论文部分内容阅读
摘要：介绍了上海某商业综合体空调冷热源、空调水系统、空调风系统、通风与防排烟设计、空调自控以及空调系统节能。
关键词：冷热源；水系统；风系统；防排烟；节能
1、工程概况
本工程位于上海市，呈不规则多边形。建筑总面积15.6万平方米，其中地上建筑面积8.2万平方米，地下建筑面积7.4万平方米。最大建筑高度56.10米。属于一类高层。建筑耐火等级为一级。抗震设防烈度 7度。
地下共四层，总深度21.8米，地下一、二层为商业、餐饮、影院、设备用房、非机动车库及货运通道；地下三、四层为汽车库及人防。地上一、二层为商业、餐饮；三层及以上为办公。
2、室内外设计参数
2.1室外设计参数
夏季：空调计算干球温度： 34.4 ℃ 空调计算湿球温度：27.9 ℃
冬季：空调计算干球温度： -2.2 ℃ 空调计算相对湿度： 75%
2.2室内设计参数
3、空调冷热源设计
3.1 空调冷热负荷
3.2 冷热源系统
根据业态，商业、办公、影院、幼儿园分别设置独立冷热源。
1）商业与办公共用冷冻机房，冷冻机房位于地下四层，冷水机组、管路系统独立运行。冷却塔置于塔楼屋面。热源为燃气真空热水锅炉，锅炉设置于十二层屋顶锅炉房。冷冻水供回水温度为 6/12℃，冷却水供回水温度为37/32℃。热水供回水温度为 60/50℃。
2）影院采用风冷热泵机组。夏季制冷，冬季供热。冷冻水供回水温度为 7/12℃，热水供回水温度为45/40℃。
3）幼儿园设置独立分体空调系统。
4）一层便利店设置独立分体空调；消防控制室、网络机房设置独立分体空调。
3.3冷热源配置：
1）办公冷热源：设2台850RT离心机组+1台412RT螺杆机组；设2台2.1MW冷凝式真空热水锅炉。
2）商业冷热源：设3台1050RT离心机组；设2台2.8MW冷凝式真空热水锅炉。
3）影院冷热源：设2台165RT风冷热泵机组（预留冷、热源以及膨胀水箱定压补水）。
4、空调水系统
4.1办公、商业：空调水系统为冷热合用的两管制系统；
4.2空调冷冻水系统采用一次泵变流量系统，。通过系统供回水管间设置的压差旁通控制阀调节控制水泵运行转速，在保证用户侧流量需要的前提下节省水泵运行能耗；旁通调节阀的设计流量为各台冷水机组允许的最小流量中的最大值；
4.3空调水系统立管异程，水平同程；水系统管路主要分支处设置静态平衡阀，调节各环路水力平衡；
4.4采用真空排气定压机组对水系统进行膨胀、定压、补水及系统排气。
5、空调风系统
5.1餐饮、商业公共区域、办公大堂等采用低速单风道全空气系统，空气处理机组设于空调机房内。
5.2气流组织为上送上回或侧送顶回。送风口采用方形散流器或球形喷口，回风口采用单层百叶风口。
5.3办公室设风机盘管加新风系统。
6、通风与防排烟设计
6.1通风
城市综合体通常进深大，业态复杂，房间自然通风换气受外立面影响较大，往往效果极差。该项目主要采取以下通风措施：全空气空调系统具有可变新风比功能，所有全空气系统的最大新风比应不低于50%。同时设置排风系统，排风风机变频控制，与空调新风量变化相适应，以维持风量平衡。
35KV变压器室、变电所设置机械排风兼气体灭火后排风、机械补风系统。排风量按消除设备发热量计算；补风量按排风量的80%计算。事故排风换气次数，按不小于12次/小时计算。事故风机分别在室内、外便于操作的地点设置电器开关。当气体灭火动作时，应同时电动关闭排风和补风机上的电动风阀，气体灭火作用后可在室外启动排风机（排风机为应急电源）排出余留灭火气体。
3）地下餐饮隔油间设机械排风系统，换气次数按15次/h计算。设置独立排风竖井。
4）垃圾房设机械排风系统，换气次数按15次/h计算，排风经除臭装置处理后通过竖井高空排放。
5）公共衛生间设置机械排风系统，排风换气次数15次/h，通过竖井经屋顶高空排放。
6）冷冻机房设机械排风、事故排风系统，换气次数分别按6次/h和12次/h。风机选择高效双速混流风机，平时低转速运行，发生事故时高速运行。事故通风机分别在机房内外便于操作的地方设置电器开关，由工质泄漏控制器监测报警并连锁启动事故排风系统。
6.2排油烟
根据环评报告以及业主要求，各商业餐饮厨房间均设置独立的油烟净化器、排油烟风机、事故排风风机、补风风机以及井道，井道内衬不锈钢板，经过处理的油烟通过独立排油烟竖井高空排放。
6.3防排烟
1）防排烟系统设计按现行的防火规范和上海市防排烟技术规程执行。对不具备自然排烟条件的防烟楼梯间、合用前室、消防电梯前室设置机械加压送风系统，防烟楼梯间加压送风口采用自垂式单层百叶风口，每2～3层设置。合用前室、前室加压送风口采用常闭型多叶送风口，每层设置，火灾时开启着火层的多叶送风口。
2）中庭排烟量按热释放量计算。
3）影院排烟量按单位排烟量90m3/（h.m2）和换气次数13次/h计算，取两者中的最大值。各影院设置消防补风系统，消防补风量不小于排烟量的50%。
4）汽车库设机械排风兼排烟系统，排烟量不小于《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》的规定要求。设平时补风兼消防补风系统，消防补风量不小于排烟量的50%。由于地下层汽车坡道较长，坡道另设机械排烟系统，风机排烟量同汽车库排烟量并保证排烟口距最远点的距离不超过30m。 5）地下商业、餐饮每个防火分区均设置消防补风系统，消防补风风机设置于专用机房内。消防补风量不小于排烟量的50%。
7.空调自控
7.1空调冷热源系统
冷热源机组、空调循环水泵、冷却塔及水管路上的电动阀门等纳入空调能源管理系统，作为楼宇自控系统（BAS）的一个子系统接入其中，并将管路上采集到的温度、流量、压力、功率等数据进行归纳、分析和整理，结合空调负荷预测分析，对监控对象的运行做优化管理，以达到节能的目的。
7.2空调末端
组合式空调箱新、回风管上设电动风阀及温湿度传感器，空调自控系统设定多工况运行模式，对风机、电动风阀、电动二通调节阀实现有效控制，并在适宜的室外气象条件下，利用室外新风降低室内的热湿负荷。
新风处理机组回水管上设置电动两通调节阀，根据送风温度与设定值的差值控制电动两通调节阀的开度。
风机盘管设三速开关控制，就地控制风机启停和风量；回水管上设置电动两通阀，由室温控制器控制电动两通阀的开闭。
8.空调系统节能
8.1空调供回水温差由常规的5℃提高到6℃，经分析，在该设计温度下冷水机组运行效能、风机盘管供冷能力变化不大，而水系统流量较之温差5℃温差系统减少20%，节省了水泵的输送能耗和系统的运行费用。
8.2根据功能分区的不同特点，采用不同的空调形式。全空气系统均能实现50%全新风运行，过渡季节充分利用室外新风，在保证人员活动区域热舒适的同时，实现系统节能运行。
8.3在人员密度相对较大且变化较大的房间，采用新风需求控制。根据室内CO2浓度检测值，实现最小新风比或最小新风量控制。
8.4冷水机组制冷系数COP值、综合性能系数IPLV值、电冷源综合制冷性能系数SCOP值、燃气锅炉的额定热效率、平时使用的通风、空调系统风机单位风量耗功率均满足现行公共建筑节能设计标准要求。
9.环保措施
9.1锅炉烟气通过烟囱高空排放，满足环保要求；
9.2厨房排油烟经油烟净化器过滤达标后高空排放；
9.3垃圾房排风经除臭处理后高空排放；
9.4.空调、通风、制冷设备采用低噪声设备，并设减震、消声措施。
10.设计体会
10.1在方案阶段，就一次泵变流量系统、二级泵系统进行过对比。通过经济、技术对比分析，一次泵变流量与传统的空调冷水一次泵系统与二次泵系统相比较，具有以下优点：
1）取消了二次泵系统中的二级泵与相应零配件、减振器、启动器、电线、控制器等因而减少了空调冷水系统的机房面积和初投资。
2）與一、二次泵系统相比，降低了系统中循环水泵的电耗。原因之一是由于一、二次泵系统中的一级泵通常是大流量低扬程，其固有的效率较低；而一次泵变流量系统中的一级泵均是大流量高扬程的水泵，其固有的效率要高于同等流量低扬程的水泵；原因之二是由于取消了二次泵系统中二级泵消耗在附加零配件（阀门、除污器、变径管、集水器等）上的阻力损失。
3）一、二次泵系统中的一级泵是定流量泵，必须相冷水机组一样分级投入运行，而且其电耗是恒定不变的；而一次泵变流量系统中只配备变流量泵，能根据末端负荷的变化，改变水泵的转速调节负荷侧和冷水机组蒸发器侧的流量，最大限度地降低变频调速水泵的电耗。
4）能够消除一次泵和二次泵系统的“低温综合症”，使冷水机组高效运行。
由于本工程系统各环路阻力相差不大，综合考虑，采用一次泵变流量系统。
10.2一次泵变流量系统具有较大的节能潜力，发展前景十分看好。项目初期应进行充分的技术、经济论证，提出适合本项目的方案。
10.3由于该项目的体型不规则，比较复杂，在总体设计的过程中就按照施工图深度来设计，暖通管井与建筑专业配合了数次。在城市综合体项目的设计过程中，还特别需要设计与业主密切沟通，业态的不确定性，往往造成频繁的修改。餐饮大部分集中在地下层，排油烟竖井每户独立设置，通至屋面排放，应尽量减少对地上房间的影响，必要的时候采取一定的消声措施。
参考文献：
[1]孙一坚 .空调水系统变流量节能控制（续1）：水流量变化对空调系统运行的影响 . 暖通空调，2004，34卷，第7期。
[2]中华人民共和国住房和城乡建设部 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 联合发布，民用建筑供暖通风与空气调节设计规范 GB 50736-2012
[3]于小明. 空调冷水一次泵变流量系统设计要点. 全国暖通空调制冷2010年学术年会资料集
[4]建设部工程质量安全监管司，中国建筑标准设计研究院. 全国民用建筑工程设计技术措施 暖通空调.动力 2009版
关键词：冷热源；水系统；风系统；防排烟；节能
1、工程概况
本工程位于上海市，呈不规则多边形。建筑总面积15.6万平方米，其中地上建筑面积8.2万平方米，地下建筑面积7.4万平方米。最大建筑高度56.10米。属于一类高层。建筑耐火等级为一级。抗震设防烈度 7度。
地下共四层，总深度21.8米，地下一、二层为商业、餐饮、影院、设备用房、非机动车库及货运通道；地下三、四层为汽车库及人防。地上一、二层为商业、餐饮；三层及以上为办公。
2、室内外设计参数
2.1室外设计参数
夏季：空调计算干球温度： 34.4 ℃ 空调计算湿球温度：27.9 ℃
冬季：空调计算干球温度： -2.2 ℃ 空调计算相对湿度： 75%
2.2室内设计参数
3、空调冷热源设计
3.1 空调冷热负荷
3.2 冷热源系统
根据业态，商业、办公、影院、幼儿园分别设置独立冷热源。
1）商业与办公共用冷冻机房，冷冻机房位于地下四层，冷水机组、管路系统独立运行。冷却塔置于塔楼屋面。热源为燃气真空热水锅炉，锅炉设置于十二层屋顶锅炉房。冷冻水供回水温度为 6/12℃，冷却水供回水温度为37/32℃。热水供回水温度为 60/50℃。
2）影院采用风冷热泵机组。夏季制冷，冬季供热。冷冻水供回水温度为 7/12℃，热水供回水温度为45/40℃。
3）幼儿园设置独立分体空调系统。
4）一层便利店设置独立分体空调；消防控制室、网络机房设置独立分体空调。
3.3冷热源配置：
1）办公冷热源：设2台850RT离心机组+1台412RT螺杆机组；设2台2.1MW冷凝式真空热水锅炉。
2）商业冷热源：设3台1050RT离心机组；设2台2.8MW冷凝式真空热水锅炉。
3）影院冷热源：设2台165RT风冷热泵机组（预留冷、热源以及膨胀水箱定压补水）。
4、空调水系统
4.1办公、商业：空调水系统为冷热合用的两管制系统；
4.2空调冷冻水系统采用一次泵变流量系统，。通过系统供回水管间设置的压差旁通控制阀调节控制水泵运行转速，在保证用户侧流量需要的前提下节省水泵运行能耗；旁通调节阀的设计流量为各台冷水机组允许的最小流量中的最大值；
4.3空调水系统立管异程，水平同程；水系统管路主要分支处设置静态平衡阀，调节各环路水力平衡；
4.4采用真空排气定压机组对水系统进行膨胀、定压、补水及系统排气。
5、空调风系统
5.1餐饮、商业公共区域、办公大堂等采用低速单风道全空气系统，空气处理机组设于空调机房内。
5.2气流组织为上送上回或侧送顶回。送风口采用方形散流器或球形喷口，回风口采用单层百叶风口。
5.3办公室设风机盘管加新风系统。
6、通风与防排烟设计
6.1通风
城市综合体通常进深大，业态复杂，房间自然通风换气受外立面影响较大，往往效果极差。该项目主要采取以下通风措施：全空气空调系统具有可变新风比功能，所有全空气系统的最大新风比应不低于50%。同时设置排风系统，排风风机变频控制，与空调新风量变化相适应，以维持风量平衡。
35KV变压器室、变电所设置机械排风兼气体灭火后排风、机械补风系统。排风量按消除设备发热量计算；补风量按排风量的80%计算。事故排风换气次数，按不小于12次/小时计算。事故风机分别在室内、外便于操作的地点设置电器开关。当气体灭火动作时，应同时电动关闭排风和补风机上的电动风阀，气体灭火作用后可在室外启动排风机（排风机为应急电源）排出余留灭火气体。
3）地下餐饮隔油间设机械排风系统，换气次数按15次/h计算。设置独立排风竖井。
4）垃圾房设机械排风系统，换气次数按15次/h计算，排风经除臭装置处理后通过竖井高空排放。
5）公共衛生间设置机械排风系统，排风换气次数15次/h，通过竖井经屋顶高空排放。
6）冷冻机房设机械排风、事故排风系统，换气次数分别按6次/h和12次/h。风机选择高效双速混流风机，平时低转速运行，发生事故时高速运行。事故通风机分别在机房内外便于操作的地方设置电器开关，由工质泄漏控制器监测报警并连锁启动事故排风系统。
6.2排油烟
根据环评报告以及业主要求，各商业餐饮厨房间均设置独立的油烟净化器、排油烟风机、事故排风风机、补风风机以及井道，井道内衬不锈钢板，经过处理的油烟通过独立排油烟竖井高空排放。
6.3防排烟
1）防排烟系统设计按现行的防火规范和上海市防排烟技术规程执行。对不具备自然排烟条件的防烟楼梯间、合用前室、消防电梯前室设置机械加压送风系统，防烟楼梯间加压送风口采用自垂式单层百叶风口，每2～3层设置。合用前室、前室加压送风口采用常闭型多叶送风口，每层设置，火灾时开启着火层的多叶送风口。
2）中庭排烟量按热释放量计算。
3）影院排烟量按单位排烟量90m3/（h.m2）和换气次数13次/h计算，取两者中的最大值。各影院设置消防补风系统，消防补风量不小于排烟量的50%。
4）汽车库设机械排风兼排烟系统，排烟量不小于《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》的规定要求。设平时补风兼消防补风系统，消防补风量不小于排烟量的50%。由于地下层汽车坡道较长，坡道另设机械排烟系统，风机排烟量同汽车库排烟量并保证排烟口距最远点的距离不超过30m。 5）地下商业、餐饮每个防火分区均设置消防补风系统，消防补风风机设置于专用机房内。消防补风量不小于排烟量的50%。
7.空调自控
7.1空调冷热源系统
冷热源机组、空调循环水泵、冷却塔及水管路上的电动阀门等纳入空调能源管理系统，作为楼宇自控系统（BAS）的一个子系统接入其中，并将管路上采集到的温度、流量、压力、功率等数据进行归纳、分析和整理，结合空调负荷预测分析，对监控对象的运行做优化管理，以达到节能的目的。
7.2空调末端
组合式空调箱新、回风管上设电动风阀及温湿度传感器，空调自控系统设定多工况运行模式，对风机、电动风阀、电动二通调节阀实现有效控制，并在适宜的室外气象条件下，利用室外新风降低室内的热湿负荷。
新风处理机组回水管上设置电动两通调节阀，根据送风温度与设定值的差值控制电动两通调节阀的开度。
风机盘管设三速开关控制，就地控制风机启停和风量；回水管上设置电动两通阀，由室温控制器控制电动两通阀的开闭。
8.空调系统节能
8.1空调供回水温差由常规的5℃提高到6℃，经分析，在该设计温度下冷水机组运行效能、风机盘管供冷能力变化不大，而水系统流量较之温差5℃温差系统减少20%，节省了水泵的输送能耗和系统的运行费用。
8.2根据功能分区的不同特点，采用不同的空调形式。全空气系统均能实现50%全新风运行，过渡季节充分利用室外新风，在保证人员活动区域热舒适的同时，实现系统节能运行。
8.3在人员密度相对较大且变化较大的房间，采用新风需求控制。根据室内CO2浓度检测值，实现最小新风比或最小新风量控制。
8.4冷水机组制冷系数COP值、综合性能系数IPLV值、电冷源综合制冷性能系数SCOP值、燃气锅炉的额定热效率、平时使用的通风、空调系统风机单位风量耗功率均满足现行公共建筑节能设计标准要求。
9.环保措施
9.1锅炉烟气通过烟囱高空排放，满足环保要求；
9.2厨房排油烟经油烟净化器过滤达标后高空排放；
9.3垃圾房排风经除臭处理后高空排放；
9.4.空调、通风、制冷设备采用低噪声设备，并设减震、消声措施。
10.设计体会
10.1在方案阶段，就一次泵变流量系统、二级泵系统进行过对比。通过经济、技术对比分析，一次泵变流量与传统的空调冷水一次泵系统与二次泵系统相比较，具有以下优点：
1）取消了二次泵系统中的二级泵与相应零配件、减振器、启动器、电线、控制器等因而减少了空调冷水系统的机房面积和初投资。
2）與一、二次泵系统相比，降低了系统中循环水泵的电耗。原因之一是由于一、二次泵系统中的一级泵通常是大流量低扬程，其固有的效率较低；而一次泵变流量系统中的一级泵均是大流量高扬程的水泵，其固有的效率要高于同等流量低扬程的水泵；原因之二是由于取消了二次泵系统中二级泵消耗在附加零配件（阀门、除污器、变径管、集水器等）上的阻力损失。
3）一、二次泵系统中的一级泵是定流量泵，必须相冷水机组一样分级投入运行，而且其电耗是恒定不变的；而一次泵变流量系统中只配备变流量泵，能根据末端负荷的变化，改变水泵的转速调节负荷侧和冷水机组蒸发器侧的流量，最大限度地降低变频调速水泵的电耗。
4）能够消除一次泵和二次泵系统的“低温综合症”，使冷水机组高效运行。
由于本工程系统各环路阻力相差不大，综合考虑，采用一次泵变流量系统。
10.2一次泵变流量系统具有较大的节能潜力，发展前景十分看好。项目初期应进行充分的技术、经济论证，提出适合本项目的方案。
10.3由于该项目的体型不规则，比较复杂，在总体设计的过程中就按照施工图深度来设计，暖通管井与建筑专业配合了数次。在城市综合体项目的设计过程中，还特别需要设计与业主密切沟通，业态的不确定性，往往造成频繁的修改。餐饮大部分集中在地下层，排油烟竖井每户独立设置，通至屋面排放，应尽量减少对地上房间的影响，必要的时候采取一定的消声措施。
参考文献：
[1]孙一坚 .空调水系统变流量节能控制（续1）：水流量变化对空调系统运行的影响 . 暖通空调，2004，34卷，第7期。
[2]中华人民共和国住房和城乡建设部 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 联合发布，民用建筑供暖通风与空气调节设计规范 GB 50736-2012
[3]于小明. 空调冷水一次泵变流量系统设计要点. 全国暖通空调制冷2010年学术年会资料集
[4]建设部工程质量安全监管司，中国建筑标准设计研究院. 全国民用建筑工程设计技术措施 暖通空调.动力 2009版