高層建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)的案例研究

孫莉莉

【摘 要】當(dāng)代建筑業(yè)高層建筑已成為主要部分，作為判斷其工程質(zhì)量?jī)?yōu)劣的主要指標(biāo)，高程建筑的暖通空調(diào)設(shè)計(jì)尤為重要。本文以項(xiàng)目工程中的暖通空調(diào)為例，結(jié)合作者多年設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，綜合考慮各種系統(tǒng)管道，做到均衡布置，以避免造成不可預(yù)料的損失，并且采用多項(xiàng)技術(shù)措施，最大程度做到節(jié)能環(huán)保，很好的解決了高層建筑空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)與其他系統(tǒng)難協(xié)調(diào)、環(huán)保節(jié)能設(shè)計(jì)難控制的問(wèn)題。

【關(guān)鍵詞】高層建筑 暖通空調(diào)設(shè)計(jì) 空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng) 案例研究

高層建筑是當(dāng)代建筑行業(yè)的主要部分，隨著建筑層數(shù)的增加，其需要更先進(jìn)的技術(shù)和合理的設(shè)計(jì)方案才能滿足建筑的要求。高層建筑中暖通空調(diào)設(shè)計(jì)既要滿足各空調(diào)房間對(duì)空調(diào)設(shè)計(jì)參數(shù)的不同要求，又要受到建筑及結(jié)構(gòu)專業(yè)的制約，加之人民對(duì)舒適度要求不斷提高，因此高層建筑的暖通空調(diào)設(shè)計(jì)成為判斷工程質(zhì)量?jī)?yōu)劣主要指標(biāo)[1]。現(xiàn)今高層空調(diào)設(shè)計(jì)還存在不少問(wèn)題，例如高層建筑空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)與其他系統(tǒng)難協(xié)調(diào)、環(huán)保節(jié)能設(shè)計(jì)難控制等[2]。本文以三河天久實(shí)業(yè)科技有限公司碳纖維產(chǎn)業(yè)基地綜合樓項(xiàng)目的暖通空調(diào)設(shè)計(jì)為例，結(jié)合作者多年設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，綜合考慮各種系統(tǒng)管道，做到均衡布置，以避免造成不可預(yù)料的損失，同時(shí)采用多項(xiàng)措施，最大程度做到節(jié)能環(huán)保。

1 建筑工程概況

本文結(jié)合的工程項(xiàng)目為三河天久實(shí)業(yè)科技有限公司碳纖維產(chǎn)業(yè)基地綜合樓，該工程為五星級(jí)商務(wù)酒店及智能辦公樓組成的綜合樓，其為一類高層建筑，總建筑面積129225.03m2，其中地下面積20159.20m2，地上面積109065.83m2。建筑層數(shù)分為東樓地上25層、西樓地上23層，地下2層，屋面建筑高度：98.60m。各層功能具體如下：

1層為大堂、咖啡廳、精品店，2層為餐飲，3層為會(huì)議室，東樓4層及以上為五星級(jí)酒店，西樓4層至10層為集團(tuán)宿舍，11層至23層為集團(tuán)辦公室，地下1層至2層為公室、洗浴中心、娛樂(lè)中心、車庫(kù)。

2 空氣調(diào)節(jié)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 空調(diào)冷熱源

本工程空調(diào)冷負(fù)荷為12304kW，冷指標(biāo)為95W/m2；空調(diào)熱負(fù)荷為9210kW，熱指標(biāo)為80W/m2。制冷機(jī)房設(shè)在地下二層，系統(tǒng)設(shè)3臺(tái)離心機(jī)（900RT3164KW）和2臺(tái)螺桿機(jī)預(yù)留水源熱泵機(jī)組安裝條件，應(yīng)業(yè)主要求選用水源熱泵，機(jī)房預(yù)留水源熱泵系統(tǒng)的位置，水源熱泵擬采用兩臺(tái)螺桿機(jī)?？照{(diào)系統(tǒng)熱源由本區(qū)域鍋爐房提供，空調(diào)所需熱水由設(shè)置在換熱機(jī)房?jī)?nèi)的熱交換器提供60℃/50℃的二次熱水，熱交換間進(jìn)行二次設(shè)計(jì)。電梯機(jī)房和電氣用房、配置二十四小時(shí)分體壁掛空調(diào)，以避免房間過(guò)熱產(chǎn)生危險(xiǎn)。

2.2 通風(fēng)設(shè)計(jì)

（1）各設(shè)備用房及輔助用房的通風(fēng)量根據(jù)以下原則確定：

制冷機(jī)房6次/h，變配電室8次/h，熱交換機(jī)機(jī)房10次/h，電梯機(jī)房10次/h，水泵房6次/h，公共衛(wèi)生間10次/h，洗衣房20次/h。

（2）廚房通風(fēng)系統(tǒng)：由于無(wú)廚房工藝配合，本設(shè)計(jì)圖中廚房的送排風(fēng)管及風(fēng)口位置以及排風(fēng)量均只能作為參考，不能作為正式的施工圖依據(jù)，此部分應(yīng)以廚房工藝承包商最終確定并進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，排風(fēng)機(jī)應(yīng)選用廚房專用排風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)設(shè)置在廚房吊頂內(nèi)。為使油煙氣達(dá)到環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)，在廚房設(shè)油霧凈化裝置，廚房爐灶上方均設(shè)帶過(guò)濾器的不銹鋼排風(fēng)罩。為保證廚房負(fù)壓，廚房送風(fēng)量取排風(fēng)量的80%，送風(fēng)宜進(jìn)行冬季加熱夏季降溫處理。

（3）衛(wèi)生間：各衛(wèi)生間排風(fēng)排至各層合用的垂直風(fēng)道內(nèi)，排風(fēng)量按10次/h換氣量計(jì)算，每個(gè)衛(wèi)生間設(shè)置排氣扇，豎井頂部設(shè)置集中的總排風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)選用帶乙二醇熱回收段排風(fēng)機(jī)。

（4）地下車庫(kù)：地下車庫(kù)設(shè)置機(jī)械通風(fēng)，送風(fēng)按5次/h，排風(fēng)按6次/h計(jì)，排風(fēng)與排煙合用管道系統(tǒng)。

（5）地下室制冷機(jī)房、泵房及變配電室：制冷機(jī)房及水泵房均設(shè)置在地下二層，應(yīng)設(shè)置機(jī)械通風(fēng)。換氣次數(shù)均取6次/h。制冷機(jī)房設(shè)置送風(fēng)系統(tǒng)，送風(fēng)量為排風(fēng)量的80%。變配電室換氣次數(shù)取8次/h。變配電室設(shè)置送風(fēng)系統(tǒng)，送風(fēng)量為排風(fēng)量的85%，送風(fēng)機(jī)設(shè)置在變配電室內(nèi)。

（6）電梯機(jī)房：電梯機(jī)房采用機(jī)械排風(fēng)，排風(fēng)量按10次/h計(jì)算，選用超低噪音軸流風(fēng)機(jī)，設(shè)置在機(jī)房墻上。

2.3 防排煙設(shè)計(jì)

（1）地下車庫(kù)：地下一層車庫(kù)為一個(gè)防火分區(qū)，劃為一個(gè)防煙分區(qū)。設(shè)置一個(gè)排煙系統(tǒng)，采用排煙排風(fēng)合用系統(tǒng)，風(fēng)機(jī)選用高溫排煙風(fēng)機(jī)箱，消防補(bǔ)風(fēng)與平時(shí)送風(fēng)合用。

（2）地下層其他部位：每個(gè)防火分區(qū)設(shè)置機(jī)械排煙機(jī)及補(bǔ)風(fēng)，風(fēng)機(jī)排煙量為最大防煙分區(qū)面積乘120m3/h，補(bǔ)風(fēng)量不小于排煙量的50%。個(gè)別防火區(qū)域采用排煙排風(fēng)合用系統(tǒng)。地下核心筒的防煙樓梯間設(shè)置加壓送風(fēng)系統(tǒng)，加壓風(fēng)機(jī)設(shè)置東西樓屋頂。裙房部分的地下防煙樓梯間設(shè)置機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)，加壓風(fēng)機(jī)設(shè)置在裙樓屋頂和地下一層廚房用房?jī)?nèi)。

（3）防煙樓梯間及消防電梯合用前室：高層的防煙樓梯間、前室及消防電梯合用前室根據(jù)有關(guān)消防規(guī)范要求，應(yīng)設(shè)機(jī)械加壓送風(fēng)防煙[3]。本設(shè)計(jì)采用防煙樓梯間及合用前室分別加壓送風(fēng)，帶獨(dú)立前室的防煙樓梯間僅對(duì)樓梯間進(jìn)行加壓送風(fēng)。防煙樓梯間送風(fēng)余壓值為50Pa，合用前室送風(fēng)余壓值為25Pa。加壓風(fēng)機(jī)設(shè)置在東西樓屋頂。防煙樓梯間加壓送風(fēng)口，每隔二層設(shè)置一個(gè)風(fēng)口。

（4）中庭：中庭根據(jù)有關(guān)消防規(guī)范規(guī)定，應(yīng)進(jìn)行機(jī)械排煙，排煙量按6次/h換氣計(jì)算[4]。排煙采用板式排煙口，平時(shí)關(guān)閉，排煙口設(shè)有手動(dòng)、自動(dòng)開(kāi)啟裝置，排煙口和排煙閥與排煙風(fēng)機(jī)連鎖，當(dāng)任一排煙口或排煙閥開(kāi)啟時(shí)，排煙風(fēng)機(jī)即能啟動(dòng)。排煙風(fēng)機(jī)設(shè)置在二層走道吊頂內(nèi)。風(fēng)機(jī)選用二臺(tái)排煙風(fēng)機(jī)，并在風(fēng)機(jī)入口總管上安裝280℃自動(dòng)關(guān)閉的防火閥。中庭排煙補(bǔ)風(fēng)采用門窗自然補(bǔ)風(fēng)。

（5）宴會(huì)廳及會(huì)議廳：宴會(huì)廳及會(huì)議廳根據(jù)有關(guān)消防規(guī)范規(guī)定，應(yīng)進(jìn)行機(jī)械排煙，排煙量按每平米60m3/h換氣計(jì)算[5]。排煙采用板式排煙口，平時(shí)關(guān)閉，排煙口設(shè)有手動(dòng)、自動(dòng)開(kāi)啟裝置，排煙口和排煙閥與排煙風(fēng)機(jī)連鎖，當(dāng)任一排煙口或排煙閥開(kāi)啟時(shí)，排煙風(fēng)機(jī)即能啟動(dòng)。排煙風(fēng)機(jī)分別設(shè)置在同層的吊頂內(nèi)。各選用排煙風(fēng)機(jī)兩臺(tái)，并設(shè)機(jī)械補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)，補(bǔ)風(fēng)量不小于排煙量的50%。

（6）各層內(nèi)走道及大房間：各層大于20米內(nèi)走道均應(yīng)設(shè)置機(jī)械排煙設(shè)施，走道每個(gè)防煙分區(qū)設(shè)置一個(gè)排煙系統(tǒng)。在排煙風(fēng)機(jī)入口總管上安裝常閉的280℃能自動(dòng)關(guān)閉的防火閥，每層設(shè)置為常閉多葉排煙口，發(fā)生火災(zāi)打開(kāi)著火層及上層或下層的風(fēng)口，風(fēng)口設(shè)手動(dòng)和自動(dòng)開(kāi)啟裝置并與排煙風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)裝置連鎖。當(dāng)任一排煙口或排煙閥開(kāi)啟時(shí)，排煙風(fēng)機(jī)即能啟動(dòng)。水平排煙支管與垂直豎井交接處的水平管段上均設(shè)置溫度達(dá)280℃即關(guān)閉的排煙防火閥，排煙風(fēng)機(jī)設(shè)置在屋頂。對(duì)于地上部分大于100m2存在人員的房間設(shè)置機(jī)械排煙，地下部分大于50m2有人停留的房間均設(shè)置排煙口。

（7）通風(fēng)系統(tǒng)防火：風(fēng)管穿越通風(fēng)、空調(diào)機(jī)房的隔墻處、防火分區(qū)的隔墻或樓板處、變形縫的兩側(cè)等均設(shè)置防火閥（70℃熔斷）[6]。通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)備及風(fēng)道等采用不燃材料制作；排煙系統(tǒng)風(fēng)管、風(fēng)口、風(fēng)閥全部采用不燃材料制作。所有排煙風(fēng)管均采用非燃材料保溫隔熱?？照{(diào)水路、風(fēng)路管道保溫均采用難燃或非燃燒材料（難燃B1級(jí)橡塑或玻璃棉制品）。

3 設(shè)計(jì)參數(shù)

3.1 室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)

室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示。

3.2 室外設(shè)計(jì)參數(shù)

（1）夏季空調(diào)計(jì)算干球溫度33.2℃，夏季空調(diào)計(jì)算日平均溫度29.9℃，夏季空調(diào)計(jì)算濕球溫度26.4℃，夏季通風(fēng)計(jì)算干球溫度30.8℃，夏季空調(diào)計(jì)算相對(duì)濕度59%，夏季大氣壓力100.25Kpa，夏季平均風(fēng)速1.9m/s。

（2）冬季空調(diào)計(jì)算干球溫度-12℃，冬季通風(fēng)計(jì)算干球溫度-6.7℃，冬季空調(diào)計(jì)算相對(duì)濕度52%，冬季大氣壓力102.83Kpa，冬季平均風(fēng)速4.8m/s。

4 工程應(yīng)用

本工程的空調(diào)、通風(fēng)采用直接數(shù)字式監(jiān)控系統(tǒng)（DDC系統(tǒng)），由中央控制中心監(jiān)控和打印各相關(guān)系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和主要運(yùn)行參數(shù)；冷熱源采用基于模糊控制理論的中央空調(diào)能源管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)制冷站相關(guān)設(shè)備的集中控制、智能化管理，監(jiān)控和打印各相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù)和能耗數(shù)據(jù)，并向DDC系統(tǒng)提供硬件接口（或符合OPC協(xié)議的軟件接口），以實(shí)現(xiàn)集成控制與信息共享。

5 節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)

5.1 節(jié)能設(shè)計(jì)

該建筑空調(diào)通風(fēng)設(shè)計(jì)中的節(jié)能設(shè)計(jì)主要有：選用能耗低，效率高的冷水機(jī)組， 冷水機(jī)組具有負(fù)荷調(diào)節(jié)特性，并由BMS系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)；公共區(qū)域房間無(wú)人時(shí)，風(fēng)機(jī)盤管將自動(dòng)關(guān)掉。每層機(jī)組將由BMS系統(tǒng)監(jiān)視，以減少能耗；在空調(diào)系統(tǒng)將設(shè)置利用空氣節(jié)能循環(huán)的焓值控制。在室外焓值低于回風(fēng)時(shí)，將充分利用新風(fēng)；裙房的會(huì)議和大堂部分可實(shí)現(xiàn)過(guò)渡季節(jié)全新風(fēng)運(yùn)行；冷卻塔采用變頻調(diào)速風(fēng)機(jī)，由冷凍機(jī)出水溫度自動(dòng)控制冷卻塔風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速；根據(jù)需要部分空調(diào)機(jī)組（如餐廳等處的全空氣空調(diào)箱）可采用變頻裝置控制，可設(shè)置對(duì)樓宇的所有機(jī)械系統(tǒng)和設(shè)備進(jìn)行控制和監(jiān)視的直接數(shù)字系統(tǒng)（DDC）和樓宇管理系統(tǒng)（BMS）；空調(diào)冷熱水管道采用閉孔橡塑高效保溫材料進(jìn)行絕熱；空調(diào)送、回風(fēng)及新風(fēng)管道采用帶加筋鋁箔的離心玻璃棉保溫材料進(jìn)行保溫。

5.2 環(huán)保設(shè)計(jì)

該建筑空調(diào)通風(fēng)設(shè)計(jì)中的環(huán)保設(shè)計(jì)主要有：辦公樓新風(fēng)集中處理，并采用中效過(guò)濾器（比色法55%以上）過(guò)濾，新風(fēng)豎井為鋼板豎井，防止漏風(fēng)和串氣，在人員集中的場(chǎng)合如酒吧和餐廳等場(chǎng)合的空調(diào)箱均采用中效過(guò)濾器；新風(fēng)，排風(fēng)百葉距離高差按規(guī)范并盡可能分開(kāi)，以防交叉污染；采用高效低噪的風(fēng)機(jī)、水泵等聲源設(shè)備；設(shè)備及管道減振隔聲，機(jī)房吸聲，隔聲處理，風(fēng)管上按聲源的聲級(jí)或室內(nèi)的要求，設(shè)置必要的消聲器；經(jīng)除油裝置處理后，廚房廢氣排至辦公樓屋面遠(yuǎn)離人員活動(dòng)區(qū)；冷卻塔選用超低噪音型和飄水少的冷卻塔，減少冷卻塔運(yùn)行中噪音對(duì)附近居民的影響。

6 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)今高層建筑中的空調(diào)通風(fēng)設(shè)計(jì)有很多急需解決的問(wèn)題，今后應(yīng)走合理、節(jié)能、環(huán)保的發(fā)展之路。本文案例高層建筑中的空調(diào)通風(fēng)設(shè)計(jì)很好的解決了高層建筑中對(duì)冷熱、噪音及舒適的要求，為用戶帶來(lái)更節(jié)能、寧?kù)o、舒適的感受，為今后類似項(xiàng)目提供了良好的指導(dǎo)性借鑒作用。

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