中建大厦暖通设计方案计划

工程设计中建大厦暖通空调设计薛伊玲1，彭州2（1.卓创国际工程设计有限公司，上海200235；2.中建国际设计顾问有限公司，上海200233）摘要：介绍了中建大厦暖通空调系统以及自动控制系统的设计。本工程采用了水冷离心式冷水机组和蓄热电锅炉作为空调冷热源，水系统采用了冷水大温差设计，并在空气处理系统中采用了热回收装置，有效地减少了系统能耗。最后，总结了项目在实际使用中存在的一些问题。关键词：冷水机组；电锅炉；二次泵水系统；变风量；热回收；节能中图分类号：TU83文献标识码：B文章编号：1006-8449（2010）01-0028-050引言表1室内空气设计计算参数与有关指标房间名称夏季℃办公区大厅电梯厅商业中心餐饮2525252624度，%5050505050℃2221212020冬季度，%404040404010206102605025554540202020253545505045VAVAHUVAVFCU+PAUFCU+PAU人员密度照明与设备m2/人新风量噪声级空调方式中建大厦由上海中建投资有限公司开发建设，为商业和办公楼建筑。建设地点位于上海浦东新区陆家嘴竹园商贸区，属于浦东新区陆家嘴金融贸易区域。本工程总建筑面积为96655m2。地下四层，建筑面积为21968m2，主要功能为汽车停车库、机电设备用房；地上为三十三层，建筑面积为74687m2。1~3层为商业餐饮用房，4层以上为办公用房，17层、33层为避难温度相对湿温度相对湿/人·h）dB负荷，W/m2m3（（A）注：1.表中所注温度为计算时所取用的温度，实际使用时室温应有±1℃的波动；所标注的相对湿度，在实际使用时应有±5%的波动。全空气系统的新风比不小于10％。2.VAV—变风量空调系统；AHU—空调机组；PAU—新风机组；FCU—风机盘管。表2车库及机电设备用房的设计通风换气次数房间名称地下停车库冷水机房电锅炉房变压器室高低压配电室水泵间卫生间裙楼厨房职工厨房柴油发电机房垃圾房排风，次/h666206515402566补风5次/h，部分分区自然补风5次/h5次/h16次/h5次/h4次/h自然补风排风的80％排风的80％自然补风自然补风层、设备层。主楼建筑高度为166m（装饰标高，屋面标高140m）。施工图设计完成时间为2006年5月，工程竣工时间为2008年5月。建筑外形如图1所示。1设计参数图1中建大厦建筑外形室内空气设计计算参数与有关指标见表1，车库及机电设备用房的设计通风换气次数见28表2。No.1/2010总第131期第31卷工程设计2空调系统设计裙房冬季供暖采用的空调热水为60～50℃，由地下2层的锅炉房提供，锅炉选用2台512kW承压一体化蓄热电锅炉，蓄热容积66m3，有效蓄热量为8058kWh。系统采用削峰填谷运行策略，利用夜间8h谷电蓄热。充分利用谷电，在极端温度情况下可利用部分平电，避开峰电。采用承压蓄热系统，蓄热温度为150℃，通过板式换热器，向空调系统提供60～50℃的热水。塔楼办公区外区采用电加热的方式供热，即变风）带电加热，对空气处理机（AHU）一次量风机箱（FPB风及循环风进行加热，加热负荷为2535kW。2.2空调水系统空调冷水系统采用二次泵变流量系统，冷水泵设置在地下二层的制冷机房内。一次泵为定流量泵，与制冷机一一对应；二次泵为变流量泵，通过二次泵变频及运行台数的控制实现二次环路的变流量控制，为大楼提供冷水。裙房空调热水系统一次侧为变流量，二次侧为一次泵定流量系统，热水泵设置在地下2层的锅炉房内。水系统采用定压罐定压。冷水系统分为高区和低区。冷水机组的供回水温2.1空调冷热源本工程夏季空调计算冷负荷共约11310kW，其中包括33层屋顶预留500kW的冷量、租户特殊功能房间预留1760kW的冷量。设计采用水冷离心式冷水机组提供空调冷源10200kW，通过热回收装置回收1400kW，合计11600kW。冷水机组选用3台2816kW和1台1760kW的离心式冷水机组，制冷机组设置于地下2层冷水机房内。冷水机组冷水供回水温度为5℃/13℃，温差为8℃；冷却水供回水温度为32℃/37℃，温差为5℃。采用3台L=800t/h的开式横流式冷却塔。根据业主要求，冷却塔设置在塔楼屋顶。本工程冬季热负荷共约3580kW，其中裙楼大厅、裙房的空调热负荷约为1045kW。甲方提供的能源状1）周边无城市热源；2）3a内无天然气供应；3）况为：周边没有设储油罐的位置。根据上述条件，经过多种方案比较，裙房空调热源采用蓄热电锅炉，标准层VAV系统外区采用电加热。图2空调水系统原理图No.1/2010总第131期第31卷29工程设计餐厅、商店、健身房、旅游代理等空调房间，采用风机盘管（FCU）加新风系统（PAU）的空调形式。入口大厅的层高为12.4m，采用单风道全空气系统（CAV）的形式，上送下回。送风口采用旋流风口及条低区的电梯缝型风口，回风口为条型风口，设置在高、厅。内区的部分风口装有电动阀，冬季送暖风时，关闭部分内区送风口，增加其它风口的送风量，提高送风风速。另外，冬季在周边玻璃幕墙加设地面送热风的暖风机以辅助加热，防止大堂内靠近玻璃幕墙的空调区域室温过冷。低区电梯机房、消防控制机房、邮局、卸货控制室和通信机房等空调房间，采用分体式空调机。度为5℃/13℃，一部分直接供应裙房和低区的末端设备，另一部分至设备层（第17层避难层）通过板式换热机组进行热交换。板式换热机组一次侧的供回水温度为5℃/13℃，二次侧供回水温度为6℃/14℃；二次侧的冷水通过变频泵供应高区的末端设备。塔楼标准层空调机房内的空气处理机（AHU）、17层避难层及33层的办公区新风机组（PAU）仅接冷水管；裙楼内的风机盘管及空调机组（AHU）、新风机组）均采用四管制的形式，在过渡季和冬季，可根据（PAU业主的不同要求，系统同时对大楼进行供冷和供热。本设计为特殊用户预留制冷量为1760kW。标准层每层预留制冷量为88kW，合计不超过1760kW。特殊用户位置不限高区、低区，每层预留冷水接口，以便出租灵活。水冷离心式冷水机组的冷凝器的工作压力为2.5MPa，避难层以下所有冷却水管及管件和阀门等的工作压力为2.5MPa；避难层以上所有冷却水管及阀门等的工作压力为1.6MPa；蒸发器侧的工作压力为1.0MPa。空调系统采用湿膜加湿器。加湿器设置于空调箱内，全空气空调系统根据回风湿度传感器控制加湿量，新风系统根据室内湿度传感器控制加湿量。空调水系统原理图如图2所示。2.3空气处理系统塔楼办公区采用变风量空调系统，由设在每层的变风量空调机组（AHU）通过中压风管、风机动力型风机箱（FPB）、送风口送至空调区域，回风通过吊顶回风口回到空调机组。标准层风机动力型风机箱（FPB）分内、外区设置，上送上回。外区带电加热，采用条缝风口送风；内区不带电加热，采用灯槽式风口送风。内外区回风均采用灯槽式风口。标准层新风由设在避难层（17层）和屋顶（33层）新风机房的新风机组（PAU）通过风管及每层空调机房内的定风量末端（CAV）送至本层的空调机组（AHU）。新风机组采用变频机组，并带有转轮热回收装置。夏季，新风经转轮热回收装置进行冷量回收，再经过表冷器冷却处理。处理后新风干球温度为17.5℃，相对湿度95%，送至各层；过渡季节，当室外空气的焓值等于或小于室内空气的焓值时，转轮热回收装置停开，新风与排风之间不进行能量交换，新风直接送至各层。冬季转轮热回收装置停开，新风直接送至各层。当室外新风温度低于0℃时，可开启转轮热回收装置，预热新风后送至各层。3机械通风系统设计3.1地下汽车库机械通风系统地下汽车库采用机械排风、机械送风和部分分区自然补风的形式，换气次数为6次/h，送风量为排风量的80%。本工程B1、B4层为机械停车库，层高为4.5m，设计将排风管道设置在车道上，排风口均匀布置，不影响双层停车位的使用；B2、B3层层高为3.35m，设计采用诱导风机的通风方式，诱导风机将车库内新风从送风机房送风口处推至排风口，由排风机房内的排风机将废气排出。3.2办公区排风系统塔楼办公区排风与办公区卫生间排风量的总和为办公区采用集中排风系本层新风量的90%。卫生间、统，排风机设于17层（避难层）和33层的新风机房间的新风机组内，经由排风管进行机械排风。排风经新风机组内的热回收装置将能源回收用来处理来自室外的新风。3.3厨房机械通风系统厨房设置机械通风系统，裙楼厨房排风量按40次/h换气次数预留，地下室职工厨房按25次/h换气次数预留。排油烟系统安装净化装置，用以清除油烟机和管道中的油烟及气味，最后再将其排放至室外。油烟系统净化处理由专业公司设计。厨房补风量为排风量的80%，餐厅排风作为厨房的部分补风。3.4变压器室的机械通风系统为保证变压器室设备的正常运行及排风系统设备检修需求，变压器室设置了空调和排风两套系统。平30No.1/2010总第131期第31卷工程设计时开启机械通风系统，排风量为20次/h，送风量为排风量的80%。变压器室控制温度不超过40℃；当通风系统不能满足房间降温要求时，将其切换至空调系统，对变压器室进行降温处理。机房顶排出。补风自然补入。入口大厅设置机械排烟系统，面积小于2000m2，作为一个防烟分区，按火灾热释放量计算排烟量。通过排烟风机由17层排走部分烟气，不足部分由2层厕所顶部排烟风机，在裙房高位侧墙排出。补风自然补入。地下汽车库排烟系统B1、B4层与排风系统合用，B2、B3设有独立的排烟风机，排烟量按6次/h换气次数计算。排烟补风系统与平时机械送风系统共用。排烟风机选用消防高温排烟专用风机，排烟管道穿越防火墙或楼板处及进出排烟风机房时均安装280℃排烟防火阀。所有防火阀、排烟阀、电动风阀的信号接至消控中心。火灾时，开启相关的排烟风机和正压送风机，关闭与火灾无关的空调系统。4防排烟设计4.1防烟设计防烟楼梯间、消防电梯前室、避难间分别设置了机械加压送风系统。主楼总层数超过32层，在17层、33层分别设置了机械加压送风系统。防烟楼梯间加压风口采用自垂百叶风口，当楼梯间内的正压值超过50Pa时，余压阀就自动开启泄压，使楼梯间的压力恢复到设定值；消防电梯前室加压风口采用常开单层百叶风口上送风，水平送风管上设置电动阀，平时常闭，火灾时消防中心控制（或就地手动）打开设定层的电动阀及加压风机，所有前室与走廊的隔墙上均设重力式余压阀，当前室内压力超过25Pa时余压阀就自动开启泄压；避难间加压风口采用常开单层百叶风口，其加压风机设电动泄压旁通，当避难间内的正压值超过25Pa时自动打开电动泄压旁通阀泄压，使避难间的压力恢复到设定值。4.2排烟设计塔楼标准层办公区每层走廊按一个防烟分区设计，排烟量按走廊面积乘以60m3/h计算。每层走廊设3根排烟立管，分别接至17层及屋顶的排烟风机，发生火灾时，打开着火层常闭的电动排烟防火阀及与其相连的3台排烟风机，烟气通过排烟风管、3个排烟竖井及排烟风机排至室外。塔楼标准层办公区小于2000m2，按一个防烟分区设计，排烟量为6次/h。每层办公区设3根排烟立管，分别接至17层及屋顶的排烟风机，发生火灾时，打开着火层的电动排烟防火阀及与其相连的3台排烟风机，烟气通过排烟口、风管、排烟竖井及排烟风机排至室外，补风由办公室幕墙上所设外窗开启补入。3层餐厅面积小于2000m2，作为一个防烟分区，按火灾热释放量计算排烟量。发生火灾时，打开着火层的电动排烟防火阀及与其相连的排烟风机，烟气通过排烟口、风管、排烟竖井及设置在17层的排烟风机排至室外。1～2层餐厅面积小于2000m2，作为一个防烟分区，按火灾热释放量计算排烟量。发生火灾时，开启餐风管，在裙房风厅中庭的排烟风机，烟气通过排烟口、5空调自动控制系统冷水机组、锅炉、水泵、空调机组（AHU）、风机盘管（FCU）及新风机组（PAU）除设就地控制开关外，全部管理和监控。自动控进入楼宇自动控制系统进行控制、制系统能够显示、记录、打印室内外空气状态参数、机组进出水温度，监控各空调、通风设备的运行状态以及设备事故报警等。（1）自动控制系统根据供水总管和回水总管上的温度、流量信号计算实际负荷并控制水泵及机组运行台数，自动控制系统可累计各台水泵和冷水机组的运行时间并控制各台水泵和冷水机组均衡运行；）冷水机组及其配用冷水泵、冷却水泵和冷却塔（2连锁运行；冷水机组的冷水及冷却水出水管、水泵出水管、冷却塔进出水管还均需设置电动蝶阀，与设备联动；（3）冷却塔由冷却水回水温度控制其运行台数及风机；（4）变风量系统综合使用房间温度控制、送风量控制、送回风风量匹配控制、新排风风量控制和送风温度控制等多种控制方式；（5）空调机组（AHU）、新风机组（PAU）的出水管上均安装静态电动平衡阀，通过改变水流量来控制所需空气温度。塔楼办公区空调机组以（AHU）送风温度作为控制信号，裙楼空调机组（AHU）以温控器指示作为控制信号；新风机组以送风温度作为控制信号；（6）风机盘管（FCU）出水管上安装静态电动平衡双通阀，通过双通阀的启闭控制室内温度。风机盘管的控制信号由室温感应器提供，室温感应器安装在风机盘管回风口处，室温控制器及三速开关在室内方便操No.1/2010总第131期第31卷31工程设计排风中的能量。（4）主楼入口大堂层高12.4m，面积约800m2，冬季空调热风下不来，如果采用低温地板辐射供暖，供暖效果会好得多；）经过一个冬季的运行，标准层办公楼冬季供暖（5效果不理想，原因主要有两点：1）设计计算冬季幕墙的传热系数K=1.7W/（m2·℃），幕墙的实际传热系数为K=2.5W/（m2·℃）；2）VAV厂方提供的外区电加热功率只达到设计要求的80%。收稿日期：2009-10-23修回日期：2009-12-07作处安装。6结语（1）与常规空调设计相比，本工程空调设计冷水供回水温度为5℃/13℃，在相同冷负荷的情况下，大温差时的冷水量较常规温差时小，冷水泵和冷水管道的型号规格相应减小，可降低水泵输送能耗和运行费用；（2）采用二次泵变流量系统，二次泵变频运行，降低水泵的运行能耗和运行费用；（3）标准层新风处理机设置转轮热回收装置，回收HVACSystemDesignforZhongjianOfficeBuildingXUEYi-ling1，PENGZhou2（1.ZhuochuangInternationalEngineeringDesignCo.，Ltd，Shanghai200235，China；2.ChinaConstructionDesignInternationalCo.，Ltd，Shanghai200233，China）Abstract：ThedesignoftheHVACsystemsanditsautomaticcontrolsystemforZhongjianofficebuildingwasintroduced.Inthisproject，water-cooledcentrifugalchillersandheatstorageelectricboilerswereusedascoldandheatsources,thechilledwaterwasdesignedwithlargetemperaturedifferenceoperationandwiththerecoveryunitwasadoptedintheairhandlingsystem，theyalleffectivelyreducingthesystem'senergyconsumption.Finally，theproblemsinthesystem'sactualoperationw