关于超高层建筑中央空调系统的设计

摘要：本文介绍了超高层建筑中央空调系统的设计应用范围、空调设计计算参数、通风及防排烟系统设计、空调设计应用方案，并举例介绍了超高层建筑中央空调系统方案及风量的确定。

关键词：超高层建筑；中央空调系统；设计方案

1、设计应用范围

超高层建筑中央空调设计应用范围包括高层建筑防排烟设计、设备用房通风及防排烟设计、制冷制热动力站设计，应用于商场、影剧院、酒店、商住等地方。

2、空调设计计算参数

室内空调设计计算参数。室内空调设计包括商场、影剧院、酒店、商住的空调设计，冬季温度控制在16～20℃，夏季温度控制在24～28℃。

空气质量计算参数。中央空调空气质量参数：商场、影剧院、酒店、商住的新风量>20m3/h.人；卫生间的排风量>10 m3/h；停车场及地下室的排风量>6 m3/h，送风量>4 m3/h。

3、通风及防排烟系统设计

3.1加壓送风设计

超高层建筑通常为高度超过50m的一类建筑物，消防电梯、楼梯或前室需设加压送风系统，送风量约控制在20000m3/h左右，每层设置电控加压送风口。在楼梯和前室之间设25MPa的余压阀，这样可以保证楼梯间的正压在50MPa左右，前室正压在30MPa左右。

3.2排烟设计

商场排烟设计。因高层建筑的商场高度超过12m，自然通风排烟效果不好，所以排烟设计需设计机械排烟系统，排烟量6 m3/h。

走廊排烟设计。高层建筑中走廊超过20m的需要设置机械排烟系统，排烟量可根据防烟分区面积×120 m3/h。在每层设置板式排烟口并联动屋顶排烟风机，设定温度>280℃时自动关闭。

地下层通风及排烟设计。地下层如果是车库可采用诱导方式通风系统，排烟与排风使用同一系统，排风量>6 m3/h，排烟量>6 m3/h，补风量>排风量的一半以上，防烟分区面积<2000m2。地下层如果作为商场，排风量>6 m3/h，排烟量>6 m3/h，补风量>排风量的一半以上，防烟分区面积<500m2。

4、空调设计应用方案

4.1商场空调设计应用方案

商场空调设计通常需要考虑到面积较大、人员流动量大、需要新风和换气也较大，商场空调设计应用方案采用组合式空调器的全空气系统，其具有负荷调节和新回风调节功能。商场空调系统的功能有根据季节温度的变化自动调节冷热水管的水量；自动加湿功能；根据二氧化碳浓度调节新风和回风的比例，如果系统出现异常可自动关闭并发出预警信息等。商场空调的冷热源选择电制冷离心式冷水机组和板式换热机组。水系统使用闭式机械循环系统并采用落地式膨胀水箱进行稳压。

4.2影剧院空调设计应用方案

影剧院空调设计通常需要考虑到楼层高度高、新风换气需求大、送风气流分布要均匀、避免向观众后颈吹风，影剧院空调设计应用方案采用组合式空调器空调座椅底部送风，这种送风方式能够使温度控制均匀。

4.3商住空调设计应用方案

商住空调设计通常需要考虑到房间分割较小、空调使用时间不规律、温度要求不固定等并要求单独计量空调使用量，商住空调设计应用方案采用变制冷剂流量分体式空调系统。其具有灵活的控制和调节功能，可同时满足制冷和制热的需求。

4.4办公场所空调设计应用方案

办公场所空调设计通常需要考虑到空调面积较大、房间分割较多、空调使用时间统一、人流较大、需要设置通风和换气，办公场所空调设计应用方案采用风机盘管配合新风空调的方式，这样可以满足各个房间空调的独立和新风的集中处理。空调系统与新风设计自动控制在休息时间自动停止，工作时间自动开启，从而做到节能减排的作用。空调自控设计有定时开关设计；温度风速调节设计；空调与风阀联动设计；时间、温度的显示。设计方案使用螺杆式冷水机组和板式热换机组作为冷热源，采用闭式机械循环系统，膨胀水箱为稳压方式。

5、系统方案及风量的确定

对于房间较大、人员密集、冷负荷密度大、室内热湿比小的空间，选择一次回风的定风量单风道全空气系统。为节约能源和投资，只进行单参数的露点送风。对于房间较小的空间，选择风机盘管加新风系统，新风处理到同室内点等焓的状态，然后同风机盘管的送风混合后送入室内。

5.1全空气系统的空气处理过程

冷却、去湿处理空气集中空调机房内空气处理机完成，在房间内不再进行补充冷却，在机房或室内完成加热。例如，全热冷负荷49.74kW，人体散发的湿负荷为0.006kg/s。热湿比49.74kW/0.006kg/s=8290，取送风温差ΔT0X=8.6℃，则送风温度=26℃-8.6℃=17.4℃。送、回风点的焓值分别为HS=46.18kJ/kg、HN=58.85kJ/kg。焓差为12.67kJ/kg。送风量QM=Q/（HM-HO），QM-送风量（kg/s）；Q-总冷负荷（kW）；HM-室内设计温度的焓值；HO-送风温度的焓值；所以送风量QM=49.74kW（冷负荷）/（58.85kJ/kg-46.18kJ/kg）=12.67kJ/kg（焓差）=3.93kg/s（14148kg/h）（11790m3/h）。

5.2风机盘管加新风系统的空气处理过程

采用新风不负担室内负荷的方式，即将送入室内的新风处理到90%相对湿度的室内等焓点。例如：计算风机盘管的处理状态和风量出现最大负荷，此时参数：全热1207kW，湿负荷304kg/h。取新风量90 m3/h，分析空气处理过程。热湿比为14293kJ/kg，取送风温差ΔT0X=8℃，则送风温度=26℃-8℃=18℃，即为送风状态点S。HS=48.8kJ/kg，焓差10.05kJ/kg。送风量QM=Q/（HM-HO），QM-送风量（kg/s）；Q-总冷负荷（kW）；HM-室内设计温度的焓值；HO-送风温度的焓值；所以送风量QM=1.207kW（冷负荷）/10.05kJ/kg焓差=0.12（kg/S）432kg/h（360m3/h）。风机盘管送风量=总送风量（360m3/h）-新风量（90 m3/h）=270 m3/h（276kg/h）。风机盘管空气出口温度为16.8℃，可以处理；风机盘管的冷量即为房间的冷负荷1.207kW。

参考文献：

[1]谢飞：《浅析高层建筑暖通空调设计》[J]知识经济，2011（23）

[2]王东：《某超高层建筑空调系统设计简介》[J]制冷与空调，2012（01）