永丰新技术成果转移科研中心暖通空调设计

2010-08-15张哲

山西建筑 2010年13期

张哲

目前在新建的IDC机房楼和旧IDC机房改造工程的设计过程中,很多设计者由于对IDC机房应用冷冻水型机房专用精密空调机系统了解不够,前期设计不到位,导致后期施工安装时需要耗费更多的人力物力进行重新设计。笔者通过永丰新技术成果转移科技研发中心的暖通空调设计,着重阐述了冷冻水型机房专用精密空调机系统的设计,并结合中国电信集团北京市电信有限公司的具体需求,总结了多年电信建筑暖通空调设计的经验,在此与大家交流、分享。

1 建筑概况

永丰新技术成果转移科技研发中心位于北京市海淀区永丰产业基地内,总建筑面积为44 817 m2,其中地下3层、地上4层,建筑总高度为24 m。

2 空调设计范围

设计范围包括永丰新技术成果转移科技研发中心非IDC机房区域的舒适性空调和IDC机房的专用空调设计。

3 空调系统设计

3.1 空调冷热源

1)全年集中式蓄冰空调系统的冷源为设于地下3层制冷机房的4台2500RT基载离心式冷水机组和5台1170RT双工况冷水机组,均为10 kV高压配电方式。2)冷冻水供回水温度为7℃/13℃;冷却水夏季供回水温度为32℃/37℃;冬季冷水机组冷却水供回水温度启动时为13℃/18℃;运行时为20℃/25℃;双工况冷机冷冻水供回水温度为6℃/12℃。

3.2 空调冷热负荷

1)全年空调冷负荷。3层及以下IDC机房为35 000 kW;4层IDC机房为4 500 kW。2)变频多联式空调机(VRV)热泵系统。夏季空调冷负荷为800 kW,冬季空调热负荷为900 kW。3)IDC设备热功耗参照1.5 kW/m2。

3.3 空调水系统

1)空调水系统为一次泵定流量末端变流量的空调冷冻水系统,工作压力为0.65 MPa。2)冷冻水系统采用开式膨胀水箱定压方式,通过膨胀水箱液位传感器启动补水泵向系统补充软化水,在冷冻站内设置双阀双罐全自动软化补水系统。3)冬季空调加湿：机房专用精密空调机均配置有专用电极式加湿器;新风处理机的送风管内设置管道式加湿器。

3.4 空调风系统

1)空调容量按(N+1)方式配置,采用下送风空调机型,3层及以下各机房的空调机采用冷冻水型机房专用精密空调机,单台制冷量不小于150 kW;4层各机房的空调机采用风冷型机房专用精密空调机,单台制冷量不小于75 kW。2)本工程IDC机房空调采用铺设架空地板下送风自然回风的气流组织方式,架空地板高度为600 mm;北端UPS机房空调采用上送风自然回风的气流组织方式,不设架空地板;机房专用精密空调机均匀地布置于IDC,UPS机房内的东西两侧靠墙处。3)物业用房、公共卫生间、网监中心、调测中心、门厅等采用变频多联式热泵型空调机系统(VRV),各层有人值守的房间配置直流变速热泵型新风处理机,均采用R410A冷媒,室外机位于屋面。4)屋顶电梯机房设置分体冷暖空调。

3.5 联锁及自控

1)本工程采用优化控制(智能控制)系统,根据测定的气象条件及负荷侧回水温度、流量,通过计算预测全天逐时负荷,然后制定主机和蓄冰设备的逐时负荷分配(运行控制)情况,控制主机输出,最大限度地发挥蓄冰设备融冰供冷量,以达到节约电费之目的。2)冷水机组、冷冻水泵和冷却塔的控制采用负荷控制法,根据供回水温度及流量控制冷水机组、冷冻水泵和冷却塔的启、停;冷却塔风机的运行台数则由冷却水回水温度控制。3)制冷系统的自控系统应能实现以下运行工况的控制：主机制冰工况;蓄冰设备融冰供冷工况;主机单独供冷工况;主机和蓄冰设备同时供冷工况;系统关闭工况。4)本工程空调水系统为一次泵定流量末端变流量的空调冷水系统,通过冷冻水分集水器之间设置的电动旁通阀和压差控制装置,控制冷冻水系统供回水总管的压差,使系统稳定。5)冷冻水型机房专用精密空调机的回水管上设压差控制器(阀),根据机房温度,按回风温度调节阀的开度,冬季与新风机组一样根据房间的湿度控制加湿量。6)变频多联式热泵型空调机系统(VRV)的控制系统是一种完全分散的控制系统,即室内、室外机分别独立控制,完全通过通讯线进行信息的传递。

3.6 设备降噪、减振及环保措施

1)冷水机组、新风机组、精密空调、风机等设备均采用低噪声产品,由厂家配套有减振器或减振垫,并在其进出口处安装柔性软接头(风管上加柔性接管,水管上设橡胶软接头);吊装变频多联空调(VRV)热泵机组的室内机采用减振吊杆。2)通风机在其风管的进、出口安装消声器;室外设备采取降噪措施;制冷、新风机房做吸声处理。

3.7 风管水管材料

空调、通风及防排烟风管采用镀锌钢板制作,冷冻水管当公称直径大于50 mm时采用无缝钢管(GB 8163-87),当公称直径不大于50 mm时采用普通焊接钢管(GB 3092-82),凝结水管为PVC管。

3.8 节能设计

1)围护结构传热系数符合《公共建筑节能设计标准》的要求。

2)本工程采用部分蓄冷方案。在电网高峰时段内,蓄冷设备提供部分的空调负荷,设备投资低,能充分发挥所有设备的能力。在设计日空调冷负荷高峰时段,制冷机和蓄冰槽共同供冷;夜间时段,制冷机蓄冰;在电力高峰期,冷机和冰槽同时供冷。

3)制冷主机和蓄冰设备为串联方式,主机位于蓄冰设备上游。同时考虑到连续空调负荷的比例,设置了4台基载主机,并联运行,直接供应7℃冷冻水。

4)乙二醇系统循环泵和负荷端冷冻水循环泵采用变频水泵。

5)各层机房尽量设置机房专用节能空调新风加湿一体机系统,充分利用室外天然冷源达到节约能源之目的。

6)所有设置气体灭火系统的机房均设置集中排风系统,排除火灾后的废气。平时,当机房专用节能空调新风加湿一体机系统运行时,其所在机房的排废气系统可兼作节能空调系统的排风系统。

7)新风、空调系统、供回水管路均做保温,保温材料采用柔性泡沫橡塑(难燃B1级,隔气良好);各层架空地板下的楼板上铺设20 mm厚橡塑保温材料。一般空调风管绝热层的最小热阻应大于 0.74 m2◦K/W 。

8)所有空调设备均选择节能产品,并采用楼宇自控系统进行管理,保证空调系统安全可靠节能运行。

9)所有空调房间设置温度控制装置。

10)首层外门内侧设置循环空气幕,有效阻隔冷、热空气的侵入。

4 经验总结

4.1 空调冷冻水系统管道的备份

本工程在制冷机房内冷水机组与空调水系统的各分支路管道之间设置了双路供回水干管,两套分集水器,互为备份管路;供应IDC,UPS机房的各分支路管道,在与分集水器连接的三通分支管路上均设置了两道阀门。IDC机房东、西两侧均设计有两路空调供回水管路,各台冷冻水型专用精密空调机间隔地分别接入不同的空调水管路水平干管上。

4.2 改造蓄冰池上夹层为阀门设备夹层

将原设计位于蓄冰池内冰盘管所配的各种阀门,改为在蓄冰池上方的原预留的变配电室夹层内安装,解决了蓄冰池内各种阀门操作和检修不便的困难。

4.3 冷冻水型机房专用精密空调机配置压差控制器(阀)

冷冻水型机房专用精密空调机不同于普通的空调机组,为配合冷冻水型机房专用精密空调机内置的阀门控制系统的使用,充分发挥精密空调机的功能,空调冷冻水系统必须达到最佳的控制和平衡效果。为此,冷冻水型机房专用精密空调机冷冻水回水管上不应设置动态平衡电动调节阀,而应设置自力式压差控制器(阀),冷冻水供水管上设置静态平衡阀。