超高層商業(yè)綜合體暖通空調(diào)設(shè)計要點

黃伯平,尹紅海,崔 軍,平士林,尹國棟

(1.和昌地產(chǎn)(集團)華東區(qū)規(guī)劃設(shè)計中心,南京 210029; 2.南京仁恒置業(yè)有限公司,南京 210012)

超高層商業(yè)綜合體暖通空調(diào)設(shè)計要點

黃伯平1,尹紅海2,崔 軍2,平士林2,尹國棟2

(1.和昌地產(chǎn)(集團)華東區(qū)規(guī)劃設(shè)計中心,南京 210029; 2.南京仁恒置業(yè)有限公司,南京 210012)

該文以超高層商業(yè)綜合體的暖通空調(diào)設(shè)計為研究對象,在總結(jié)若干獲獎的暖通空調(diào)工程優(yōu)秀設(shè)計的基礎(chǔ)之上,對設(shè)計指標(biāo)、空調(diào)冷熱源、空調(diào)水系統(tǒng)、空調(diào)方式、通風(fēng)系統(tǒng)等進行了系統(tǒng)闡述。

超高層; 商業(yè)綜合體; 設(shè)計指標(biāo); 冷熱源; 空調(diào)水系統(tǒng); 空調(diào)方式; 通風(fēng)

近年來,隨城鎮(zhèn)化的深入,一大批超高層商業(yè)綜合體(指建筑高度在100 m以上,具有辦公、公寓、酒店等業(yè)態(tài)的建筑綜合體)等公建項目如雨后春筍拔地而起。不同于一般項目的是,此類項目暖通空調(diào)系統(tǒng)的復(fù)雜性對設(shè)計單位、建設(shè)單位都提出了較高的技術(shù)水平要求。暖通空調(diào)系統(tǒng)如何設(shè)計既能滿足功能需求,又能最大限度地減少未來租戶、住戶、物業(yè)管理公司及酒店管理公司提出的修改調(diào)整已經(jīng)成為一個急需解決的問題。

該文正是在此背景下,在總結(jié)歷年獲得“中國建筑學(xué)會暖通空調(diào)優(yōu)秀設(shè)計獎”的若干精品工程[1-4]的基礎(chǔ)之上,結(jié)合超高層建筑的相關(guān)規(guī)劃設(shè)計特點編寫而成。

1 設(shè)計參數(shù)、設(shè)計指標(biāo)

1.1 室內(nèi)外設(shè)計參數(shù)

室外設(shè)計參數(shù)應(yīng)根據(jù)項目所在城市,在相關(guān)的設(shè)計手冊[5]中進行選擇。若手冊中沒有該城市,按相鄰的城市確定。

室內(nèi)設(shè)計參數(shù)需滿足物業(yè)管理公司、酒店管理公司及銷售公司等相關(guān)部門的要求,同時應(yīng)滿足國家相關(guān)規(guī)范的要求。在資料缺乏的情況下,可按文中表1、表2中的指標(biāo)進行設(shè)計。

1.2 暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計指標(biāo)

1)辦公、公寓空調(diào)設(shè)計指標(biāo):見表1。2)酒店空調(diào)設(shè)計指標(biāo):見表2。

2 空調(diào)冷熱源

2.1 空調(diào)冷熱源形式

超高層綜合體宜采用中央空調(diào)系統(tǒng),相對集中設(shè)置中央冷熱源。除項目整體為業(yè)主自持物業(yè)外,辦公與商業(yè)空調(diào)冷熱源系統(tǒng)宜分開獨立設(shè)置。高區(qū)的業(yè)態(tài)形式如果相對獨立(如出售型公寓)時,可單獨設(shè)置冷熱源設(shè)備,例如采用風(fēng)冷多聯(lián)機或風(fēng)冷熱泵機組等。酒店根據(jù)經(jīng)營方要求,一般宜單獨設(shè)置獨立運行的冷熱源系統(tǒng)。

2.2 空調(diào)冷源技術(shù)要點

各功能區(qū)域應(yīng)采用獨立的冷源以便于運營管理及計量。在不影響運營管理、有利于節(jié)省運行費用的情況下,可考慮某些功能區(qū)域合用冷源。冷源宜采用水冷形式冷水機組。當(dāng)個別區(qū)域(如影院等)運營時間不同或負荷比例較小時,可個別采用風(fēng)冷形式冷水機組。各冷源系統(tǒng)冷水機組應(yīng)不少于2臺,根據(jù)部分冷負荷情況宜設(shè)置一臺小冷機,保證低負荷工況下系統(tǒng)能穩(wěn)定、經(jīng)濟運行。

冷凍、冷卻水泵要求設(shè)置備用泵。對于有大面積內(nèi)區(qū)需要冬季供冷、同時內(nèi)區(qū)大面積采用風(fēng)機盤管系統(tǒng)時,在室外環(huán)境氣候條件許可的情況下應(yīng)設(shè)置冷卻塔免費供冷系統(tǒng)。冷源系統(tǒng)宜靠近服務(wù)區(qū)域,在設(shè)備運輸、檢修、冷卻塔設(shè)置等滿足條件的前提下可考慮設(shè)置于樓上設(shè)備機房內(nèi),并采取必要的減震、降噪措施。冷卻塔需根據(jù)建筑條件合理布置,尤其對于裙房面積較小的項目,冷卻塔的安裝位置需在方案設(shè)計階段就重點關(guān)注。

2.3 空調(diào)熱源技術(shù)要點

優(yōu)先考慮市政熱源;如無市政熱源的情況下,可考慮油氣兩用熱水鍋爐供熱。結(jié)合動力專業(yè)的系統(tǒng)進行設(shè)置,每組換熱系統(tǒng)設(shè)置的換熱器應(yīng)不少于2臺;應(yīng)盡量減少換熱級數(shù)。

2.4 冷卻水系統(tǒng)技術(shù)要點

對酒店和有全年內(nèi)區(qū)供冷運行要求的場所,系統(tǒng)應(yīng)考慮冬季運行情況:如當(dāng)?shù)丨h(huán)境氣候條件許可的情況下,可考慮在制冷機房內(nèi)設(shè)置冷卻塔供冷板式換熱器(水側(cè)節(jié)能器),在冬季以冷卻塔內(nèi)的水作為冷源,為建筑的內(nèi)區(qū)提供空調(diào)冷凍水。冷卻塔補水宜與消防水合用水池,使消防水能夠得到循環(huán)和更新,避免消防水由于長時間得不到更新而水質(zhì)變壞,延長消防水池的清洗周期,達到節(jié)水和節(jié)約維護成本的目的。

對于嚴寒地區(qū),冬季運行的冷卻塔應(yīng)設(shè)置防凍加熱措施,室外水管設(shè)電伴熱;其余不運行的則考慮冷卻水排空處理,并在管路上預(yù)留必要的排水閥門。

冷卻水系統(tǒng)應(yīng)考慮低處排水位置。冷卻水系統(tǒng)應(yīng)考慮設(shè)置水質(zhì)穩(wěn)定措施,如設(shè)置自動加壓和旁濾設(shè)施。

3 空調(diào)水系統(tǒng)

3.1 空調(diào)水系統(tǒng)形式

除較為特殊的熱帶和嚴寒地區(qū)外,存在較大進深(超過9 m)空間的甲級寫字樓、四星級以上酒店等項目,空調(diào)水系統(tǒng)考慮采用四管制系統(tǒng),辦公區(qū)域內(nèi)可考慮兩管制全年供冷。

3.2 空調(diào)水系統(tǒng)技術(shù)要點

1)充分考慮水泵變頻節(jié)能設(shè)計,如一次泵變流量系統(tǒng)、熱水循環(huán)泵變頻控制等措施。

2)水溫設(shè)置:考慮到階梯換熱的情況,超高層項目空調(diào)冷凍水供水溫度需要適當(dāng)降低,一次冷凍水宜采用5.5～6.0℃供水溫度;而是否采用大溫差供水,需要根據(jù)項目具體冷源設(shè)備配置進行充分的技術(shù)經(jīng)濟分析后決定?？照{(diào)冷水供回水平均溫度應(yīng)低于10℃?？照{(diào)熱水供回水溫度宜采用60/50℃。

3)空調(diào)冷熱水系統(tǒng)承壓及豎向分區(qū):空調(diào)冷熱水系統(tǒng)應(yīng)利用建筑中間避難/設(shè)備層的設(shè)置,通過設(shè)置換熱器進行合理的壓力分區(qū)。在滿足各分區(qū)設(shè)備承壓需求的前提下,盡量減少換熱級數(shù),采用同級多組的形式(如在中間設(shè)備層分別設(shè)置中高區(qū)、高區(qū)的換熱裝置,通過適當(dāng)增加高區(qū)換熱設(shè)備承壓的方式,保證中高區(qū)、高區(qū)末端設(shè)備承壓要求)。各分區(qū)空調(diào)末端設(shè)備、管道承壓應(yīng)控制在1.6 MPa以下,一般宜按25～30層左右劃分一個壓力分區(qū)。冷熱源機房設(shè)備承壓原則上宜控制在1.6 MPa以下,考慮合理分區(qū)的情況下不宜超過2.0 MPa。

4)平衡方式:若系統(tǒng)采用四管制水系統(tǒng),冷、熱水泵要求獨立設(shè)置?？照{(diào)水系統(tǒng)宜采用異程布置,并采取必要的水力平衡措施?？照{(diào)/新風(fēng)機組和風(fēng)機盤管宜單獨設(shè)置立管。樓層水平支管設(shè)置靜態(tài)平衡閥,空調(diào)/新風(fēng)機組設(shè)動態(tài)平衡電動調(diào)節(jié)閥。空調(diào)末端系統(tǒng)不安裝、毛坯交樓時,風(fēng)機盤管樓層水平支管設(shè)置自力式壓差控制閥。

5)定壓方式:盡量采用開式膨脹水箱定壓。在水壓允許的條件下,空調(diào)冷熱水系統(tǒng)可共用膨脹水箱。6)水處理措施:采用自動投藥化學(xué)水處理方式,并設(shè)置自動排氣設(shè)施。

4 空調(diào)方式

4.1 各功能空間末端空調(diào)形式

超高層項目的大空間區(qū)域如酒店/辦公大堂、酒店宴會廳等,應(yīng)采用全空氣定風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng);人員密集場所,也可考慮機組變風(fēng)量控制。對于客房、電梯廳、附屬用房等小空間區(qū)域,采用風(fēng)機盤管加新風(fēng)系統(tǒng)。出售型公寓宜按戶設(shè)置風(fēng)冷戶式多聯(lián)機系統(tǒng),北方寒冷地區(qū)冬季可考慮采用地板采暖系統(tǒng)。具體見表3。

4.2 空調(diào)方式選取技術(shù)要點

空調(diào)系統(tǒng)不應(yīng)跨越物業(yè)管理的界面,各使用功能區(qū)域內(nèi)的空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)按各使用區(qū)域的運營特點合理劃分。采用全空氣系統(tǒng)時,系統(tǒng)應(yīng)按區(qū)域劃分,各空調(diào)區(qū)末端空調(diào)系統(tǒng)各自獨立。過渡季和冬季應(yīng)充分考慮利用室外新風(fēng)作免費冷源供冷,系統(tǒng)應(yīng)能結(jié)合新風(fēng)焓值控制,利用室外新風(fēng)供冷,通過加大新風(fēng)實現(xiàn)可調(diào)新風(fēng)比運行。對于風(fēng)機盤管加新風(fēng)系統(tǒng),新風(fēng)機組應(yīng)按大的功能區(qū)和業(yè)態(tài)分區(qū)設(shè)置,并考慮新風(fēng)熱回收節(jié)能設(shè)計。

全空氣空調(diào)機組采用組合式空氣處理機組,各功能段包括風(fēng)機段、盤管段、回風(fēng)段、粗中效過濾段(過濾段采用可拆洗的板式過濾器,條件允許時可考慮采用電子空氣凈化裝置替代中效過濾器提高空氣品質(zhì))、加濕段等。

此外,影院等考慮預(yù)留相關(guān)空調(diào)室外機組設(shè)置、空調(diào)熱水主管道至指定位置、并配合建筑預(yù)留通風(fēng)空調(diào)機房等條件。具體系統(tǒng)形式與運營公司協(xié)商確定。

靠近建筑外區(qū)的衛(wèi)生間要求考慮設(shè)置風(fēng)機盤管。電梯機房、消防控制室、弱電機房等設(shè)置獨立的分體空調(diào)器。

4.3 租戶IT機房24 h空調(diào)系統(tǒng)

辦公樓標(biāo)準樓層預(yù)留租戶24 h機房冷卻水系統(tǒng),以便向設(shè)置樓層計算機房的租戶提供機房水冷式獨立冷源空調(diào)機組所需的冷卻水。

對于出租型寫字樓,租戶IT機房的空調(diào)負荷的準確數(shù)值不易確定,在設(shè)計階段可按如下原則預(yù)留冷卻水用量:

1)每層租戶電腦房面積按本層建筑面積10%計算; 2)每個租戶電腦房冷負荷指標(biāo)按400 W/m2計算; 3)冷卻塔散熱量為電腦房總冷負荷1.3倍; 4)同時使用系數(shù)按0.3～0.5計算。

條件允許情況下,長江及以南地區(qū)宜采用閉式冷卻塔供水;北方地區(qū)宜采用開式冷卻塔,為保證末端系統(tǒng)水質(zhì)要求,用戶側(cè)須經(jīng)過板式換熱器換熱后提供二次循環(huán)冷卻水。

5 通風(fēng)系統(tǒng)

通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)置應(yīng)滿足空間內(nèi)的排熱、排濕、排污染物的需求。通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)置需結(jié)合防排煙系統(tǒng)、應(yīng)急通風(fēng)系統(tǒng)進行統(tǒng)一的考慮。各區(qū)域、機房的通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)各自獨立。機房、衛(wèi)生間、廚房等要求設(shè)置直流式機械通風(fēng)系統(tǒng),具體指標(biāo)見表4。

其中,地下車庫通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)盡量與消防排煙、補風(fēng)系統(tǒng)兼用。通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)機宜采用兩臺雙速風(fēng)機運行方式,根據(jù)車庫區(qū)域內(nèi)的一氧化碳濃度進行控制。車庫宜采用誘導(dǎo)式通風(fēng)系統(tǒng)。

6 其 他

節(jié)能環(huán)保:冷媒的種類和填充量要求滿足LEED認證的要求,建議采用R-134a、R-245fa、R-407C、R-410A等環(huán)保冷媒,推薦采用CO2、NH3、丙烷等天然制冷劑。入住前常用區(qū)域的空調(diào)空氣過濾器應(yīng)采用過濾效率大于MERV為13的過濾介質(zhì)。供風(fēng)和回風(fēng)處都要安裝過濾器。

在南方等夏季負荷較高的地區(qū),根據(jù)當(dāng)?shù)啬茉凑摺⒎骞入妰r、能源緊缺狀況和設(shè)備系統(tǒng)特點等比較選擇,建議在地區(qū)峰谷電價比高于3的項目上采用冰蓄冷系統(tǒng)。對于有電力、供冷、供熱(包括供熱水)三種需求,并且天然氣比較充足的區(qū)域可以采用分布式熱電冷聯(lián)供系統(tǒng)。

7 結(jié) 語

在超高層商業(yè)綜合體建筑中,機電系統(tǒng)的合理設(shè)置至關(guān)重要。該文總結(jié)了超高層商業(yè)綜合體暖通空調(diào)設(shè)計中的一些共性的、基本的要求,闡述了在進行此類項目暖通空調(diào)設(shè)計時可供選擇的設(shè)計指標(biāo)及系統(tǒng)設(shè)置,對類似項目的暖通空調(diào)設(shè)計具有較好的借鑒意義。

[1] 中國建筑學(xué)會暖通空調(diào)分會.暖通空調(diào)工程優(yōu)秀設(shè)計圖集1[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2007.

[2] 中國建筑學(xué)會暖通空調(diào)分會.暖通空調(diào)工程優(yōu)秀設(shè)計圖集2[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2010.

[3] 中國建筑學(xué)會暖通空調(diào)分會.暖通空調(diào)工程優(yōu)秀設(shè)計圖集3[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2012.

[4] 中國建筑學(xué)會暖通空調(diào)分會.暖通空調(diào)工程優(yōu)秀設(shè)計圖集4[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2014.

[5] 陸耀慶.實用供熱空調(diào)設(shè)計手冊(第二版)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2008.

[6] 潘云鋼.高層民用建筑空調(diào)設(shè)計[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1999.

Main Points of HVAC Design of Ultrahigh-rise Commercial Complex Buildings

HUANG Bo-ping1,YIN Hong-hɑi2,CUI Jun2,PING Shi-lin2,YIN Guo-dong2
(1.Hechang Real Estate(Group)East Division Planning and Design Center,Nanjing 210029,China; 2.Nanjing Yanlord Real Estate Ltd,Nanjing 210012,China)

HVAC design of ultrahigh-rise commercial complex buildings is the research object,basis in summarizing of a lot of award-winning excellent HVAC designs.The design quotas,cold and heating sources,air conditioning water system,air conditioning modes,the ventilation system are systematically elaborated.

ultrahigh-rise; commercial complex building; design quotas; cold and heating sources; air conditioning water system; air conditioning modes;ventilation

2014-05-17.

黃伯平(1981-),工程師.E-mail:wshbp@126.com

10.3963/j.issn.1674-6066.2014.04.030