某會(huì)議建筑空調(diào)供熱問題分析與改造

花莉

同濟(jì)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院（集團(tuán)）有限公司

1 項(xiàng)目概況

本會(huì)議建筑位于陜西省西安市，總建筑面積約31000 m2，地上四層（包括夾層），地下一層（功能為設(shè)備用房），建筑總高度23.6 m，主要建筑功能為會(huì)議及其配套用房。

1.1 室內(nèi)、外設(shè)計(jì)參數(shù)

表1 為室外氣象參數(shù)[1]，表2 為室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)。

表1 室外氣象參數(shù)

表2 室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)

1.2 冷熱源設(shè)計(jì)

冷源選用水冷離心式冷水機(jī)組550 RT（制冷量1934 kW）2 臺(tái)和水冷螺桿式冷水機(jī)組250 RT（制冷量879 kW）1 臺(tái)。

熱源選用3 臺(tái)超低氮燃?xì)庹婵諢崴畽C(jī)組，額定供熱量1163 kW，機(jī)組燃料采用自市政燃?xì)夤芫W(wǎng)接來的中壓天然氣。鍋爐房煙囪引至三層屋面暫定+21.9 m標(biāo)高（高出屋面≥3 m）排放。

本工程中有特殊用途要求或需要24 h 連續(xù)運(yùn)行的房間，如消防安保中心、電梯機(jī)房、控制室、網(wǎng)絡(luò)機(jī)房等房間，考慮其四季使用空調(diào)的特殊要求，單獨(dú)設(shè)置局部多聯(lián)式空調(diào)系統(tǒng)或單元式空調(diào)[2]。

1.3 空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目冷卻水設(shè)計(jì)供回水溫度30/35 ℃，冷卻塔采用組合式方型橫流式。夏季冷凍水設(shè)計(jì)供回水設(shè)計(jì)溫度6/12 ℃，冬季空調(diào)熱水設(shè)計(jì)供回水設(shè)計(jì)溫度60/45 ℃，系統(tǒng)補(bǔ)水定壓采用隔膜式定壓膨脹罐及補(bǔ)水泵定壓補(bǔ)水。

本項(xiàng)目空調(diào)冷熱水系統(tǒng)采用2 管制異程式，一級(jí)泵變流量系統(tǒng)，根據(jù)各系統(tǒng)末端最不利環(huán)路壓差控制運(yùn)行頻率?；祜L(fēng)空調(diào)機(jī)組及新風(fēng)空調(diào)機(jī)組均設(shè)置動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，風(fēng)機(jī)盤管環(huán)路設(shè)置定壓差閥及電動(dòng)兩通雙位閥。

1.4 空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)

1.4.1 會(huì)議廳

會(huì)議廳空氣末端采用全空氣一次回風(fēng)系統(tǒng)，空調(diào)機(jī)組主要功能段包括混合段，初效過濾段，中效過濾+凈化段，表冷熱段及送風(fēng)機(jī)段，并另設(shè)帶旁通閥的全熱型轉(zhuǎn)輪式回收裝置，過渡季可實(shí)現(xiàn)70%全新風(fēng)運(yùn)行[3]，利用室外低溫、低焓的空氣直接向室內(nèi)供冷。采用固定干球溫度的控制方法，當(dāng)室外空氣低于預(yù)先設(shè)定值時(shí)，增大新風(fēng)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥門開度，同時(shí)減少回風(fēng)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥門開度。

一層的會(huì)議廳凈高5.5 m，采用自動(dòng)溫控到達(dá)距離的調(diào)整型線型風(fēng)口頂送風(fēng)，風(fēng)口配置溫度傳感器，可自動(dòng)調(diào)節(jié)送風(fēng)氣流的到達(dá)距離。二層的會(huì)議廳凈高10 m，采用旋流風(fēng)口頂送風(fēng)，可適應(yīng)冬夏季節(jié)不同工況的送風(fēng)要求調(diào)節(jié)送風(fēng)方向。氣流組織的形式為頂送頂回。

1.4.2 一層通高門廳及休息廳

一層主入口處的通高門廳與休息廳為連通空間，休息廳空間凈高5.5 m，通高門廳進(jìn)深9 m，凈高20.8 m。采用全空氣一次回風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)，過渡季可實(shí)現(xiàn)50%全新風(fēng)運(yùn)行[3]。

5.5 m 凈高區(qū)域采用自動(dòng)溫控到達(dá)距離的線型風(fēng)口頂送風(fēng)，吊頂回風(fēng)，氣流組織為頂送頂回。通高區(qū)域采用分層空調(diào)，風(fēng)管布置在連通的5.5 m 高區(qū)域的吊頂內(nèi)，設(shè)置自動(dòng)溫控風(fēng)向可變線型風(fēng)口側(cè)送風(fēng)，吊頂回風(fēng)，氣流組織為側(cè)送頂回。

1.4.3 辦公、會(huì)議等小隔間

辦公與會(huì)議等房間面積較小且凈高較低，采用半集中式空調(diào)系統(tǒng)，分區(qū)域分別設(shè)有集中的新風(fēng)空調(diào)機(jī)組，按房間設(shè)置風(fēng)機(jī)盤管。

2 現(xiàn)場情況

本項(xiàng)目自2018 年投入使用以來，根據(jù)使用方反饋，一層的通高門廳及休息廳，一層的部分會(huì)議廳存在空調(diào)制熱不能達(dá)到室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度的情況。針對以上問題，進(jìn)行了現(xiàn)場勘察與測試，對與空調(diào)供熱相關(guān)的現(xiàn)場情況總結(jié)如下：

1）圍護(hù)結(jié)構(gòu)冷風(fēng)滲透

門縫漏風(fēng)：建筑一層的外門存在多處較寬的門縫，尤其是通高門廳主入口處的玻璃移門，在第二道門的內(nèi)側(cè)仍測得冷風(fēng)滲透的風(fēng)速大約為0.9 m/s，冷風(fēng)滲透較為嚴(yán)重。

圍護(hù)結(jié)構(gòu)封堵不嚴(yán)密：樓板與外幕墻存在未封堵嚴(yán)密處，空調(diào)機(jī)房內(nèi)沒有用的百葉未封堵嚴(yán)密，部分管道穿墻處和吊頂上部空間未封堵嚴(yán)密，頂層會(huì)議廳的吊頂上方未封堵嚴(yán)密。在屋頂層用熱成像儀測得的室外氣溫是-7.6 ℃，而頂蓋溫度為6.9 ℃，空調(diào)熱量通過各處未封堵嚴(yán)密的縫隙漏至頂蓋。

冷風(fēng)直灌：由于廚房、物業(yè)等部門進(jìn)貨的需要，貨運(yùn)大門均處于敞開狀態(tài)，大門與入口門廳連通，冷風(fēng)直接灌入室內(nèi)。

2）空調(diào)熱源

測試鍋爐運(yùn)行參數(shù)：出水溫度為62 ℃左右，回水溫度為50 ℃左右，供回水溫差12 ℃左右，基本滿足設(shè)計(jì)要求。

3）空調(diào)機(jī)組

對門廳的空調(diào)機(jī)組進(jìn)行了風(fēng)速和溫度測試，在風(fēng)機(jī)吸入口測得空調(diào)斷面的平均風(fēng)速為1.7 m/s，空調(diào)機(jī)組的實(shí)際風(fēng)量為27540 m3/h，送風(fēng)溫度為39.65 ℃?？照{(diào)機(jī)組的設(shè)計(jì)風(fēng)量為35000 m3/h，機(jī)組風(fēng)量偏小21%左右。

4）風(fēng)管連接

空調(diào)風(fēng)管的主管采用雙面彩鋼板酚醛復(fù)合風(fēng)管制作，末端支管和風(fēng)口均通過軟管連接，軟管連接風(fēng)口處存在軟管變形和漏風(fēng)，在條縫型風(fēng)口處測得，軟管未接至風(fēng)口的漏風(fēng)處風(fēng)速1.8 m/s，風(fēng)口出風(fēng)處風(fēng)速2.6 m/s，漏風(fēng)情況較為嚴(yán)重，現(xiàn)場情況見圖1。

圖1 軟風(fēng)管連接現(xiàn)狀

5）氣流組織與風(fēng)口形式

送風(fēng)口形式：一層的休息廳與會(huì)議廳采用頂送風(fēng)的方式，送風(fēng)口設(shè)計(jì)選用自動(dòng)溫控到達(dá)距離的調(diào)整型線型風(fēng)口，配置溫度傳感器，能根據(jù)季節(jié)送風(fēng)溫度的變化自動(dòng)感應(yīng)檢測，調(diào)節(jié)風(fēng)口的出風(fēng)有效面積，從而調(diào)節(jié)送風(fēng)氣流的到達(dá)距離，如圖2 所示。而現(xiàn)場安裝的風(fēng)口大約呈45°斜角送風(fēng)，風(fēng)向固定，在距地面大約3 m 的高度即無法測到風(fēng)速，不能滿足送風(fēng)要求。

圖2 自動(dòng)溫控到達(dá)距離線型風(fēng)口導(dǎo)風(fēng)簡圖

局部兩道風(fēng)口：在頂送風(fēng)區(qū)域的局部位置安裝了兩道風(fēng)口，內(nèi)側(cè)為空調(diào)的線型送風(fēng)風(fēng)口，外側(cè)為室內(nèi)配合裝修設(shè)計(jì)的燈具風(fēng)口。

吊頂回風(fēng)：一層的通高門廳及休息廳均采用吊頂回風(fēng)，經(jīng)現(xiàn)場測試冬季吊頂內(nèi)的溫度均較高。

3 原因分析

根據(jù)使用方的反饋和現(xiàn)場勘察，本建筑夏季使用狀況良好，冬季出現(xiàn)供熱不足較嚴(yán)重的區(qū)域是一層的通高門廳及休息廳，一層的部分會(huì)議廳也存在空調(diào)制熱不能達(dá)到室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度的情況。

綜合現(xiàn)場情況，圍護(hù)結(jié)構(gòu)冷風(fēng)滲透對一層的通高門廳及休息廳的空調(diào)供熱影響較大。圍護(hù)結(jié)構(gòu)封堵不嚴(yán)密，門縫漏風(fēng)，貨運(yùn)大門頻繁開啟，均產(chǎn)生了大量的冷風(fēng)滲透，造成空調(diào)熱負(fù)荷的急劇增加。并且冷風(fēng)積聚于下部，受熱之后上升，對空調(diào)熱風(fēng)送風(fēng)距離同樣有不利的影響。

一層的會(huì)議廳，休息廳及通高門廳頂送風(fēng)的風(fēng)口設(shè)計(jì)選用的是自動(dòng)溫控到達(dá)距離的調(diào)整型線型風(fēng)口，應(yīng)為垂直送風(fēng)且可調(diào)節(jié)氣流到達(dá)距離，而現(xiàn)場安裝的風(fēng)口為大約45°斜角送風(fēng)，風(fēng)向固定，不能滿足冬季的送風(fēng)要求。

經(jīng)現(xiàn)場測試冬季吊頂內(nèi)的溫度均較高，除了風(fēng)口冬季送風(fēng)距離較短和吊頂回風(fēng)兩方面的影響因素，還需考慮到吊頂內(nèi)的風(fēng)管可能存在漏風(fēng)的情況?，F(xiàn)場可見末端支管與風(fēng)口通過軟管連接處存在漏風(fēng)，并且軟管有變形造成了風(fēng)系統(tǒng)阻力增大，這些因素均對送風(fēng)效果有不利影響，并且空調(diào)機(jī)組的風(fēng)量經(jīng)測試偏小，均造成了空調(diào)制熱效果不佳的現(xiàn)狀。

4 改造措施

針對造成空調(diào)供熱不足的各項(xiàng)問題，經(jīng)各方溝通與討論，現(xiàn)場需采取如下改造措施：

1）圍護(hù)結(jié)構(gòu)冷風(fēng)滲透的改造措施

圍護(hù)結(jié)構(gòu)漏風(fēng)處封堵：外圍護(hù)結(jié)構(gòu)和室內(nèi)樓板各處均需仔細(xì)檢查并封堵嚴(yán)密，一層大門的門縫需封堵嚴(yán)實(shí)，外開門接縫處兩側(cè)均設(shè)置毛條封堵縫隙。

門斗處增設(shè)電熱風(fēng)幕：在人員經(jīng)常出入的門上方增設(shè)熱風(fēng)幕，可有效阻擋冷風(fēng)滲透。建議通高門廳的大門上方需設(shè)置熱風(fēng)幕，其它位置的門根據(jù)使用頻率確認(rèn)是否設(shè)置。

設(shè)置二道門：基于現(xiàn)場使用情況反饋，現(xiàn)場貨運(yùn)通道位置外門使用中常開，導(dǎo)致室內(nèi)進(jìn)風(fēng)，影響空調(diào)效果。建議在常用貨運(yùn)入口位置內(nèi)側(cè)加設(shè)門斗，內(nèi)門建議為鋁框玻璃門，便于內(nèi)外通視觀察，并需加設(shè)閉門器，順位器，設(shè)企口，以增強(qiáng)氣密效果。在運(yùn)輸貨物的過程中，保證至少有一道門處于關(guān)閉狀態(tài)，阻擋冷風(fēng)直接灌入。

2）檢測空調(diào)機(jī)組的風(fēng)量和風(fēng)壓

檢測各區(qū)域空調(diào)機(jī)組的風(fēng)量和機(jī)外靜壓是否滿足設(shè)計(jì)要求，如偏小較多需更換電機(jī)。

3）風(fēng)管變形和漏風(fēng)處重新連接

在施工條件允許的情況下，現(xiàn)場所有的軟風(fēng)管連接應(yīng)改為硬連接或采用成品金屬保溫軟風(fēng)管，保證不存在風(fēng)管變形以減小風(fēng)管阻力。應(yīng)對風(fēng)系統(tǒng)的各處漏風(fēng)點(diǎn)進(jìn)行仔細(xì)排查和整改，要保證風(fēng)系統(tǒng)本身密閉性。

4）調(diào)整送風(fēng)口

建議在調(diào)整風(fēng)管連接和保證風(fēng)系統(tǒng)密閉性的前提下，更換現(xiàn)場安裝的風(fēng)口，調(diào)整為能保證冬夏季送風(fēng)距離要求的自動(dòng)溫控到達(dá)距離的調(diào)整型線型風(fēng)口。

設(shè)置有兩道風(fēng)口的位置，建議室內(nèi)裝修配合調(diào)整，保證暖通線型風(fēng)口下方無遮擋，以保證送風(fēng)效果。

5）調(diào)整回風(fēng)口位置

在有條件的地方調(diào)整回風(fēng)口的位置，建議通高門廳處的吊頂回風(fēng)改為下回風(fēng)，可以有效改善氣流組織，提高冬季的制熱效果。

6）輔助供熱措施

以上5 項(xiàng)措施提出后，現(xiàn)場已根據(jù)要求進(jìn)行整改，但由于項(xiàng)目已建成，部分整改措施無法完全實(shí)施到位，如主入口處玻璃移門的門縫難以改小，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的封堵措施難以全部到位，軟風(fēng)管連接改為硬連接無法全部實(shí)現(xiàn)，吊頂回風(fēng)改為下回風(fēng)大部分位置難以實(shí)現(xiàn)等。綜合以上因素，建議增設(shè)輔助供熱措施，提供如下三個(gè)有效且可實(shí)施的方案供業(yè)主選擇。

方案一：增加地暖。一層的通高門廳及休息廳區(qū)域設(shè)置地板輻射采暖系統(tǒng)，可有效解決冬季的供熱問題，此方案最為可靠。由于室內(nèi)地面已敷設(shè)完成，改造成本較高。

方案二：增加低矮型的落地式風(fēng)機(jī)盤管。通高大廳靠外幕墻一圈增加低矮型的落地式風(fēng)機(jī)盤管，由于此區(qū)域無地下室，此方案需沿幕墻一圈設(shè)置500 mm（W）×300 mm（H）的土建地溝用于布置熱水管。此方案對土建的影響相對較小，改造成本較低，但美觀性相對較差。

方案三：吊頂內(nèi)增加多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)。通高大廳的吊頂內(nèi)增加多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)，室內(nèi)機(jī)選用自由靜壓風(fēng)管式，機(jī)外靜壓可達(dá)到100～200 Pa 且噪聲較低，機(jī)器厚度300 mm，吊頂安裝空間需350 mm。此方案較為有效且不影響美觀，但是需拆除吊頂安裝。由于軟風(fēng)管連接改造，檢查風(fēng)管的密閉性和更換風(fēng)口也需要拆除吊頂才可完全實(shí)現(xiàn)，業(yè)主最終選擇了方案三作為輔助供熱措施。

5 結(jié)論

通過對圍護(hù)結(jié)構(gòu)漏風(fēng)處封堵，增設(shè)電熱風(fēng)幕，更換部分空調(diào)機(jī)組的電機(jī)，調(diào)整送風(fēng)口及風(fēng)管連接等多項(xiàng)改造措施，并配合輔助供熱措施，一層的通高門廳及休息廳、一層會(huì)議廳的冬季供熱現(xiàn)狀得到了有效的改善?？偨Y(jié)本項(xiàng)目的改造經(jīng)驗(yàn)，對于嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)的公共建筑，在空調(diào)設(shè)計(jì)過程中，供熱效果是需要設(shè)計(jì)師著重關(guān)注的，對于這些地區(qū)的空調(diào)設(shè)計(jì)有如下建議供參考：

首先嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)的通高入口門廳處建議設(shè)置地暖。人員經(jīng)常出入的大門建議設(shè)置門斗并在內(nèi)側(cè)門的上方設(shè)置熱空氣幕。對于嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)的空調(diào)系統(tǒng)，在吊頂高度較高的空間頂送風(fēng)時(shí)，采用下回風(fēng)的方式更有利于冬季的供熱效果。

其次，開敞式吊頂和吊頂回風(fēng)的方式增加了空間負(fù)荷，建議盡可能采用封閉吊頂。配合裝修設(shè)計(jì)的過程中，需保證高大空間的送風(fēng)口下方無遮擋，不建議為裝修效果而設(shè)置兩道風(fēng)口。風(fēng)管連接不建議采用軟管，如確有需求建議采用不易變形成品金屬保溫軟風(fēng)管。