高层建筑暖通空调设计的案例研究

孙莉莉

【摘 要】当代建筑业高层建筑已成为主要部分，作为判断其工程质量优劣的主要指标，高程建筑的暖通空调设计尤为重要。本文以项目工程中的暖通空调为例，结合作者多年设计经验，综合考虑各种系统管道，做到均衡布置，以避免造成不可预料的损失，并且采用多项技术措施，最大程度做到节能环保，很好的解决了高层建筑空调通风系统与其他系统难协调、环保节能设计难控制的问题。

【关键词】高层建筑 暖通空调设计 空气调节系统 案例研究

高层建筑是当代建筑行业的主要部分，随着建筑层数的增加，其需要更先进的技术和合理的设计方案才能满足建筑的要求。高层建筑中暖通空调设计既要满足各空调房间对空调设计参数的不同要求，又要受到建筑及结构专业的制约，加之人民对舒适度要求不断提高，因此高层建筑的暖通空调设计成为判断工程质量优劣主要指标[1]。现今高层空调设计还存在不少问题，例如高层建筑空调通风系统与其他系统难协调、环保节能设计难控制等[2]。本文以三河天久实业科技有限公司碳纤维产业基地综合楼项目的暖通空调设计为例，结合作者多年设计经验，综合考虑各种系统管道，做到均衡布置，以避免造成不可预料的损失，同时采用多项措施，最大程度做到节能环保。

1 建筑工程概况

本文结合的工程项目为三河天久实业科技有限公司碳纤维产业基地综合楼，该工程为五星级商务酒店及智能办公楼组成的综合楼，其为一类高层建筑，总建筑面积129225.03m2，其中地下面积20159.20m2，地上面积109065.83m2。建筑层数分为东楼地上25层、西楼地上23层，地下2层，屋面建筑高度：98.60m。各层功能具体如下：

1层为大堂、咖啡厅、精品店，2层为餐饮，3层为会议室，东楼4层及以上为五星级酒店，西楼4层至10层为集团宿舍，11层至23层为集团办公室，地下1层至2层为公室、洗浴中心、娱乐中心、车库。

2 空气调节的系统设计

2.1 空调冷热源

本工程空调冷负荷为12304kW，冷指标为95W/m2；空调热负荷为9210kW，热指标为80W/m2。制冷机房设在地下二层，系统设3台离心机（900RT3164KW）和2台螺杆机预留水源热泵机组安装条件，应业主要求选用水源热泵，机房预留水源热泵系统的位置，水源热泵拟采用两台螺杆机。空调系统热源由本区域锅炉房提供，空调所需热水由设置在换热机房内的热交换器提供60℃/50℃的二次热水，热交换间进行二次设计。电梯机房和电气用房、配置二十四小时分体壁挂空调，以避免房间过热产生危险。

2.2 通风设计

（1）各设备用房及辅助用房的通风量根据以下原则确定：

制冷机房6次/h，变配电室8次/h，热交换机机房10次/h，电梯机房10次/h，水泵房6次/h，公共卫生间10次/h，洗衣房20次/h。

（2）厨房通风系统：由于无厨房工艺配合，本设计图中厨房的送排风管及风口位置以及排风量均只能作为参考，不能作为正式的施工图依据，此部分应以厨房工艺承包商最终确定并进行相应的调整，排风机应选用厨房专用排风机，风机设置在厨房吊顶内。为使油烟气达到环保排放标准，在厨房设油雾净化装置，厨房炉灶上方均设带过滤器的不锈钢排风罩。为保证厨房负压，厨房送风量取排风量的80%，送风宜进行冬季加热夏季降温处理。

（3）卫生间：各卫生间排风排至各层合用的垂直风道内，排风量按10次/h换气量计算，每个卫生间设置排气扇，竖井顶部设置集中的总排风机，风机选用带乙二醇热回收段排风机。

（4）地下车库：地下车库设置机械通风，送风按5次/h，排风按6次/h计，排风与排烟合用管道系统。

（5）地下室制冷机房、泵房及变配电室：制冷机房及水泵房均设置在地下二层，应设置机械通风。换气次数均取6次/h。制冷机房设置送风系统，送风量为排风量的80%。变配电室换气次数取8次/h。变配电室设置送风系统，送风量为排风量的85%，送风机设置在变配电室内。

（6）电梯机房：电梯机房采用机械排风，排风量按10次/h计算，选用超低噪音轴流风机，设置在机房墙上。

2.3 防排烟设计

（1）地下车库：地下一层车库为一个防火分区，划为一个防烟分区。设置一个排烟系统，采用排烟排风合用系统，风机选用高温排烟风机箱，消防补风与平时送风合用。

（2）地下层其他部位：每个防火分区设置机械排烟机及补风，风机排烟量为最大防烟分区面积乘120m3/h，补风量不小于排烟量的50%。个别防火区域采用排烟排风合用系统。地下核心筒的防烟楼梯间设置加压送风系统，加压风机设置东西楼屋顶。裙房部分的地下防烟楼梯间设置机械加压送风系统，加压风机设置在裙楼屋顶和地下一层厨房用房内。

（3）防烟楼梯间及消防电梯合用前室：高层的防烟楼梯间、前室及消防电梯合用前室根据有关消防规范要求，应设机械加压送风防烟[3]。本设计采用防烟楼梯间及合用前室分别加压送风，带独立前室的防烟楼梯间仅对楼梯间进行加压送风。防烟楼梯间送风余压值为50Pa，合用前室送风余压值为25Pa。加压风机设置在东西楼屋顶。防烟楼梯间加压送风口，每隔二层设置一个风口。

（4）中庭：中庭根据有关消防规范规定，应进行机械排烟，排烟量按6次/h换气计算[4]。排烟采用板式排烟口，平时关闭，排烟口设有手动、自动开启装置，排烟口和排烟阀与排烟风机连锁，当任一排烟口或排烟阀开启时，排烟风机即能启动。排烟风机设置在二层走道吊顶内。风机选用二台排烟风机，并在风机入口总管上安装280℃自动关闭的防火阀。中庭排烟补风采用门窗自然补风。

（5）宴会厅及会议厅：宴会厅及会议厅根据有关消防规范规定，应进行机械排烟，排烟量按每平米60m3/h换气计算[5]。排烟采用板式排烟口，平时关闭，排烟口设有手动、自动开启装置，排烟口和排烟阀与排烟风机连锁，当任一排烟口或排烟阀开启时，排烟风机即能启动。排烟风机分别设置在同层的吊顶内。各选用排烟风机两台，并设机械补风系统，补风量不小于排烟量的50%。

（6）各层内走道及大房间：各层大于20米内走道均应设置机械排烟设施，走道每个防烟分区设置一个排烟系统。在排烟风机入口总管上安装常闭的280℃能自动关闭的防火阀，每层设置为常闭多叶排烟口，发生火灾打开着火层及上层或下层的风口，风口设手动和自动开启装置并与排烟风机的启动装置连锁。当任一排烟口或排烟阀开启时，排烟风机即能启动。水平排烟支管与垂直竖井交接处的水平管段上均设置温度达280℃即关闭的排烟防火阀，排烟风机设置在屋顶。对于地上部分大于100m2存在人员的房间设置机械排烟，地下部分大于50m2有人停留的房间均设置排烟口。

（7）通风系统防火：风管穿越通风、空调机房的隔墙处、防火分区的隔墙或楼板处、变形缝的两侧等均设置防火阀（70℃熔断）[6]。通风空调系统的设备及风道等采用不燃材料制作；排烟系统风管、风口、风阀全部采用不燃材料制作。所有排烟风管均采用非燃材料保温隔热。空调水路、风路管道保温均采用难燃或非燃烧材料（难燃B1级橡塑或玻璃棉制品）。

3 设计参数

3.1 室内设计参数

室内设计参数如表1所示。

3.2 室外设计参数

（1）夏季空调计算干球温度33.2℃，夏季空调计算日平均温度29.9℃，夏季空调计算湿球温度26.4℃，夏季通风计算干球温度30.8℃，夏季空调计算相对湿度59%，夏季大气压力100.25Kpa，夏季平均风速1.9m/s。

（2）冬季空调计算干球温度-12℃，冬季通风计算干球温度-6.7℃，冬季空调计算相对湿度52%，冬季大气压力102.83Kpa，冬季平均风速4.8m/s。

4 工程应用

本工程的空调、通风采用直接数字式监控系统（DDC系统），由中央控制中心监控和打印各相关系统设备的运行状态和主要运行参数；冷热源采用基于模糊控制理论的中央空调能源管理系统，实现对制冷站相关设备的集中控制、智能化管理，监控和打印各相关设备的运行状态、运行参数和能耗数据，并向DDC系统提供硬件接口（或符合OPC协议的软件接口），以实现集成控制与信息共享。

5 节能环保设计

5.1 节能设计

该建筑空调通风设计中的节能设计主要有：选用能耗低，效率高的冷水机组， 冷水机组具有负荷调节特性，并由BMS系统进行监测；公共区域房间无人时，风机盘管将自动关掉。每层机组将由BMS系统监视，以减少能耗；在空调系统将设置利用空气节能循环的焓值控制。在室外焓值低于回风时，将充分利用新风；裙房的会议和大堂部分可实现过渡季节全新风运行；冷却塔采用变频调速风机，由冷冻机出水温度自动控制冷却塔风机的转速；根据需要部分空调机组（如餐厅等处的全空气空调箱）可采用变频装置控制，可设置对楼宇的所有机械系统和设备进行控制和监视的直接数字系统（DDC）和楼宇管理系统（BMS）；空调冷热水管道采用闭孔橡塑高效保温材料进行绝热；空调送、回风及新风管道采用带加筋铝箔的离心玻璃棉保温材料进行保温。

5.2 环保设计

该建筑空调通风设计中的环保设计主要有：办公楼新风集中处理，并采用中效过滤器（比色法55%以上）过滤，新风竖井为钢板竖井，防止漏风和串气，在人员集中的场合如酒吧和餐厅等场合的空调箱均采用中效过滤器；新风，排风百叶距离高差按规范并尽可能分开，以防交叉污染；采用高效低噪的风机、水泵等声源设备；设备及管道减振隔声，机房吸声，隔声处理，风管上按声源的声级或室内的要求，设置必要的消声器；经除油装置处理后，厨房废气排至办公楼屋面远离人员活动区；冷却塔选用超低噪音型和飘水少的冷却塔，减少冷却塔运行中噪音对附近居民的影响。

6 结语

现今高层建筑中的空调通风设计有很多急需解决的问题，今后应走合理、节能、环保的发展之路。本文案例高层建筑中的空调通风设计很好的解决了高层建筑中对冷热、噪音及舒适的要求，为用户带来更节能、宁静、舒适的感受，为今后类似项目提供了良好的指导性借鉴作用。

参考文献：

[1]潘雨顺.论现代商业建筑空调通风防火与排烟设计[J].制冷与空调，北京：2000，第1期：45-50.

[2]董明.星级酒店中央空调冷凝热回收利用项目分析[J].能源工程，2003，03期（03）：63-64.

[3]杨自雄，肖睿书，张涛.建筑空调系统水源热泵取水工程设计[C].2008年全国给水排水技术交流会暨全国水网理事会换届大会论文集，2008：40-42.

[4]彭洲.空调冷却水系统的设计与运行[J].中国给水排水，1998，02期（2）：51-52.

[5]孙长建.“河西南部市政综合体”空调系统设计[J].暖通空调，2015，06期.

[6]李洪欣，戎卫国，张晨，等.风机在通风空调系统中的选用[J].制冷与空调，2004， 4（05）：82-85.