高层的空调设计

典型建筑物的空调设计超高层建筑空调设计---

《暖通空调工程设计方法与系统分析》典型建筑物的空调设计典型建筑物的空调设计典型建筑物的空调设计典型建筑物的空调设计典型建筑物的空调设计典型建筑物的空调设计典型建筑物的空调设计典型建筑物的空调设计1.超高层建筑自然特性与空调的关系超高层建筑自然特性风速随高度的变化表面放热系数热压和风压引起的空气渗透高空风环境对进排风口的影响室外温度与地面温度的差异1.1超高层建筑自然特性（1）超高层建筑上海环球金融中心深圳地王大厦

超高层建筑是指当时当地高度超过100m的高层建筑统称之为超高层建筑1990年，建成深圳发展中心(160m)，便为当时深圳超高层建筑1996年，地王大厦(325m)上海环球金融中心（492m）世界第一高楼哈利法塔(迪拜塔)828米随着建筑科技飞速发展，日本、美国拟建千米高建筑世界第一高楼哈利法塔(迪拜塔)828m建设中的“华西增地空中新农村大楼”328m随着建筑高度升高，大气透明度、太阳辐射强度亦增大。高度增加，大气透明度提高，相对周围建筑比较高。其他建筑屋顶对超高层建筑的屋面反射也增加，ρ＝0.30。（2）太阳辐射强度室外风速随着建筑高度递增，加上建筑高度升高，建筑周围旋祸气流加大，围护结构外表面的放热系数增加。由于保温性能差，风速对传热的影响越显著，超高层建筑的窗玻璃的传热系数可增加15％。风速增加、负荷增加，在实际计算时，每10层作为一个竖向区域，对放热系数要进行修正。（3）放热系数建筑高度增加，本身由于热压造成的烟囱效应较大，对空调通风换气效果有影响。大部分超高层建筑外围护结构为密闭型。有的玻璃幕墙上有1％的开启率。冷空气就会从低层部分的门和窗渗入，从高层部分的楼梯间井道渗出。当室外风速加大时，在超高层建筑周围形成一个涡流，对排气、进风、排烟效果产生不可估计的影响。（4）热压传统空调水路系统方式是靠把冷热水逐级提升方式送至最高层。由于开式系统水质容易受到严重污染，而且水泵耗电较大。现代超高层建筑大部分采用闭式循环的水路系统。建筑高度升高到400~500m，为了减少板式换热器梯级传递次数，需要提高水路系统承压能力。（5）系统承压能力近代超高层建筑自涎生开始，便不断被各种灾害事故所浸袭困扰，尤以火灾为大敌，持别是美国9.11世贸中心遭恐布主义袭击以来，由于楼层高，紧急疏散人员成为最最首要问题以人为本的消防概念得到了加强，为人员疏散设置具有防排烟措施的通道在超高层建筑中，为人们提供更安全的环境显得比什么都重要（6）防排烟的影响高空环境下太阳辐射、反辐射、散射研究工作还仅在理论研究阶段。工程上将通过围护结构的传热、透过玻璃窗的日射热量和人体、照明、用电设备的发热量借助传导、对流和辐射3种方式传递给空气调节房间的显热得热，以及由于进入室内的湿量带来的潜热得热，称为层间的得热量。宜按不稳定传热方法计算确定，计算方法按《民用建筑暖通空调设计技术措施》进行。按每100m选择一个标准层进行精确计算，每升高100m由于风速、室外温度、围护结构外表面放热系统均不同而调整原始数据。（7）冷热负荷的影响由于当时制定各种“规范”、“措施”时，均想不到我国会盖这么高的楼，因此在设计时往往会出现“无规可循”、“无据可查”的境况。特别是防火规范国内外设计人员也在摸索中。（8）规范与措施1.2风速随高度的变化在一般地面上的建筑群的高度范围内(20m以下)，风速变化不大，风速受高度影响可以忽略。对超高层建筑则不可忽视其影响，必须对风速进行修正。风速大，建筑物的渗透风和表面放热系数的增大，从而增加冷热负荷。气象台记录的风速一般是指在地面上10~15m处测得的风速，如果高度再高，风速就会更大。高度与风速的关系可按以下经验公式计算:

h0----基准高度。基准高度处的风速，可根据当地气象站台取用。1.3表面放热系数在计算通过围护结构的得热量或热损失时，为确定壁体的总传热系数，需先确定表面放热系数。表面总放热系数是对流放热系数和辐射放热系数之和。（1）对流放热系数对流放热系数与气流流速、表面粗糙程度、表面与气流间温差、气流物理性质（导热系数、动力强度、密度、比热、热扩散系数和体积膨胀系数）等因素有关。

在工程计算时，对于垂直墙体表面的对流放热系数可用以下经验公式计算：（2）辐射放热系工程计算时，外围护结构的辐射故热系数可近似取4~5.8W／(m2.℃)。围护结构的传热系数不仅与表面放热系数有关，还与壁体本身的热阻有关，所以保温性能越差的围护结构，风速对传热的影响越显著。对窗面积大，装有单层普通玻璃的建筑物，风速增加，负荷增加较大。在实际工程计算时，可将若干层（如6~8层）作为一竖向区域，分区对传热系数进行修正。（4）热压和风压引起的空气渗透空气渗透是指由热压和风压引起的渗入室内的室外空气量。通过门、窗缝隙渗透的空气量可用下式计算：

L=a△Pbm3／(h·m)式中△P—门、窗两侧的有效作用压差(Pa)；

a，b—与门、窗气密程度有关的系数（5）高空风环境对进排风口的影响超高层建筑（大楼）处于高空，无任何遮挡，周围的风力和风向随时变化，因而引起进排风口处的风压也随之不断变化，所以在考虑风机的压头时，除了克服空调(或通风)系统的内部阻力外，还要知道进风口和排风口处的压力。在高空中一个圆形建筑物，其迎风面的正压面只有70°左右，其余是负压面，而且四面两端的负压值最大，180°处的负压值最小，如图1-4所示。所产生的风压值随着风速的增大而增大，与风速成平方的关系。在进、排风口处设均压环是非常重要，而且有效的技术措施，它可以使得1/5的正压区和4/5的负压区相混合，产生一个在360°的圆形环内风压系数基本一致的风环境，如图1-5。（6）室外温度与地面温度的差异空气温度与地面的加热或冷却有着直接的关系。在夏季，空气与温暖的地面接触而被加热，加热的空气靠着对流又转移到较上层，因而空气温度就升高；在冬季或夜间，则与此相反使得空气变冷。空气温度会随着高度的增加而降低(百米以上)。这是因为气团上升时，由较高的气压区流到较低的气压区，气团因膨胀而变冷。一般来说，每升高100m温度就下降1℃左右。选取大楼冬季室外计算温度时，一定要考虑这一因素。北京冬季空调计算(干球)温度为-12℃，若在500m高处，室外温度应按-17℃计算。香港太平山海拔380m，春节期间有霜冻现象，证明其温度达到0℃以下。冬季香港空调计算温度为5℃，400m高建筑室外温度按0℃计算也是较精确的。2.1超高层建筑高承压水路系统随着建筑高度增高，空调水路系统承受水压就愈大，对于100m高建筑来说静水压力就达到1.0MPa左右。目前我国超高层建筑中，上海静安希尔顿饭店（143m），中间不设设备层，膨胀水箱设在146m处，水泵扬程为37.5mH2O（水泵对于蒸发器是压出式安装），系统内最大压力约1.9MPa。选用管材、部件、设备（蒸发器、末端装置）需要承压2.1MPa。上海金茂大厦(420.5m)高区水系统承压达2.8MPa(不包括制冷机)。提高空调水系统承压能力，有着巨大的经济效益和社会效益。超高层建筑盖在城市黄金地段，地价和楼价是当地最贵的，中间设置设备层经济上是不合算的，如果占用两个标准层为设备机房，会使好地段楼价达1亿人民币，业主得不到回报，同时也会影响建筑物立面景观和建筑物造型。高承压水路系统设计从节能来考虑经济意义也是显著的，对于一幢150m高建筑，中间不设板式换热器，垂直一个系统供回水温度是7/12℃，如果中间设板换，上层的供回水就是9/14℃，有一半建筑空调通过板换供冷，热效率至少下降20％左右，而且末端装置换热面积要加大20％，对于安装、设备投资、噪声均带来问题。当然高承压设计设备压力增加，造价随之提高，但是相对于高承压系统整体效益还是比较小的。

--按理论一幢500m高的建筑，最理想的空调水系统是中间不设任何转换设备垂直系统，最大静水压力为5.0MPa

--目前还没有发明减低静水压力装置，设备承压能力是有限的，只能采用一次板换，甚至二次板换来解决。目前国内有的工程100m以下建筑中间设置一个转换层是没有必要的。（1）设备和管件承压能力

1）离心式冷水机组(国外或合资企业生产的)普通型PN＝1.0MPa加强型PN＝1.7MPa特加强型PN＝2.1MPa

2）螺杆式制冷机（国外或合资企业）

蒸发器水侧压力2.45MPa，油分离器的设计压力为2.41MPa，冷媒侧的出口管上配有安全阀，其起跳压力为2.41MPa。3）板式换热器工作压力最高达2.5MPa压力，测试压力是1.5倍的工作压力。有的工作压力可达到2.2MPa（使用时板式换热器是两侧均受压工况）。整体式板式换热器最大工作压力为3.0MPa。4）末端设备承压风机盘管：采用高纯度无缝紫铜管与百叶式正弦形铝质散热片，经14MPa水压胀管，使铜管与铝片紧密结合。集水头采用黄铜锻造，水流设计分布均匀，能发挥最高之整体传热效果，承压可达6.4MPa。另外一种采用无缝铜管，用铝翅片机械胀接，过冷处理，盘管的工作压力设计为3.1MPa。空调箱的冷热盘管：采用纯铝质缠绕铝翅片，以10MPa以上水压紧密结合于5/8in紫铜管上．承压可达6.4MPa。冷却和加热盘管：采用铜管、铝翅片、翅片用机械加压胀接在铜管上。盘管试验压力3MPa，最大设计工作压力为1.5MPa。5）VAV空调箱冷热盘管类似上述空调箱，末端装置设备经过二次试压，耐压能力高，标准水侧压力为2.5MPa。低压管道PN＜2.5MPa

中压管道PN＝4~6.4MPa

低压阀门PN＝1.6MPa（2）管材和管件的公称压力(GBl048—70)能同时在不同地方分别供冷与供热；能在过渡季或冬季提供内区供冷周边供暖，或北向房间供热，南向房间供冷；适应房间负荷的各种变化，调节灵活，全天候维持室内温湿度为一个定值。是否具备四管制水系统是衡量星级酒店的标准之一。四管制水系统对于水质硬度大的地区，起到保护冷盘管寿命作用。四管制水系统比起两管制水系统管道设备几乎增加一倍，造价增加。运转费用也有所提高，既要开制冷机又要开启锅炉。2.2四管制水系统（1）四管制水系统的特点改革开放以来，我国引进项目的大部分酒店设计成四管制水系统。如北京的西苑、香山、长城、昆仑等饭店，南京的金陵饭店等不少于20个工程。但从十多年的运行实践看，基本上按两管制运行，即冬季供热，夏季供冷，过渡季送新风，停止供热供冷。没有真正按四管制运行过。（2）四管制应用中的问题及其原因分析室外气象条件：北京地区四季分明，有两个明显过渡季节。一年中，4月初停止供暖，5月份供冷，11月初供暖。既要供暖又要供冷的时间很短。即使出现这种情况，送部分室外新风也能消除室内余热。夏季送风温度17℃左右，过渡季用10℃室外新风和25℃风对半混合送风温度也在17℃左右，因而很少按四管制运行。分析其原因：建筑内发热量不够：在过渡季或冬季，内区人体发热量随着气温下降和人体衣着增加也有所下降。内区建筑面积通常被电梯占据，剩下的面积不多。经过计算内区余热均比较少。在外区达到需供热温度时，内区往往余热不足，甚至于达不到单机容量10％的出力，以致制冷机难以连续运行。冬季冷却塔启动也受到限制，致使在过渡季节或冬季供冷系统停止使用。在这种情况下，只能让内区温度升高，达不到设计要求工况。对舒适度的要求：在春季无论中国人或外国人对室内温度要求并非是一个定值。美国ASHRAE的舒适健康指标是以有效温度25℃作为人体冷感觉测定尺度。在温度18~29℃，相对湿度30％~70％，风速0.15m/s左右时，一般人均会感到舒适。在这个温湿度范围内人们不一定要求供暖或供冷．从空气质量来说，一年四季在10％~30％新风状态空调环境下，空气中会滞留很多细菌，对人体健康是不利的，容易产生“空调病”，往往需要一定时间进行全面换气，消除建筑物内各种气味，达到卫生标准。当然在全面换气时，一定要设置排风系统，否则房间正压过大是不可取的。公共部分（裙房）为四管制，上部客房为两管制。这种系统使用较多，主要考虑到裙房内区发热量较大，而客房部分人员少，可随季节变化供冷或供暖维持室温。裙房为四管制，上部办公室为两管制，在办公楼内区再加一套新风系统（不接冷热水）以此来调节写字楼内区过渡季节温度。

如上海四通国际商业城即以此方法设计。（3）几种改进的系统形式1）分区设置四管制、两管制客房水系统可早些切换为供暖，其他公共部分可推迟一段时间才切换。可以利用新风免费为公共部分供冷，以达到节能目的，而却能将分区供冷供热矛盾缩小。既满足了多用、早用新风的目的，也避免了目前两管制一次切换的毛病。宜采用DDC系统自动切换。注意：在切换过程中，防止冷热水串通的问题。当热水管切换为冷水管时．中间需要一段冷却时间，反之亦然。否则能量耗费很大。2）分区两管切换系统采用两管制水系统，计算出内区过渡季总冷量，在内区空调机房内设置一至三台室内机，供过渡季或冬季使用，实现四管制功能，避免了采用冷水机组冬季冷却塔结冰问题。这是一种简单而经济的办法。3）两管制加一台大型分体机4）两管制加独立周边供暖系统（北向客房暖气系统）北京国际饭店采用这种系统，裙房部分为四管制，使用多年效果良好。采用四管制或两管制是根据当地气象条件，建筑物内部使用功能以及建筑物档次而定。特别对于建筑物内人员密集地区，如超高层建筑办公楼、大型商场、超级市场、交易所等宜用四管制。就地区而言，华东、上海一带宜用四管制。上海地区平均温度在8℃就有109天之久，加上在8℃上下的天数就更多。在这种温度状态下，内区有余热，周边外区需供暖。（4）结论既要供热又要供冷的时间均会比北方地区和深港地区要长，选四管制水系统是合理的。近年来北京地区高级办公楼，内区普遍反映过热，原设计均为两管制，均要求进行工程改造。上海地区气候和日本东京相近。东京许多大楼为四管制水系统，实际使用情况和设计考虑是一致的。

因此，四管制水系统仍有其使用价值。2.3超高层建筑标准层空调超高层建筑由于楼层高，底盘面积大，无论标准层和裙房均存在着内区和外区。内区有余热，外区除了有余热还有围护结构的冷热负荷。为了保证一年四季内外区维持人们工作所需的舒适温湿度，空调设计应是全天候的。无论什么时间内区、外区温湿度均应保证。（1）全天候空调设计超高层建筑标准层从内区至外区至少有8m以上距离。建筑设计时并没有分成内区和外区的隔墙。空调设计时必须要有一条中间假设线，实际使用时这条假设线是会出现的。当房间装修分割时往往公司的经理部门布置在沿窗口一侧，那么内区便是职员办公的大空间。内区只有冷负荷，外区有围护结构的冷热负荷和人体、设备灯光的余热。对于上海、北京地区来说，内外分区设计尤为重要，当外区供暖、内区有余热，仍需要供冷。如果不采用四管制全天候空调设计，用户会投诉的。北京地区高层建筑中内区过热现象造成空调设计修改也多次发生过。深圳、香港地区由于冬季室外温度在5℃以下一年仅十几天。

--香港中银大厦（315m）采用变风量(VAV)空调系统。

--外区末端装置设有电加热器，当室外温度降至7℃时，电加热器开始工作，外区送风口加上电加热器，解决冬季（约半个月时间）供暖问题。深港地区设计全天候空调比上海、北京地区要简单。北京、上海等地为达到全天候空调设计，必须采用许多措施。

--首先是两管制满足不了内区外区同时供暖的要求。而且在同一系统内把60℃热水变成供7℃冷水。制冷机运行时要消耗大量能量，因此采用四管制是必要的条件。

--另外末端装置不是采用单一的VAV或PC（风机盘管）所能解决的。必须是多种设备组合才能达到节能、又能满足内外区的功能要求。采用小型水源热泵系统可以把内区余热用来加热外区，但热泵系统很难使内区和外区热量一直保持平衡，且带有制冷机的热泵噪声，在室内运行会超过允许的噪声值。北京地区冬季供冷存在冷却塔结冰的问题。上海地区虽然稍好些，问题还是存在，一般在冷却塔水池内装置电加热器予以解决。为了满足全天候空调设计要求，同时又要节约能源，因此直接从室外引进新鲜空气供冷，对于有内区的办公楼来说减少四管制运行时间是有利的，对节能、对全天候空调空气质量均是有利的。（2）上海金茂大厦标准层空调设计夏季工况

新风空调机组为定风量L＝6210m3／h，一次风空调机组为变风量L＝26482m3/h。新风量占总风量19％，当室内负荷减少时，一次风总风量变频调速随之减少时，而新风量则保持不变。对于密闭的超高层建筑，室内空气品质不会降低。比之VAV系统当总风量减少时，新风量随之也减少有其优越性。标准办公层空调运行特点及其存在问题过渡季工况

内区有余热，外区开始供暖，内区仍要供冷。一次风空调机组供冷，对内区是适宜的，对外区既用热水供暖又进入一次风冷量，形成冷热互相抵消状态，运行不经济。此时新风空调机组最好关闭冷热水阀门，即不供冷也不供暖，直接送室外新风。

冬季工况

当室外温度下降至5℃或5℃以下时，内区仍在供冷，一次风空调机组供冷，外区热水盘管供暖，供热量要承担一次风空调机组供冷所需的热量。此时室外新风空调机组只能供暖运行（冷盘管此时要采取防冻措施）。一次风空调机组供冷时要承担新风带来热量额外消耗部分冷量。上海地区冬季把室温提得太高，相对湿度就会很低，最好冬季室温维持在20℃为宜(原设计温度为24℃与夏季一样)，这样既节能又使人舒服。末端串联型FPB一个风机带5~6个风口，存在着局部区域调节温湿度较困难，如果外区被公司经理部门隔成几个小房间、各房间温控就很难实现，调节起来不方便。室外新风空调器可以不必设置加湿器，加湿由一次风空调机组承担。（3）北京某工程超高层建筑标准层空调方案设计--四管制风机盘管：外区；--冷盘管风机盘管：内区；--新风空调机组：四管制冷热盘管L＝6000m3/h，带加湿器--新风机：L＝6000m3/h。夏季工况：新风机组：冷盘管供冷，风阀2、3、4开启；新风机：风阀1关闭；内区外区：冷盘管开启。冬季工况：新风机组：热盘管供热，加湿器加湿；

外区，风机盘管的热盘管供热；内区：风机盘管的冷盘管供冷（新风机组供暖，加热空气至18~20℃送入）；新风机：关闭。过渡季工况：外区：风机盘管供热；内区：风机盘管供冷；新风空调机组：关闭；新风机：开启。过渡季尽量利用室外新鲜空气免费提供一些冷量，使制冷机推迟甚至不启动，既可节省能量，又可提高室内空气质量。当室外干球温度低于15℃时，机械制冷运行模式停止，此时进入冷却塔供冷运行模式。板式换热器接管上的电动阀打开，由冷却塔来的6.6℃冷却水（上海冬季冷水温度）进入板式换热器，经换热后以9.8℃冷却水抽回冷却塔处理；同时，空调系统中的13.3℃冷水回水经过板式换热器时被冷却至7.7℃，随后由冷水泵送往空调器用冷处。（4）冬季与过渡季节利用冷却塔供冷上海金茂大厦空调中，其中一组冷却塔在过渡季利用冷却水供冷。上海和北京地区，冬季与过渡季直接利用冷却塔向室内空调机组供冷可能会带来两个问题。

--冷却塔仍存在结冻可能

--空调水路系统复杂化（由原来四管制改为六管制）超高层建筑中标准层的空调面积约占整幢大楼70％左右，如果标准层空调空气处理不合理，尽管在节能方面采用DDC直接数字控制系统，虽然其控制软件很先进，但空调系统硬件部分并不节能，形成整个空调系统并不是一个节能系统。这对于超高层建筑由多种末端装置组合空调器来说不是很理想的方法。难怪有人指出“金茂大厦”一天要运行管理费用花100万人民币，这其中可能与空调系统有密切的关系。2.4冷水管道管径计算香港的中环广场香港中银大厦上海环球金融中心VAV系统在综合节能上优于其他系统，全年可节能20％。在价格方面由于近期VAV系统的价格下调，已经可以与风机盘管加新风系统竞争。北京名人广场、香港中环广场、香港中银大厦、上海环球金融中心（95层460m）都是采用VAV系统。超高层建筑一般以办公写字楼为主，其次也常作为公寓、客房、观光等用途。

--室内的负荷主要来自人体、灯光等

--室外冷负荷主要是太阳辐射热

--室外太阳辐射热有时往往比人体、灯光热大出2~3倍

--室内冷负荷是固定的，室外的太阳辐射热是不断变化VAV系统随着负荷变化而送风量也不断变化。在负荷变化的情况下，用调节风量的办法来保证空调房间温、湿度的要求不但可行，而且还能节约不少运行费。空调房间的送风量和余热量、余湿量的关系：在Q与D发生变化的情况下，要想保持室内参数tn和dn。在送风量不变的情况下，调节送风参数ts、ds，称为质调节。在送风参数ts、ds不变的情况下，调节送风量，称之为量调节。--维持允许的送风温差不变，靠减少风量的措施来适应负荷的变化，这在有变风量的风机情况下，就能节省运行电费，而且在负荷减少时，也不会浪费再热量。--由于不能充分地利用允许的送风温差，不论多大负荷均送同样大小的风量，结果造成了再热器的加热量(因而也有制冷量)和电能上的浪费由于冷水出水温度受到制冷机和水—水热交换限制，不能任意调节，因而送风温差基本上是固定的，依靠质调节是困难的，只能依靠水路系统量调节和风路系统量调节。水路系统的量调节也有局限性，总水量在制冷机中蒸发器水量一般保持不变，节省水泵电量收效较少只有风路系统量调节VAV系统才能既节省风机耗电，又节约制冷冷量。当南向或东向太阳辐射热加大时，北向和西向负荷均处在低值（一般办公建筑均以太阳热为主），反之亦然。此时，VAV系统南向或东向AHU开至最大值，北向或西向AHU开至最小值，使每一层维持在较佳工况下运行。VAV系统呈线性调节，比风机盘管系统更节能。3.1VAV在超高层建筑上的优点（1）超高层主要冷负荷来自太阳辐射热，标准层南北方向或东西方向，一般设计南北或东西各为一台空调机组(AHU)。如香港中环广场每个标准层仅设一台70RT的AHU，风量L＝50000m3/h。大楼呈三角形状，太阳辐射热负荷用VAV末端装置来调节。当上午东南向VAV末端装置开到最大值时，其北向与西南向均处在最小值。一台l4m3/s风机，大部分时间处在10m3/s运行，既节约AHU冷量，又节省风机功率。（2）当标准层仅设一台AHU时，负荷计算仅选上午9点与下午l6点两个值来选择AHU容量。（3）VAV空调系统同其他全空气系统一样，在室外气温较低时(如过渡季)，可以停用制冷机，利用新风自然冷源。例如北京名人广场，每层两台L＝15000m3/h空调机并配备两台7000m3/h风量排风机。两者是连续的变频调节风机，当过渡季节冷源停用时，随室外气温变化，调节新风量维持室内22~25℃，以此解决过渡季节空调问题。北京名人广场冷水机组吊装

北京名人广场使用VAV系统，一次投资与风机盘管加新风系统差不多。（4）VAV系统价格下调，为VAV系统应用提供了可能性。（5）VAV系统与螺杆式制冷机配合当全年大部分时间处在非设计工况下运行时，螺杆机在低负荷运行时总能耗指标比其他机组要低。采用VAV系统不仅节约了整个系统冷量，而且也节约了制冷机与风机的电量，达到整个系统最佳运行工况。当冬季使用空调风量变小时、层高超过4m时，热气流会有上浮的可能。在超高层建筑上有裙房地方，风口不能设置太高。冬季当室内人员增加，照明、设备发热也增加，热负荷变少时，风量亦变少，但此时由于人员增加却需要加大风量，与要求正相反、风量反而减少。所以有外区地方不宜采用VAV系统。（6）VAV系统用在超高层建筑可能会产生下述现象：（7）VAV系统进入室内末端装置由软管连接吊顶上没有冷热水管出现更不存在像风机盘管必须进行试压没有凝结水和空气排除问题因此顶棚上绝无产生滴水之虑有利于使用，便于用户搬迁后进行室内重新装修这种系统深受像办公、银行的业主们的欢迎！传统的机械控制末端装置已被淘汰，取代的是气流自身控制方法这种方法利用气流自身控制比以往采用压力控制较为先进，至少末端压力损失不会那么大现以PRICE公司SEV8001产品为例说明3.2VAV末端装置的控制气流控制的敏感元件是塑料制的十字毕托管，内径为4mm管上开ø1.0mm细孔。原理：气流通过细孔，测定其两端的微压差（即压差传感器，迎气流端细孔测全压，背气流端细孔测静压），来控制调节器，由调节器控制电机调节风门开度。气流通过调节器PTA224V来控制风门位置，直到与室温传感器PTA228RL实际输入信号相一致时为止。从室温传感器PTA228RL来的信号要求气流维持室温在室温传感器所要求的温度位置上。气流控制线和温度控制线两者工作在串级类型和按PI比例直线叠加一起来控制特性。这样消除任何温度单独控制的影响。在消除温度因素外，最小和最大气流界限是可以调节的，必要时对进入顶棚空间或室内通道上风量进行调整。调整的目的是找出来自屋顶面覆盖内部温度的影响，以防止未经许可的气流影响整个调节。界限线是预先提供温度设定值范围，无需打开温度传感器的盖子可以进行调节。温度设定值可以用遥控外部信号来设置。外部信号超过最大或最小，或全开全关也是可能的。用PTA228RL温度传感器来调节温度设定点，供冷设定点温度值等于温度值或温度值加上超过SPC部分的任何值之和。由于加热负荷下降，当室内温度达到供冷设定值，室温传感器使用PI控制作用，将控制气流维持到室温达到供冷控制线上。当气流已达到它的最小界限时，如果热负荷继续下降，室温也就继续下降。室内最小和最大气流界限，通常与最小和最大热负荷相一致，选择室温PTA228RL传感器按PI控制作用，预期能维持室温正好在供冷设定值上。如果加热负荷比最高气流的负荷高些，气流将维持最大气流，且室温将升高至供冷设定值。1992年落成的亚洲最高的香港中环广场办公大厦（78层，368m）1989年建成的香港中银大厦(73层，高315m)1991年竣工的40万m2香港太古城广场上部港岛香格里拉和万豪酒店I991年建成的香港渣打银行总行3.3近期香港使用VAV系统的主要工程运行费用低

--香港没有能源，节能显得更重要，并得到法律保障。一次投资接近定风量风机盘管系统

--由于大量采用VAV系统，使得VAV末端装置和变风量空调器生产成本降低。并且多采用传统的气动控制方法，比采用直接数字式（DDC）的系统要便宜。因而使一次投资接近定风量风机盘管系统。香港地区工程中采用VAV系统的原因：最主要原因是这种系统适合香港建筑行情。

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香港任何工程均有后期装饰装修设计问题。

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建筑设计时只得计算出末端装置数量，而其位置由装修人员按房间面积安排，末端装置软管接头是可以移动的（而风机盘管就比较麻烦，涉及水管问题）。

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这对于装修房间任意分隔及搬家频繁而每迁一次室内得重新装修的香港来说，只需移动VAV软接头就可以了。顶棚上绝无产生滴水之虑

--VAV系统风管与室内末端装置由软管连接，吊顶上不设冷热水管，不存在试压、凝水排除问题，因此顶棚上绝无产生滴水之虑。因而这种系统深受办公楼、银行等业主欢迎。典型建筑物的空调设计典型建筑物的空调设计第一节、高层建筑空调设计第二节、办公建筑空调设计第三节、旅馆建筑空调设计第四节、大空间建筑空调设计第五节、商业建筑空调设计第一节、高层建筑空调设计一、高层建筑定义二、空调负荷特性及计算特点三、空调系统分区四、空调规划及设计要点一、高层建筑定义我国《高层民用建筑设计防火规范》规定，10层及10层以上的住宅建筑(包括底层设置商业、商务网点的住宅)；或建筑高度超过24m的其他民用建筑为高层建筑。建筑高度为建筑物室外地面到其屋顶平面或据口的高度，屋顶上的了望塔、水箱间、电梯机房、排烟机房和楼梯出口小间等不计入建筑高度和层数内。高度超过l00m的超高层建筑防火设计应考虑以下几个问题(见相关规范）：1.建筑高度超过100m的旅馆、办公楼和综合楼、应设置避难层。2.建筑高度超过100m．且标准层建筑面积超过1000m2的旅馆、综合楼、办公楼宜设置屋顶直升飞机停机坪或供直升飞机救助的设施。3.建筑高度超过100m的超高层建筑均应设自动喷水灭火系统。二、空调负荷特性及计算特点

（一）、围护结构外表面放热系数的变化在计算通过围护结构的得热量或热损失时，为确定壁体的总传热系数，需先确定表面放热系数。表面总放热系数是对流放热系数和辐射放热系数之和。1）对流放热系数对流放热系数与气流流速、表面粗糙程度、表面与气流间温差、气流物理性质（导热系数、动力粘度、密度、比热、热扩散系数和体积膨胀系数）等因素有关。2）辐射放热系数工程计算时，外围护结构的辐射放热系数可近似取4～5.8。例如，对于100米高处的高层建筑，按上述计算，风速增大为6.45m／s，对流放热系数相应增大至30.55（按表面中等粗糙度计算）。故总放热系数达34.9左右，这比低层建筑采用的放热系数约大了50％。二、空调负荷特性及计算特点

围护结构的传热系数不仅与表面放热系数有关，还与壁体本身的热阻有关。所以，保温性能越差的围护结构，风速对传热的影响越显著。故对窗面积大且装有单层普通玻璃的建筑物而言，风速增加，负荷增加较大。在实际工程计算时，可将若干层（例如6～8层）作为一竖向区域，分区对放热系数进行修正。（二）、热压和风压引起的空气渗透空气渗透是指由热压和风压引起的渗人室内的室外空气量。这部分空气量增加了空调冷热负荷。三、空调分区

同一座高层建筑物内平面和竖向房间的负荷差别大，各房间用途、使用时间和空调设备承压能力等均不相同，为使空调系统既能保持室内要求参数，又能经济管理，就需要将系统分区。系统分区主要考虑室内设计参数、负荷特性、建筑高度、房间使用功能和使用时间等因素。(1)室内设计基数一般将室内温湿度基数、洁净度和噪声等要求相同或相近的房间划为一个系统。例如，旅馆客房和其它公用房间（餐厅、舞厅、健身房等）应分别考虑空调系统。(2)空调精度根据空调控制精度，将室内温、湿度允许波动范围相同或相近者划分为一个系统。(3)负荷特性对大型办公楼建筑来说，周边区（由临外玻璃窗到进深5m左右）受到室外空气和日射的影响大，冬夏季空调负荷变化大；内部区由于远离外围护结构，室内负荷主要是人体、照明、设备等的发热，可能全年为冷负荷。因此，可将平面分成周边区和内部区。周边区亦可按朝向分区（平面面积大时）。四、空调规划及设计要点（一）、冷、热源设置（1）冷热源集中在地下室，对维修、管理和噪声、振动等处理比较有利，但设备（蒸发器、冷凝器和泵等）承压大，应根据水系统高度校核设备承压能力。烟囱占建筑空间大。如有裙房、冷却塔可放在裙房屋顶上。（2）冷热源集中布置在最高层，冷却塔和制冷机之间接管短，蒸发器、冷凝器和水泵承压小，管道节省，烟囱短且占建筑空间小。但应注意燃料供应、防火、设备搬运、消声防振等问题。（3）热源在地下室，制冷机在顶层，它兼有前面两者的优点，但烟囱占建筑空间大。四、空调规划及设计要点（一）、冷、热源设置（4）部分冷冻机在中间层，对使用功能上分低区（中区）和高区的建筑物较合适。（5）冷热源集中在中间层，设备承受一定压力，管理方便，但中间设备层要比标准层高，噪声和振动容易上下传递，结构上应做消声防振处理。（6）当无地下室可利用或在原有高层建筑增设空调时，可设置独立机房，其优点是利于隔声防振，但管线较长。（7）冷热源（指风冷单冷或热泵机组）放在裙房屋顶或主楼屋顶或通风良好的设备层中（一定要保证通风良好，否则将严重影响机组出力）。四、空调规划及设计要点冷、热源设置及水系统四、空调规划及设计要点冷、热源设置及水系统四、空调规划及设计要点冷、热源设置及水系统四、空调规划及设计要点冷、热源设置及水系统四、空调规划及设计要点冷、热源设置及水系统四、空调规划及设计要点冷、热源设置及水系统四、空调规划及设计要点冷、热源设置及水系统四、空调规划及设计要点冷、热源设置及水系统四、空调规划及设计要点冷、热源设置及水系统四、空调规划及设计要点空调系统四、空调规划及设计要点空调系统四、空调规划及设计要点空调系统四、空调规划及设计要点空调系统五、设备层设备层是指建筑物的某层其有效面积的大部分作为空调、给排水、电气、电梯等机房设备间的楼层。避难层可兼作设备层。设备层的布置原则：20层以内的高层建筑，宜在上部或下部设一个设备层；30层以内的高层建筑，宜在上部和下部设两个设备层；30层以上的超高层建筑，宜在上、中、下分别设设备层。设备层内空调设备、风管、水管、电线电缆等，宜由下向上顺序布置。一般可按以下原则划分：离地≤2.0m布置空调设备，水泵等＝2.5～3.0m布置冷、热水管道＝3.6～4.6m布置空调、通风管道＞4.6m布置电线电缆五、设备层五、设备层五、设备层五、设备层六、水系统、风系统设计应注意的问题在超高层空调水系统设计、规划中，应注意以下几点：（1）采用大温度差减少循环水量，按一般的水温（冷水5～8,热水40～45），将空调机盘管的利用温差取15左右是可能的。这样就可以减少水泵的动力和缩小配管的管径。（2）在变流量控制设备的方法中，控制水泵转速的方式是最好的节能方式，但是，在注意成本的增大和水压的减少。在超高层空调风系统设计、规划中，除充分考虑防火灾问题以外，应注意以下几点：（1）冬季热空气容易向上层部分移动，是下部的暖房效果变坏。这是由于烟囱效应的影响，根据需要应该对应季节对风机的静压进行调节。（2）通过导入室外空气的空气调节阀或者建筑物低层部分各处的缝隙，容易侵入大量的室外空气，负荷比预计的要大。因此，需要选用高性能的空气调节阀。（3）应该与排烟系统综合地进行设计和系统控制。第二节、办公建筑空调设计一、室内空调设计计算参数二、空调负荷特性三、空调方式四、设计、规划上的要点及注意事项第二节、办公建筑空调设计办公楼可分为常规办公楼和现代化智能化大楼。常规的办公楼空调属于舒适性空调。80年代开始，由于计算机技术和通讯技术的高度发展，出现了所谓“智能化大楼”的新一代办公楼。一般具备三个条件，即：（1）大楼各种功能管理实现用计算机集中监控和自动控制的BAS化；（2）办公业务的自动化，称OAS化；（3）数据交换机，卫星通讯，程控电话，图文传真，电子邮件，电视会议等的现代化通讯。CAS系统。就办公楼使用功能来说，有自用和出租两种，有单一作办公和还包括餐饮、居住、购物、娱乐等多种功能的综合办公楼、商住楼等。从办公楼规模来说，可分大、中、小型。一、室内空调设计计算参数表11－14所示为我国办公楼室内空调设计计算参数

办公室新风量对一般办公室：20～30m3／（h·人）；高级办公室：30～50m3／（h·人）。现代化办公楼夏季冷负荷为常规办公楼的1.3～1.4倍。OA机器设备发热量为10～40W／m2，甚至更大，照明负荷20～30W／m2（3oo～8001ux），人体发热约16W／m2。

二、空调负荷特性办公用建筑物的空调负荷分类如下：（1）外部负荷：日照、传热。(2)内部负荷：人员、照明、设备发热。(3)外气负荷：导人外气、渗透风的热处理负荷。办公建筑物外部负荷变化较复杂。在办公用建筑物中，为了提高办公环境条件，采光面都设计的较大，受外部气象条件的影响很大，特别是在过渡季节，经常是以室内的温度为中心反复变化，经常的热取得是日照热负荷或者走在建筑物的各部位在短时期、短时间内呈现热取得和热损失的交替现象。

在中大规模的建筑物中，特别是超高层建筑物，由于风压和成本的关系，多采用密闭窗，在过渡季节利用外气调节室内的温湿度比较困难。另一方面，由于照明的增加和办公器具的设置等，室内发生的热量有增加的倾向，在全年需要冷却的时间有逐渐延长的趋势，另外，在过渡季节室外的气温变动较大，传热负荷、外气负荷反复在冷、暖房之间，为了把室内的温湿度状态保持一定，在这个时期，需要冷、热双热源。当建筑物采用密闭窗时，在冬季，特别是过渡季都连续地需要冷源和热源。在过渡季和冬季必须要有冷源和热源的双热源这个问题，可以说对近来的办公用建筑物和超高层建筑物的空调设备是必要的条件.三、空调方式

对于中、小型或平面形状呈长条形或房间进深较小的办公楼建筑，通常不分内区和外区，一般用低速风道系统（各层机组）或用风机盘管加新风系统的空调方式，亦可用分散式的水热源热泵或变频变冷剂流量的VRV系统（造价较高）。大型办公楼（建筑面积超过10000m2）的周边区往往采用轻质幕墙结构，由于热容量较小，室外空气温度的变化会较快地影响室内，使室内温度昼夜波动较明显。所以，周边区空调负荷、负荷的变化幅度以及不同朝向房间的负荷差别较大；一般冬季需要供热、夏季需要供冷。内部区由于不受室外空气和日射的直接影响，室内负荷主要是人体、照明和设备发热量，全年基本上是冷负荷，且变化较小，为满足人体需要，通风量比较大。四、设计、规划上的要点及注意事项对系统和各组成设备在容量、对内外影响、对应负荷的灵活性、稳定性、自动控制、经济性、维修管理及节能等方面进行综合考虑，在设计、规划上应注意：（1）对于办公建筑空调设备的整个系统应对应负荷的变化具有较高的灵活性，应认真地进行负荷计算，分析已有条件，按照建筑物的用途、负荷性质、及其他实际情况规划空调设备。（2）送风、排风设备及热交换器在设计中不可产生相互干扰。即不要在送、排风口的附近形成气流短路，烟囱排气不要侵入冷却塔等外部热交换器，侵入空调机造成腐蚀等。应调查室外空气的污染程度，考虑必要的空气过滤装置，应注意研究排出的废气及热量对室外环境的影响。（3）分析全年各不同时刻冷热负荷的最大、最小、平均值，经过分析掌握各不同时刻、方位、气候的负荷变化，进行研究选定冷热源设备容量、设备台数及自动控制方式。设备的容量应考虑将来发展的要求，但应注意不应产生设备容量过大的现象。（4）对于内部负荷密度不同的设备系统，可以采用VAV（variableairvolumesystem)方式、局部设置小型空调机等方式。除此之外，在大规模办公建筑物中，还要考虑加班等部分使用的运行工况。四、设计、规划上的要点及注意事项第三节、旅馆建筑空调设计一、室内空调设计计算参数二、客房空调设计要点（一）、分区和空调方式（二）、设计、施工注意事项二、客房空调设计要点（1）、客房空调方式旅馆客房空调用得最多的是风机盘管加独立新风系统。这不仅是由于层高所限，而且各房间可独立调节室内温度。风机盘管以卧式为主，也可以立式安装。（2）水系统水系统可以采用双水管或四水管制。如果空调是季节性的，一般用双水管较为经济合理，只有在窗户基本不能开启，标准高且全年要求空调的建筑物才用四水管制。为了使系统阻力平衡，使水力工况稳定，当水系统水平或垂直距离较长时，宜采用同程式，但也有采用异程式用平衡阀来平衡系统阻力的。水系统采用定水量时，水系统可以按朝向分区或高层建筑分成高区和低区系统。水系统采用变水量时，可用二通阀控制（由室内恒温器控制）进入盘管的水量。系统多余水可从供回水集水管之间的旁通管旁通。当有二级泵时，可用水泵台数控制或调频变速水泵改变总的二次水循环量，以节约水泵耗电量。（3）新风系统新风可以集中由新风空调器（如屋顶机组）处理后由竖向新风道，再由水平风管分送各房间（水平支管上需装防火阀），或者由竖井集中取新风，再由各层新风空调箱处理后分送各房间。这样不破坏建筑立面，较美观。当层数不多时，亦可从侧墙百叶取新风。（4）卫生间的排风卫生间应有良好的排风措施，以防臭气外溢至室内，否则将会影响客房的舒适性和卫生要求。卫生间的排风量通常可按5～8h－1换气次数计算，常用的排风方式如下表所示。旅馆空调设计实例旅馆空调设计实例旅馆空调设计实例旅馆空调设计实例旅馆空调设计实例旅馆空调设计实例旅馆空调设计实例旅馆空调设计实例四、空调规划及设计要点空调系统第四节、大空间建筑空调设计一、体育建筑空调设计要点（一）、体育馆空调设计要点（二）、室内游泳馆空调设计要点二、电影院、剧场空调设计要点（一）、空调负荷的特点（二）、空调方式（三）、空调系统设计的原则一、体育建筑空调设计要点（一）、体育馆空调设计要点（1）室内设计参数由于室内设计参数影响到人的舒适和健康、空调系统的投资费用、运行费用以及能源消耗，所以合理确定空调室内设计参数十分重要。对于大空间体育馆，观众人员密集，从省能角度出发，可以提高场内可感气流来放宽对室温的要求（夏季），以节约能量。同时考虑到室内外温差不宜过大。

新风量可取8～10m3/(h.人)。（二）空调负荷特点体育馆建筑观众席人员密度在1.5～2人／m2，且有较强的照明负荷，大型体育馆比赛时可达100～200W／m2，中小型体育馆在50～70W／m2之间。包括观众席在内的比赛馆整体可取40～60W／m2。故人体和照明负荷是主要的，约占70％左右，其次是新风负荷，约占20%。。采暖时的新风负荷可达70%。围护结构占的比例较小，一般以屋顶为主，屋顶传热系数应限定在l.163W／（m2·K）以下。为避免冬季沿外墙内壁下降冷气流，外墙可采用保温和用双层窗。多功能室内体育馆的负荷比较复杂，应根据使用功能作具体分析计算，以确定各种用途的冷热负荷，并可调节空调设备的运行方式。（三）空调方式和气流分布

比赛大厅的空调方式应保持一定的气流分布要求，这些要求主要有：1）观众区应在这风气流的回流区，能形成均匀的温度场和速度场，无吹冷风感；2）观众席上部和下部的空气温差不应太大，一般不超过2℃；3）送风气流应满足比赛场地各种体育项目比赛的要求，例如，小球比赛时，不超过0.15～0.2rn／s，其它比赛时，不超过0.5rn／s；4）能容易地调节风量、风速和送风方向，节省空调能耗。二、电影院、剧场空调设计（一）、电影院、剧场空调负荷的特点剧场观众部分与舞台部分有很大差别，观众席部分的人员密度大，约为1.8人／m2人体发热量大，故人体负荷的取值和计算应力求正确。另外，由于人多，新风负荷也随之增加（观众厅新风量占总风量的25%～30％左右；观众厅照明负荷约在10～20W／m2），电影院观众厅在放映时不开灯，故不计算照明负荷。在估算空调负荷时，建议可按以下范围内取值：影剧院290～384W／m2，电影院256～349w／m2（以建筑面积计）；每座位空调冷负荷：影剧院244～349W／人，电影院232～290W／人。观众厅每人占地面积小于0.8m2时取上限，大于0.8m2时取下限。二、电影院、剧场空调方式观众厅的气流分布应满足以下要求：（1）送风气流均匀分布，有比较均匀的速度场和温度场；（2）送冷风时，气流不直接吹向观众，无吹冷风感；（3）送热风时，不会造成热空气在观众厅上部停滞，而形成过大的温度梯度。主要的送回风方式有：1）顶送下回是最常用的方式，送风口装在顶棚上，回风口装在观众厅的下部。送风口常用散流器、喷口型送风口、旋流送风口等。2）侧送下回在观众厅后部墙面或两侧上部（高度3米左右）装喷口、水平方向向前送风，后墙下部或楼座阶梯座位下回风。其特点是造价便宜，如正确的布置和计算能得到很好的送回风效果。3）下送上回