阮秀英

上海同大規(guī)劃建筑設(shè)計有限公司

1 工程概況

臨沂市民中心項目位于臨沂市北城新區(qū)北京路中段南側(cè)，蘭亭巷北，府前路東，算圣路西，基地西面為五洲湖，西北角鄰市府大樓。

整個建筑為一棟東西向長193.5 9m；南北向進(jìn)深80.40 m的矩形建筑。大樓西側(cè)為地上六層；東側(cè)為疊落式，七到十八層，每四層一跌落。地下一層，局部有夾層。建筑的總建筑面積為16萬m2，建筑的總高度為83.1 m，其中地上建筑面積11萬m2，地下建筑面積：4.5萬m2?；貎?nèi)的主體建筑為一棟6～18層的高層公共建筑，并附帶有一個局部為二層的地下室。

高層公共建筑主要功能為市民服務(wù)中心和行政服務(wù)的辦事機構(gòu)，地下室主要功能為小汽車停車庫和職工餐廳、電影院及設(shè)備房。

2 通風(fēng)空調(diào)冷熱源系統(tǒng)的特點

2.1 空調(diào)冷熱源系統(tǒng)設(shè)計

本工程有舒適性要求的空間，設(shè)置冷暖中央空調(diào)系統(tǒng)。根據(jù)建筑物的平面布局、功能特點和業(yè)主要求，1～6層裙房空調(diào)系統(tǒng)冷暖主機形式采取如下方案：

中央空調(diào)冷、熱源，采用2臺650RT的水冷離心式冷水機組，置于地下空調(diào)冷熱源主機房內(nèi)，和2臺293RT風(fēng)冷熱泵式冷水機，置于西六層屋面上，提供室內(nèi)夏季空調(diào)系統(tǒng)所需的冷凍水（7/12 ℃）；冬季空調(diào)系統(tǒng)所需的暖水（60/45 ℃），由城市集中供熱網(wǎng)提供熱源經(jīng)換熱器轉(zhuǎn)換（市政熱源供回水溫度為80/60 ℃），空調(diào)冷熱源主機房內(nèi)設(shè)有2臺4900 kW的熱交換機組。

空調(diào)水系統(tǒng)側(cè)采用兩管制一次泵變流量系統(tǒng)。

空調(diào)機組冷熱源側(cè)采用冷水機組臺數(shù)控制和二通電動閥壓差旁通，空調(diào)熱源的換熱系統(tǒng)設(shè)置氣候補償器。

冷、熱源主機，結(jié)合冷（暖）循環(huán)水泵、冷卻水泵、冷卻塔、閉式膨脹水罐、電子式水處理器、電磁式流量計、壓力表、溫度計、各供（回）水支管、平衡溫控閥門及末端空調(diào)設(shè)備等，構(gòu)成了完整的中央空調(diào)系統(tǒng)。

7～18 層塔樓采用直接蒸發(fā)式變冷媒空調(diào)系統(tǒng)。值班室、消防監(jiān)控室、電梯機房等，采用直接蒸發(fā)式變冷媒空調(diào)系統(tǒng)或獨立的單元式空調(diào)機。

2.2 室內(nèi)空調(diào)末端系統(tǒng)設(shè)計

本工程設(shè)計的中央空調(diào)系統(tǒng)部分，在空調(diào)冷（暖）媒介為冷（暖）水的前提下，室內(nèi)空調(diào)末端設(shè)備根據(jù)不同的場合采用不同的形式。

大型公共空間，采用集中式全空氣空調(diào)系統(tǒng)，設(shè)有空調(diào)機房，由集中的空調(diào)箱、送（回）風(fēng)管、新（排）風(fēng)管和散布的各種風(fēng)口配件等組成；空調(diào)氣流形式采用頂送散流器送風(fēng)口，回風(fēng)口集中設(shè)在空調(diào)機房側(cè)墻面上，加上外墻防水新風(fēng)口和室內(nèi)百葉排風(fēng)口，構(gòu)成完整的公共空間氣流組織形態(tài)。

小型單獨的空間，采用半集中式空調(diào)系統(tǒng)，各層分別設(shè)有集中的新風(fēng)空調(diào)機組及新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)，分室設(shè)置變風(fēng)量空調(diào)器或風(fēng)機盤管，并設(shè)有新風(fēng)風(fēng)管和各種風(fēng)口配件等；采用平頂門鉸百葉濾網(wǎng)回風(fēng)口和散流器等，構(gòu)成各自空間的氣流組織形態(tài)。

2.3 空調(diào)控制方式

本大樓設(shè)置樓宇自控系統(tǒng)（BAS），統(tǒng)籌控制空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備的啟停和運轉(zhuǎn)情況。采用分散控制，集中中央監(jiān)視方式（用中央監(jiān)視盤進(jìn)行啟?！けO(jiān)視·計測·設(shè)定變更等操作）為提高運轉(zhuǎn)效率，采用DDC（直接數(shù)據(jù)控制）方式對各空調(diào)設(shè)備進(jìn)行自動控制管理。空調(diào)機組可根據(jù)負(fù)荷變化自動調(diào)節(jié)供冷（暖）量，空調(diào)末端設(shè)備可以由溫控器調(diào)節(jié)冷量的需要，從而節(jié)約能量。集中式中央空調(diào)系統(tǒng)可采用全新風(fēng)運行，以利用自然能源。

3 通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計過程中遇到的問題總結(jié)及改進(jìn)

3.1 冷熱源系統(tǒng)選擇問題

在方案階段，1～6層裙房空調(diào)系統(tǒng)冷暖主機形式剛開始采取如下方案：

中央空調(diào)冷源，方案一：采用4臺500RT的水冷離心式冷水機組，置于地下空調(diào)冷熱源主機房內(nèi)，提供室內(nèi)夏季空調(diào)系統(tǒng)所需的冷凍水（7/12℃）；7～18層也采用水冷離心式冷水機組和1～6層的合用冷熱源系統(tǒng)。但是甲方考慮7～18層的用途為出租，考慮能源計量的方便，7～18層的冷熱源就采用了多聯(lián)機系統(tǒng)加新風(fēng)系統(tǒng)；方案二：采用2臺293RT風(fēng)冷熱泵機組和2臺650RT的水冷離心式冷水機組。由于甲方強烈提出臨沂春秋供暖問題和4～6層特定區(qū)域員工加班時需要制冷問題，采用2臺293RT風(fēng)冷熱泵機組解決過渡季供暖問題和4～6層特定區(qū)域員工加班時需要制冷問題，又能滿足通過臺數(shù)調(diào)節(jié)冷量的節(jié)能。

在這里特別提出春秋季節(jié)集中供暖停止后滿足人們的舒適性所需的熱負(fù)荷的計算問題，由于常規(guī)的負(fù)荷計算軟件只能計算室外計算溫度下的供暖熱負(fù)荷，而不能計算春秋季節(jié)的供暖熱負(fù)荷，所以這里采用了估算的方式進(jìn)行計算。具體參考文獻(xiàn)[1]去掉供暖期的日干球溫度，剩下的日干球溫度從小到大排序，根據(jù)民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范4.1.2條供暖室外計算溫度應(yīng)采用歷年平均不保證5天的日平均溫度，得出去掉供暖期后的室外計算溫度11.2 ℃，具體計算可以參考文獻(xiàn) [2]經(jīng)簡單的比值關(guān)系可以得出(18-11.2)/(18+4.7)×6638=2000 kW。

1～6 層冬季空調(diào)系統(tǒng)所需的暖水（60/45 ℃），由城市集中供熱網(wǎng)提供熱源經(jīng)換熱器轉(zhuǎn)換（市政熱源供回水溫度為80/60 ℃），空調(diào)冷熱源主機房內(nèi)設(shè)有2臺4900 kW的熱交換機組。

3.2 氣候補償器的設(shè)置問題

初步設(shè)計審圖意見中提出空調(diào)熱源的換熱系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置氣候補償器。這個問題的提出是為了解決熱源出力與末端熱負(fù)荷之間不平衡的問題，是實現(xiàn)建筑供暖大幅度節(jié)能并提高室內(nèi)供暖質(zhì)量的關(guān)鍵所在。氣候補償器是一種調(diào)節(jié)熱源出力與供暖用戶負(fù)荷之間供需平衡的設(shè)備。就此問題查閱關(guān)于氣候補償器的資料，根據(jù)文獻(xiàn)[3]發(fā)現(xiàn)氣候補償器實際運行效果并不明顯，針對氣候補償器的控制目標(biāo)和實際運行中存在的問題，一是通過控制電動調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)旁通水量，并且通過增大旁通管的管徑（適當(dāng)降低旁通管阻抗）增大可以調(diào)節(jié)的旁通水量范圍。二是對于間供系統(tǒng)，根據(jù)二次側(cè)供水溫度與計算溫度的比較情況，調(diào)節(jié)鍋爐運行狀態(tài)，將二次側(cè)供水溫度控制在計算溫度允許范圍之內(nèi)。三是用動態(tài)的溫度響應(yīng)函數(shù)確定系統(tǒng)的計算溫度，并進(jìn)一步研究不同系統(tǒng)溫度響應(yīng)函數(shù)的具體形式。具體氣候補償器在系統(tǒng)圖中的設(shè)置詳見圖1，如下。

圖1 氣候補償器在系統(tǒng)圖中的設(shè)置

3.3 末端形式的調(diào)整問題

剛接受項目的時候，工程設(shè)計周期很短，大概只有兩個月，況且排煙井和正壓風(fēng)井還沒有跟建筑專業(yè)配合，考慮中庭和東邊廳是兩層挑空，無法像其他房間采用風(fēng)機盤管加新風(fēng)系統(tǒng)，采用了全空氣系統(tǒng)，檔案室采用了全空氣系統(tǒng)。體量大，人流量大，新風(fēng)量大，冷量大，是這個項目的特點，當(dāng)初的設(shè)計意圖是考慮排風(fēng)熱回收，由于市甲方對外立面的要求比較高，立面上不允許開百葉風(fēng)口，所以新風(fēng)和排煙都必須通過豎井，考慮到再加排風(fēng)豎井，都在空調(diào)機房內(nèi)布置有困難，因此沒有考慮排風(fēng)和熱回收，也是做這個項目時間倉促和考慮不周全的地方。另外新風(fēng)井的風(fēng)速不宜大于5 m/s，也應(yīng)該特別注意，這樣新風(fēng)井的截面積比較大，和建筑專業(yè)配合時要盡早提出來。

3.4 地下室食堂空調(diào)設(shè)計的改進(jìn)

地下餐廳面積有3600 m2，冷負(fù)荷636 kW，采用風(fēng)機盤管加新風(fēng)系統(tǒng)，餐廳的人員密度采用0.22人/m2，新風(fēng)量為2400 m3/h?？紤]到地下室沒有窗，不能通過窗進(jìn)行排風(fēng)，所以周邊小的餐廳設(shè)置了排氣扇把污濁的空氣排到大餐廳，在大餐廳里設(shè)置了排風(fēng)系統(tǒng)，把污濁空氣排到下沉廣場，在此需注意排風(fēng)口與新風(fēng)口的水平距離大于10 m或者高差大于3 m。

3.5 防排煙系統(tǒng)設(shè)置的改進(jìn)

通過排煙井進(jìn)行排煙，每層有四個防火分區(qū)，每個防火分區(qū)南北各布置一個空調(diào)機房，空調(diào)機房內(nèi)側(cè)上布置了排煙井，強電井，這樣布置建筑上把設(shè)備井道集中布置了，使得建筑面積的使用率高，但是這樣給設(shè)備專業(yè)特別是暖通專業(yè)增大了布管難度，一層有全空氣系統(tǒng)的送回風(fēng)管跟排煙管的交叉問題，再加上跟電氣橋架的交叉問題，使得現(xiàn)場施工時后續(xù)問題特別多。做設(shè)計時，布置管道時，也盡量考慮三種方案，比較哪一種管道走向比較好，加上設(shè)計周期很緊，有時間靜下來認(rèn)真總結(jié)時，感覺還是有很多不足的地方。另外排煙風(fēng)管管徑和風(fēng)口進(jìn)行放大，防止屋面排煙風(fēng)機的風(fēng)量為60000 m3/h的風(fēng)井，一個排煙風(fēng)機所帶的防煙分區(qū)面積相差比較大，使得每個防煙分區(qū)的排煙量相差比較大，即使屋面排煙風(fēng)機通風(fēng)旁通風(fēng)管調(diào)節(jié)風(fēng)量，末端風(fēng)管管徑和風(fēng)口的風(fēng)速也超過規(guī)范20 m/s和10 m/s的限制，所以末端排煙風(fēng)管管徑和風(fēng)口進(jìn)行了放大，具體詳見圖2。

圖2 末端排煙風(fēng)管管徑和風(fēng)口進(jìn)行放大

地下室車庫排風(fēng)兼排煙風(fēng)管阻力是通過系統(tǒng)最不利環(huán)路的阻力估算的，對于絕大部分空調(diào)通風(fēng)風(fēng)管系統(tǒng)，都可以用式（1）估算，但是針對排煙系統(tǒng)的特點，風(fēng)管內(nèi)空氣流速大引起動壓過大的原因，仍然采用（1）式勢必引起較大的誤差，根據(jù)參考文獻(xiàn)[4]排煙系統(tǒng)總阻力計算采用式（2）。選擇常做的地下車庫排風(fēng)兼排煙的系統(tǒng)計算做對比，后者稍大，相對誤差小于15%。根據(jù)以上結(jié)論，本次地下車庫排風(fēng)兼排煙的初步設(shè)計階段風(fēng)管阻力計算采用式（2）計算。將排煙風(fēng)管的風(fēng)速盡量控制在15 m/s以下，由于部分地下室層高為5 m，層高比較高，導(dǎo)致排煙量比較大，管道阻力比較大，阻力大多選了800 Pa左右。

式中：△P為風(fēng)管阻力，Pa；R為單位長度風(fēng)管摩擦阻力損失，Pa/m；L為風(fēng)管總長度，m；K為整個管網(wǎng)局部阻力和沿程阻力的比值。

3.6 檔案室空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)置

在二層和三層分別設(shè)置了面積為687 m2和415 m2兩個檔案室，初步設(shè)計送風(fēng)量按照6次/h換氣次數(shù)，檔案室面積被書庫的占有率為40%計算，送風(fēng)量分別為15000 m3/h和8000 m3/h，考慮到檔案室人員比較少，新風(fēng)按照10%的比例選取。針對檔案室的空調(diào)系統(tǒng)較常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)的特殊性，設(shè)置為恒溫恒濕全空氣空調(diào)系統(tǒng)，考慮到考慮到過渡季節(jié)通風(fēng)，在送風(fēng)管道上設(shè)置了管道式除濕機，以滿足檔案室對溫度的恒溫恒濕的要求。另外還需注意的是既然考慮了過渡季節(jié)的通風(fēng)問題，應(yīng)該加大空調(diào)機組的新風(fēng)風(fēng)管和新風(fēng)百葉風(fēng)口的面積。

4 結(jié)論

1）冷熱源的選擇以及冷水機組和風(fēng)冷熱泵機組冷量的搭配，解決了春秋供暖期開始前和停止后的供暖問題，還解決了制冷期間四至六層B區(qū)的出租辦公室晚上加班時間的制冷問題。避免了小冷量的使用開啟制冷量大的機組，達(dá)到節(jié)能的目的。

2）氣候補償器的設(shè)置通過控制電動調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)旁通水量，并且通過增大旁通管的管徑（適當(dāng)降低旁通管阻抗）增大可以調(diào)節(jié)的旁通水量范圍。

3）排煙末端排煙風(fēng)管管徑和風(fēng)口進(jìn)行了放大和排煙風(fēng)管的阻力計算改進(jìn)，是設(shè)計過程中的改進(jìn)，更有利于排煙系統(tǒng)的運行實際，是今后設(shè)計中應(yīng)該注意的地方。