天津滨海新区滨耀广场空调设计

2015-12-02张红玉蔡建军

天津建设科技 2015年3期

关键词：回水温度供冷风道

□文/张红玉蔡建军

天津滨海新区滨耀广场空调设计

□文/张红玉蔡建军

根据建筑物功能分区和区域能源配套情况，选用不同的空调冷热源、冷热水系统、风系统和空调末端；确定合理的水系统分区，冷水系统采用大温差、小流量运行，冬季使用冷却塔直接供冷；合理布置新、回风竖向风道，减少公共区域管线。

空调；冷热源；冷热水系统；风系统

1　工程概况

工程位于天津滨海新区响螺湾商务区11号地块，总建筑面积193 212m2，地下2层，地上由5层裙房将A、B两座塔楼连为一体。A塔为办公楼，地上48层，建筑高度201.5m；B塔为希尔顿逸林酒店和公寓，地上49层，建筑高度201.7m。裙房主要为酒店大堂、公寓大堂、办公大堂、商业、酒店配套功能用房等。地下主要为机电设备用房、机械停车库、酒店功能用房和人防区。

2　空调冷热源

建筑依功能不同可划分为3个区域：希尔顿逸林酒店区、公寓区、办公及商业区。各区域室内设计参数、使用时间、区位、产权及物业管理情况不尽相同，因此将3部分区域的空调系统分开设置，各区域负荷计算结果见表1。

表1　建筑物负荷统计

2.1酒店冷热源

B塔地下2层至17层为酒店区，酒店全年有生活热水负荷且过渡季有空调供暖需求，综合考虑系统的可行性、可靠性、经济性和合理性，酒店采用电制冷冷水机组和燃气锅炉作为空调的冷热源。

根据冷负荷计算结果并参照酒店管理公司的冷源设置要求，选用3台工作压力为1.0 MPa制冷量为1800 kW的离心式制冷机组，其中1台作为备用机组。尖峰负荷时运行2台机组为酒店提供冷水，一般时段采用制冷机运行台数调节及机组自身调节实现制冷量与负荷的匹配，机组自身调节能力范围为25%～100%。冷却塔设在裙房屋顶，每台制冷机对应设置1台冷却塔。

酒店热源选用两台额定制热量为3 300 kW的真空燃气锅炉，空调供暖和生活热水双回路，其中供暖回路2 100 kW，供回水温度为60/50℃，生活热水回路1 200 kW，供回水温度为85/65℃。每台锅炉可承担总热负荷的70%，其中一台锅炉发生故障时仍可满足酒店供暖和生活热水的基本需求。设置2台额定蒸发量为1.6 t/h、额定蒸汽压力为1.0 MPa的蒸汽锅炉为酒店洗衣房和空调系统加湿提供蒸汽。酒店空调冷热源系统原理见图1。

图1　空调冷热源系统原理

2.2公寓冷热源

公寓位于B塔的19～47层（15层和30层为避难层），建成后将分散出售给小业主，根据建筑平面布局特点，房间并无内外区之分，只是朝向不同，而该项目周围已配套建有市政热网，供回水温度为95/70℃，考虑采用集中供冷和市政供热的冷热源方式。

选用2台工作压力为1.0 MPa制冷量为2 100 kW的离心式冷水机组作为公寓空调系统的冷源，机组选用变频式离心机，满足系统低负荷下运行要求，防止机组发生喘振现象。

换热站位于地下2层，为满足系统承压，来自换热站的二次供回水需经避难层中间换热器换热后进入空调末端，因此设计公寓换热机组二次供回水温度为85/65℃，经中间换热器换热后供回水温度为60/50℃。选用2台额定制热量700 kW的真空热水锅炉作为生活热水热源，生活热水一次水供回水温度为85/65℃。

2.3办公及商业冷热源

A塔楼均为办公，商业位于裙房的1～3层，为充分利用现有配套资源，提高区域能源利用率，办公及商业区采用电制冷冷水机组和市政热水作为空调的冷热源。

办公及商业区建筑体量较大，商业区负荷相对稳定，办公区因出租情况不同负荷波动会比较大，此区域空调冷源选用3台工作压力为1.0 MPa制冷量为2 700 kW的离心式冷水机组，机组的综合部分负荷特性系数＞5.42，满足系统低负荷下运行时的节能要求。

办公及商业和公寓共用换热站，换热机组分开设置，便于日后管理和计量。市政热水经换热站换热后输送至空调末端，二次供回水温度为60/50℃，经中间换热器换热后供回水温度为55/45℃。

3　空调水系统

3.1空调水系统分区

本项目为超高层建筑，水系统分区主要考虑3方面内容。

1）降低设备及管件承压，冷水机组均选用常压型，承压1.0 MPa，设于水泵的吸入端。

2）在不增加末端设备投资的前提下，冷水系统采用大温差小流量的运行方式，节省管道空间，减少冷水系统能耗[1]。

3）降低二次换热损失，满足系统压力需求的情况下，尽可能减少分区。

经计算，酒店空调水系统竖向可分为一个区，无需中间换热，空调冷水供回水温度为6/13℃；公寓空调水系统竖向为一个区，B塔18层避难层设置中间换热机组，空调冷水供回水温度为5/12℃，经换热后冷水供回水温度为7/14℃；办公及商业竖向分为2个区，低区空调冷热水由制冷站和换热站直接供给，空调冷水供回水温度为5/12℃，高区空调冷热水经A塔15层避难层中间换热机组换热后供给，换热后冷水供回水温度为7/14℃。空调水系统定压均选用自动定压补水排气机组，冷水机组定压点设于机组吸入端，二次换热定压点设于水泵吸入端，各区域冷热水系统定压压力见表2。

表2　空调冷热水系统定压压力

酒店空调水系统采用四管制，水系统竖向采用同程式；公寓空调水系统采用两管制，水系统竖向采用同程式；酒店和公寓空调水系统原理见图2。办公及商业空调水系统采用两管制，水系统竖向采用异程式，办公及商业空调水系统原理见图3。

图2　酒店和公寓空调水系统原理

图3　办公及商业空调水系统原理

3.2空调水系统形式

为保证冷水机组的稳定运行，空调冷冻水循环系统均采用一级泵变流量系统，机组侧定流量、负荷侧变流量[2]。供回水管道间安装压差传感器，监测系统供回水压差并将信号传输至控制器，控制器自动调节安装在供回水总管间的电动调节阀开度，控制系统压差恒定于设定值。冷水机组与冷水泵通过共用集管连接，冷机入口设电动蝶阀，与水泵和冷却塔开启台数连锁控制，酒店制冷站系统原理和控制见图4。图4中虚线代表控制线。热交换器不存在低流量运行安全问题，空调热水和经换热后冷水均为变流量运行，根据供回水压差调节水泵流量实现节能运行。

此外，酒店过渡季和冬季有供冷需求时由冷却水直接供冷，此冷却塔水盘内设两组电加热器，防止水结冻。为防止过多的杂质进入空调水系统，在酒店制冷机房内设置一组板式换热器，来自开式冷却塔的冷水经换热器换热后由阀门切换到空调冷水系统之中向空调末端供冷，同时停止冷水机组运行[3]。

图4　酒店制冷站系统原理及控制

4　空调风系统

4.1B塔空调风系统

为减少走道内的管道，提高走道的吊顶高度，将新回风竖井设于酒店和公寓各房间水暖井两侧，利用竖向风道向房间输送处理过的新风，卫生间的排风通过竖向风道在避难层或避难层的夹层与室外新风进行热交换后排至室外，将风道集中设置于各避难层或避难层的夹层内。为避免土建风道漏风严重，新回风竖向风道均采用成品保温风道，土建墙体在成品风道安装完毕后再砌。

酒店客房和公寓的空调末端采用风机盘管加新风的形式，酒店客房噪音标准为40dB，为降低风盘运行噪音，适当加长风机盘管的送风管路[4]，同时在新风支管上加定风量调节阀，保证送风系统风量平衡。

为保证室内空气质量，酒店客房和公寓的空气热交换机组采用板翅式显热交换机组。各房间维持正压，卫生间排风量小于送风量，为提高热交换机组的换热效率，仅对部分楼层的新风系统采用热交换机组，其他楼层采用直流新风机组，见图5。

4.2A塔空调风系统

A塔办公房间均为开敞空间，空调末端采用风机盘管加新风的形式，集中设置新回风竖井，新回风干管设于走道吊顶内。回风取自室内办公房间，不存在交叉污染，空气热交换机组采用转轮式全热交换机组，机组额定热回收效率不低于60%，A塔空调风系统原理见图6。

图5　B塔空调风系统原理

图6　A塔空调风系统原理

4.3裙房空调风系统

酒店大堂层高5.1m，外墙建筑材料为单层无框玻璃幕墙。考虑酒店大堂区域会有客人短时间滞留，为防止玻璃幕墙结露，提高此部分区域的热舒适性，空调采用全空气系统，可变新风比运行，旋流风口下送风，在玻璃幕墙位置增设条缝形送风口并在冬季辅助低温地板辐射采暖。

酒店宴会厅可同时容纳900人，层高为10.25m，此宴会厅同时使用概率较低，将该区域空调分为2个独立系统，分设空调机房。因为此区域人员密度变化较大，空调选用全空气系统，新风量按可能出现的最大人员密度设计，风机配变频调速装置[5]，回风管道设CO2浓度传感器，根据区域内实际人员数量调节新排风量，实现节能运行。在过渡季可以加大新风量运行，过渡季最小新风比≮70%，排风机与新风机连锁控制，以保持房间的正压。

裙房商业区已划分出单独的商铺，为便于各租户单独控制，空调末端选用风机盘管加新风的形式，各商铺单独设风机盘管，空调水管和新风干管敷设在走道内，各新风支管加定风量调节阀。

5　设计总结

1）依据建筑功能和区域能源配套情况，经过能源方案分析确定合理的空调冷热源。五星级酒店对冷热源的可靠性要求很高，可以考虑自备燃气锅炉作为供热和生活热水热源，参照酒店管理公司的冷源配置要求选用可靠性较高的电制冷机组作为空调冷源。公寓、办公及商业空调热源采用市政热水，充分利用现有配套能源设施，通过换热效率较高的板式换热器换热后向末端供水。

2）超高层建筑空调水系统的分区综合考虑设备及管件承压、二次换热损失、水泵输送能耗和冷源的供冷效率，尽可能采用大温差小流量的运行方式，减少管网投资，降低输送能耗。

3）酒店区域应有冬季使用冷却塔直接供冷的条件，闭式冷却塔直接供冷或者开式冷却塔加板式换热器供冷都是比较合理的选择。

4）如果超高层建筑中含有酒店和公寓，可以利用二者平面布局的特点，利用房间内的竖向风道输送新回风，减少走道内的管线，但要注意竖向风道最好采用成品保温风道。此外，酒店和公寓的空气热回收机组应注意交叉污染和新回风量的匹配问题，为提高机组的热回收效率，可以将部分房间的新风与所有房间的回风进行热交换。

5）超高层建筑冷热水输送距离较远，需做好管道的保温设计。本项目冷热水管道保温选用一级福乐斯柔性橡塑闭泡绝热材料，阻湿因子≥10 000，导热系数≤0.034W/(m·k)(0℃)，保温厚度满足规范要求。

[1]高家绪，纵磊.大温差空调水系统在某商业项目中的应用[J].暖通空调，2012，42（7）：93-98.

[2]GB50736—2012，民用建筑供暖通风与空气调节设计规范[S].

[3]GB50189—2005，公共建筑节能设计标准[S].

[4]徐理民，王保华，林佳荣，等.五星级酒店空调通风设计中若干问题的探讨[J].建筑热能通风空调，2013，32（5）：66-69.

[5]许宏禊，万嘉凤，王峻强.酒店空调设计[M].北京：中国建筑工业出版社，2012.

□DOI编码：10.3969/j.issn.1008-3197.2015.03.027

□蔡建军/天津市房屋鉴定建筑设计院。

□TU831