直膨式空調(diào)在大學(xué)公共建筑中的應(yīng)用效果

郭清莉

(上海華東發(fā)展城建設(shè)計(jì)(集團(tuán))有限公司,上海 200000)

隨著直膨技術(shù)的發(fā)展與模塊化及智慧校園的運(yùn)用,高校類建筑對(duì)于獨(dú)立計(jì)量及能耗監(jiān)測(cè)的要求越來越單體化。直膨機(jī)可以其分層、分空間單獨(dú)設(shè)置,內(nèi)外機(jī)可單獨(dú)計(jì)量,內(nèi)機(jī)型式多樣,可較好地應(yīng)用于高效類建筑中。

本項(xiàng)目位于上海市浦東新區(qū),總建筑面積78.7萬(wàn)m2,一期總建筑面積42.5萬(wàn)m2。除宿舍外的公建區(qū)域以多層建筑為主,層高在5 m之內(nèi),吊頂在4 m以下,多聯(lián)機(jī)內(nèi)機(jī)基本以四面出風(fēng)嵌入式為主,外機(jī)均設(shè)置在屋面,新風(fēng)機(jī)選擇單元式新風(fēng)機(jī),每層獨(dú)立,新風(fēng)機(jī)內(nèi)機(jī)設(shè)置在本層新風(fēng)機(jī)房?jī)?nèi),外機(jī)設(shè)置在屋面。其中圖書館為二標(biāo)段的標(biāo)志性建筑, 地上16層,地下1層,地上建筑面積36 142.75 m2,地下建筑面積6904.19 m2,建筑高度94.58 m。地下車庫(kù)由于人防兼汽車庫(kù)、地下書庫(kù)、地下車庫(kù)連廊、設(shè)備用房等,已無(wú)空間設(shè)置冷站及鍋爐房,地上由于景觀及消防通道主路等,無(wú)綠化區(qū)域設(shè)置一站式機(jī)組或風(fēng)冷熱泵等,女兒墻高度3 m左右,由于是二標(biāo)段標(biāo)志性建筑,只能設(shè)置凈高2.8 m以內(nèi)的空調(diào)外機(jī)等,無(wú)條件設(shè)置冷卻塔,故單體建筑空調(diào)均以直膨式機(jī)組為主[1]。

1 空調(diào)室內(nèi)機(jī)形式的選擇

一層挑空485座報(bào)告廳,凈高7.5 m,三層小屋面由于綠化要求,無(wú)較大空間設(shè)置屋頂式空調(diào),只有角落衛(wèi)生間外墻處可設(shè)置少量多聯(lián)機(jī)外機(jī),挑空?qǐng)?bào)告廳輔房上空有5.4 m高設(shè)備層,故選擇多聯(lián)機(jī)空調(diào)形式,內(nèi)機(jī)選擇大空間風(fēng)管式,靜壓500 Pa,足夠帶動(dòng)末端旋流風(fēng)口,機(jī)器前后設(shè)置消聲器,可滿足報(bào)告廳噪聲要求。挑空中庭在疏散層設(shè)置中靜壓風(fēng)管式機(jī)器側(cè)雙層百葉送風(fēng),下單層百葉回風(fēng),對(duì)邊長(zhǎng)度小于10 m,滿足射程要求。其余閱覽室、辦公室等石膏板吊頂?shù)途∮? m,選用四面出風(fēng)嵌入式。新風(fēng)機(jī)選擇單元式新風(fēng)機(jī),報(bào)告廳單獨(dú)設(shè),挑空中庭和連通閱覽室合用一臺(tái)新風(fēng)機(jī),新風(fēng)機(jī)內(nèi)機(jī)設(shè)置在本層新風(fēng)機(jī)房?jī)?nèi),新風(fēng)管進(jìn)出口均設(shè)置消聲器,機(jī)房做吸聲處理,報(bào)告廳新風(fēng)機(jī)外機(jī)隨報(bào)告廳多聯(lián)機(jī)外機(jī)設(shè)置在三層小屋面,其余新風(fēng)機(jī)外機(jī)均設(shè)置在本層設(shè)備平臺(tái)。1～16層弱電間位置上下對(duì)應(yīng),每層弱電間內(nèi)均設(shè)置機(jī)柜,散熱量較大,極端天氣通風(fēng)無(wú)法滿足設(shè)備散熱需求,因此弱電間設(shè)置單冷型多聯(lián)機(jī),內(nèi)機(jī)選擇掛壁式,1～8層弱電間共用1個(gè)室外機(jī),外機(jī)設(shè)置在8層設(shè)備平臺(tái),8～16層弱電間共用1個(gè)室外機(jī),外機(jī)設(shè)置在機(jī)房層。

2 空調(diào)室外機(jī)位置擺放

由于多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)的特性,未進(jìn)行核算的情況下,系統(tǒng)冷媒管等效長(zhǎng)度不宜超過70 m,高差不宜大于30 m。圖書館服務(wù)高度94.58 m,且占地面積偏小,屋面被加壓送風(fēng)機(jī)房、排煙機(jī)房和水箱間、屋頂綠化等占了一定的面積,無(wú)法滿足整棟樓的直膨機(jī)外機(jī)放置要求,因此每層的室外機(jī)優(yōu)先設(shè)置在本層設(shè)備平臺(tái)或相鄰層的設(shè)備平臺(tái)上,如圖1,設(shè)備平臺(tái)空間不夠的部分,機(jī)房層補(bǔ)充。

圖1 冷媒管系統(tǒng)Fig.1 Refrigerant pipe system

每層層高5.4 m,多聯(lián)機(jī)外機(jī)+基礎(chǔ)高度接近1.9 m,建筑為16層,每層均設(shè)置設(shè)備平臺(tái),有些設(shè)備平臺(tái)是上下層對(duì)應(yīng)關(guān)系,多聯(lián)機(jī)外機(jī)大匹數(shù)的為上出風(fēng)下進(jìn)風(fēng),因此下層外機(jī)的熱氣有可能和上層的外機(jī)進(jìn)風(fēng)短路,16層的設(shè)備平臺(tái)進(jìn)排風(fēng)情況比較復(fù)雜,為了保證多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)的正常運(yùn)行,應(yīng)進(jìn)行氣流模擬分析。

2.1 計(jì)算條件

解析對(duì)象:1～16 F 三大塊設(shè)備平臺(tái)室外機(jī),夏季室外溫度34.4 ℃,百葉參數(shù)開口率70%,角度0°,寬度1.95 m,高度5.4 m。部分外機(jī)組合模塊分開擺放,排風(fēng)加導(dǎo)流風(fēng)帽,導(dǎo)流風(fēng)帽風(fēng)管變徑。

考慮到百葉寬度較小,36 HP以上室外機(jī)中組合模塊整體長(zhǎng)度在2.5 m以上,故36 HP以上室外機(jī)采取分開擺放,減少導(dǎo)流風(fēng)帽的漸縮管段,防止產(chǎn)生噪音。為控制排風(fēng)風(fēng)速在6～9 m/s,減小噪音,排風(fēng)口厚度設(shè)定為600 mm。右下角外機(jī)平臺(tái)只考慮與外機(jī)相鄰的百葉影響,其他百葉預(yù)留給其他設(shè)備。

設(shè)備平臺(tái)布置以五層為例,如圖2、圖3、圖4、圖5、圖6。

圖2 5F外機(jī)平臺(tái)平面圖Fig.2 5F external engine platform plan

圖3 左上角外機(jī)平臺(tái)平面圖Fig.3 Top left external platform plan

圖4 右上角外機(jī)平臺(tái)平面圖Fig.4 Top right external platform plan

圖5 右下角外機(jī)平臺(tái)平面圖Fig.5 Lower right external platform plan

圖6 外機(jī)導(dǎo)流風(fēng)帽立面圖Fig.6 Exterior diversion hood elevation

解析模擬見圖7、圖8、圖9。

圖7 左上角外機(jī)平臺(tái)模型Fig.7 Top left outside platform model

圖8 右上角外機(jī)平臺(tái)模型Fig.8 Top right external platform model

圖9 右下角外機(jī)平臺(tái)模型Fig.9 Lower right outside machine platform model

平臺(tái)分層擺放室外機(jī)的吸風(fēng)溫度見圖10。

圖10 吸風(fēng)溫度Fig.10 Suction temperature

設(shè)備平臺(tái)室外機(jī)吸風(fēng)溫度及速度平面圖如圖11、圖12、圖13。

圖11 左上角外機(jī)平臺(tái)溫度、速度平面圖Fig.11 Temperature and velocity diagram of top left outside machine platform

圖12 右上角外機(jī)平臺(tái)溫度、速度平面圖Fig.12 Temperature and velocity diagram of top right outside machine platform

圖13 右下角外機(jī)平臺(tái)溫度、速度平面圖Fig.13 Temperature and velocity diagram of lower right outside machine platform

2.2 解析結(jié)果

在外機(jī)設(shè)備平臺(tái)擺放條件下,忽略室外風(fēng)速等對(duì)解析結(jié)果的影響,三大塊設(shè)備平臺(tái)的最高吸風(fēng)溫度為41.1 ℃,未超過室外機(jī)模塊吸風(fēng)溫度54 ℃ 的極限,故按照氣流解析的外機(jī)散熱條件,設(shè)備平臺(tái)擺放的室外機(jī)發(fā)生氣流短路的可能較小(氣流短路是指室外機(jī)本身排出的熱風(fēng)被自身或其他室外機(jī)吸回掉,致使室外機(jī)回風(fēng)溫度超過周圍環(huán)境溫度乃至回風(fēng)極限溫度[2])。例如,制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),室外機(jī)吹出的熱風(fēng)被其或其他室外機(jī)回吸,以致室外機(jī)回吸了超過正常吸風(fēng)溫度范圍的熱風(fēng),導(dǎo)致制冷效果不好或運(yùn)轉(zhuǎn)停止。

經(jīng)計(jì)算,此種外機(jī)擺放方式滿足散熱要求,內(nèi)外機(jī)距離高差等均能滿足要求。由于內(nèi)外機(jī)高差較小,等效管長(zhǎng)均控制在70 m之內(nèi),因此系統(tǒng)損耗較小,效率較高。

3 設(shè)計(jì)配合

由于每層均設(shè)置設(shè)備平臺(tái),且設(shè)備平臺(tái)外立面根據(jù)設(shè)備運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)有一些特殊要求,設(shè)備技術(shù)對(duì)于外立面的要求是不能用防雨百葉、穿孔鋁板等,開孔率要≥70%,角度小于20°[3]。

根據(jù)技術(shù)資料的總結(jié)及本項(xiàng)目的特點(diǎn),選用70%開孔率、沒有角度的豎百葉,根據(jù)產(chǎn)品特點(diǎn)及氣流模擬分析,其可以很好地散熱,滿足室外機(jī)的運(yùn)行要求。根據(jù)建筑方案,由于上下對(duì)稱,外立面比較規(guī)整,外觀上雖然近距離能觀測(cè)到室外機(jī),但也是美觀性及適用性的一個(gè)平衡,對(duì)于這個(gè)單體特點(diǎn)來說,是一種很好的互相協(xié)調(diào)效果[4]。