的风机盘管仍能消 除余下的室内显热余热。夏季室内温度提高，风水换热增强；且人员散湿量增加， 热湿比有所减小，在全热负荷不变的情况下，所需风量减小；所以风机盘管中档 风量基本能满足夏季设计负荷。值得提出的是，国产风机盘管样本在不同进风和进水参数下的散热量数值不 全。室温最低限高达 24 或 25C,高限 28C在设计中

12、也很少采用，这与目前标准 越来越高的建筑室内环境要求是不相适应的，且不能满足冬季的室温选用要求。 进水温度高限也只有 7C,设计中也不够用，只能由设计人员进行估算。至于冷水温度可提高到什么程度，即室外什么干湿球温度下可以使用冷却塔 制冷，要看新风负担热湿负荷的程度，以及使用时冷负荷的实际情况，要在运行 中摸索确定停开冷水机组、使用冷却塔制冷的室外气温转换点。|1! Ip2 空调采暖通风方案 2.1 一般空调区域除机房等附属房间外，考虑到建筑标准和北京室外空气质量， 空气处理机组 均设置了初效和中效 2 级过滤。为充分利用室外空气作为冷源， 全空气系统均采用了设回风机的双风机空气 处理机组，过渡

13、季可使用全新风，冬季可调节新风量，对于存在大量内区的国家 大剧院工程，其节能效果较为明显。剧院观众厅、乐池、排练厅、录音室、演播室等空调区域，由于较咼标准的 舒适度要求，以及乐器对温湿度，尤其是湿度的严格要求，设置了全空气空调系 统。夏季均采用了控制露点温度再根据室内负荷变化进行二次加热的方案，冬季采用能够较精确控制加湿量的电蒸汽加湿器。公共休息厅廊等人员不经常停留的大空间为全空气空调系统。因夏季无湿度要求，不设置再热盘管。考虑到冬季如湿度过高，壳体和水下通廊的玻璃易结露， 所以不设置加湿器。办公管理、会客接待、化妆等小空间空调区域，其温湿度要求不严格，为控 制灵活，采用风机盘管加新风系统。因考虑到人员长期停留，新风空调机组设置 了价格较便宜、使用寿命较长且节电的高压喷雾