浅议某银行办公楼暖通空调系统改造设计

邢纪锋



浅议某银行办公楼暖通空调系统改造设计

邢纪锋

（河南智博建筑设计有限公司郑州分公司 郑州 450018）

该工程为建筑高度不超过50m的一类高层公共建筑的改造，从负荷计算、冷热源设计、空调方案选择、室内气流组织等方面介绍了该项目的暖通空调系统改造设计，并简要介绍了该工程通风防排烟系统。

银行办公楼；改造；暖通空调设计；通风

0 引言

对于一栋办公建筑而言，中央空调系统的使用寿命一般为20年左右，对于上世纪九十年代初的公共建筑暖通空调系统逐渐在进行改造，办公建筑的暖通空调系统改造设计也显得尤其重要。高层办公建筑暖通空调系统改造设计要根据建设单位要求及建筑室内现有布局制定可行的方案，由于这类建筑年代久远加之旧的建筑格局和建筑空间所限，而空调行业经过近三十年的快速发展，很多时候和现有的新型中央空调系统设计有冲突。本工程在充分考虑建筑节能、初投资、建筑空间限制及建设方要求等因素的基础上对该项目的暖通空调系统改造设计进行了介绍，对高层办公楼暖通空调系统改造难点进行了探讨。

1 工程概况及设计内容

1.1 工程概况

本工程位于河南省，为上世纪九十年代初建设的综合办公楼，总建筑面积为19824.41m2，地下共一层，地上十二层，建筑总高度48.9m，建筑性质为建筑高度不超过50m的一类高层公共建筑。负一层层高为4m，地上一、二层层高5.4m，三层4.2m，四层以上每层层高3.6m。建筑功能布局改造方面一层主要为休息等候区、开放式柜台服务区、配钞区、清分区、交接区等，二层主要为休息等候区、营业区及开敞式办公，三～十一层主要为开敞式办公、小办公室、会议室及培训室等，十二层为餐厅及配套，负一层为设备房及金库。

1.2 改造设计内容

一、二层开敞式柜台服务区、办公营业区的室内空调风管系统现场已安装不在本次改造范围之内，本次只设计该两区域的末端空调设备；一层休息等候区现设有分体式空调不在本次改造范围之内，本次设计只提供一层空调机房内预留空调设备规格型号；四层配楼运营部开敞式办公区，十层多功能教室及各电脑机房空调由业主另行委托设计；除上述区域外所有房间的舒适性中央空调系统均在本次设计范围之内，男女公共卫生间，地下室设备用房、金库及电梯机房的通风设计，厨房工艺由专业的厨房设计公司另行设计，本次仅预留土建排烟井。

2 空调系统设计

2.1 冷热负荷计算

采用天正暖通负荷计算软件计算8:00～20:00逐时冷负荷。1～12层逐时最大总冷负荷出现在16:00，最大值为1327.35kW，热负荷为1144.9kW；其中一二层休息等候区，开敞式办公营业区逐时最大总冷负荷出现在16:00，最大值为153.84kW，热负荷为123.07kW。本建筑围护结构传热系数见表1。

表1 建筑维护结构传热系数

2.2 冷热源设计

本工程水系统空调有两个冷热源，考虑到一、二层休息等候区，开敞式办公营业区常年均营业，除此之外的所有区域在节假日期间不使用，在主楼外的配电房屋面另设两台模块式风冷冷热水热泵机组作为该两部分区域冬夏空调的独立冷热源，该部分区域在大楼中央空调主系统冷热源开启时使用主系统冷热源，在整栋大楼中央空调主系统节假日期间冷热源关闭后，该部分区域的冷热源切换至屋面的风冷热泵机组以保证该部分区域中央空调仍能独立正常运行。

配电房屋面单台热泵机组的制冷量为160kW，制热量为170kW，热泵机组夏季供回水温度为7℃/12℃，冬季供回水温度为45℃/40℃，根据机组负荷衰减情况，设置功率50kW的电辅助加热装置一套，安装于供水管与机组串连连接。整栋大楼中央空调主系统冷源为原有设在负一层制冷机房内的两台离心式冷水机组组成，当时考虑到银行办公的特殊要求采用一用一备，单台制冷量1407kW，热源为市政热网经水-水板式换热器换热后供末端使用，换热量为1225kW。制冷机组夏季供回水温度为7℃/12℃，板式换热器一次网供回水温度95℃/70℃，二次网冬季空调侧供回水温度为60℃/ 50℃。

两套冷热源系统采用同一个高位膨胀水箱定压，膨胀水箱置于顶层原设计水箱间内，膨胀水箱容积为1m³，外皮加40mm厚柔性泡沫橡塑保温层。膨胀管沿空调管井进入负一层水泵房分别接入集水器和风冷热泵冷冻水循环泵进水母管上，主系统与热泵系统冷热源的转换通过阀门切换实现。空调冷热源原理见图1。

另由于十层多功能会议室平时很少使用，仅举行大型会议和文艺汇演时使用，此部分原设计独立的VRV系统，室外机在顶层屋面，现顶层屋面全部改成阳光餐厅，故本次改造仅挪动VRV室外机位置，室内机及冷媒管等仍保留不动。

2.3 冷却水系统设计

冷却水系统主要为中央空调主系统冷水机组冷凝器散热，冷却塔选用低噪音开式逆流塔，置于室外配电房屋面，根据制冷原理，冷凝器散热量是系统冷负荷与压缩机耗功量两部分之和，冷却塔进水温度为37℃，出水温度为32℃，冷却水循环量为300m³/h。两台冷却水循环泵通过公共集管并联后再串联，冷却塔出塔32℃的水进入水泵前先经过综合水处理仪除氧，软化后进入制冷机组冷凝器完成冷却循环。

图1 空调冷热源水系统原理图

2.4 空调水系统及风系统设计

表2 主要空调房间室内设计参数[1-3]

注： 由于建筑改造空间受限无法设集中新风系统。

（1）F1～F12层采用一次泵变流量两管制闭式循环系统，主机为原九十年代离心式冷水机组，机组冷冻水侧要求定水量，负荷侧可为变水量。水系统为垂直异程式，水平同程式。立管最高点设自动排气阀，最低点设放水排污阀，冷凝水汇集后排至冷凝水立管或就近直接排至卫生间地漏。

（2）本工程中央空调主系统冬/夏季冷热水流量和系统循环阻力不同，冷冻水循环泵和空调热水循环泵分别设置，冷冻水泵共三台（两用一备），冷冻水泵和制冷机组一对一连接。备用制冷机组平时不用时对应冷冻水循环泵停止运转且关闭制冷机组进水蝶阀避免冷水不必要的旁通。热水循环泵共两台（一用一备），水泵之间并联连接。室外配电房屋面的热泵机组设三台冷热水共用循环泵（两用一备），水泵均置于负一层水泵房内，由于水泵房空间所限，三台热水循环泵通过共用集管并联连接后与板式换热器串联连接。

图2 屋面空调安装平面图

（3）由于建筑安装空间受限且应建设方要求不另设空调新风系统，新风通过门窗缝隙渗透或非空调时间开窗换气以保证室内空气品质及人员活动对新风需求，室内空调及新风冷负荷均由末端两管制风机盘管承担。一、二层休息等待区和办公营业区空调风系统由于在吊顶内，且此部分改造期间需继续营业，应建设方要求吊顶内空调风管不做改造，但该部分区域的空调均采用新风加一次回风的全空气空调系统，此两部分卧式空调机组原位于地下室空调机房内落地安装，因地下室空间改造成其他功能用房需将其两台空调机组挪至室外配电房屋面。改造后新增送回风风管穿越楼板处均设70℃自动熔断防火阀。空调机组改造后的平面图、剖面图见图2～3。

图3 2-2剖面图

（4）卧式空调机组及风机盘管前回水支管设电动两通阀（由于是舒适性空调仅开关控制[4]），与室内温度控制器连锁，控制阀门开关避免不必要的冷水旁通。

（5）消防控制室采用3HP分体式空调器，由电气专业预留空调电源及电量。

2.5 室内气流组织

（1）一、二层配钞区，清分区、门厅及每层电梯厅均采用卧式暗装风机盘管散流器顶送风顶回风方式。

（2）F3～F12开敞式办公区及顶层餐厅根据装修风格均采用卧式暗装风机盘管上部回风侧送风方式。

（3）一、二层营业区原有全空气系统均采用散流器顶送，十层多功能会议室采用VRV嵌入式风机盘管吊顶暗装，风机盘管采用中间回风四面送风方式。附标准层空调平面图4。

图4 标准层空调及水管平面图

2.6 自动控制系统

（1）本项目各空调房间风机盘管根据室内冷负荷变化，由设在室内的带风机三速开关的温度控制器控制设在风机盘管冷冻回水上的电动二通阀（开/关），以通、断水流量和选择风机盘管的风机低、中、高速运行，以维持室内的温度。

（2）所有通风及空调系统均与消防控制室自动报警系统连锁，由自动报警系统自动（或现场手动）控制，火警时所有非消防的空调机组、通风机以及其他与消防无关的风机立即停止运行。

（3）由于室外气象条件和室内空调负荷变化，本工程集中空调系统的控制采用自动控制，制冷机组由自带的微机及控制程序自行控制，风冷热泵机组平时使用时全部开启。房间温度由回风温度（或温控器测定的室内温度）与设定温度的差值控制回水管道上的的电动阀开/关及风机高中低三档风速，达到控制室内温度的目的。

2.7 环保、节能设计

环保设计：所有空调器与风管连接均采用软接连接且回风口均设过滤网，卧式空调机组采用隔振基础隔振，风管支架采用弹性减振支架。屋面两台空调机组出风管及回风管均设矩形阻抗复合式消声器且回风口处设回风静压箱和过滤网。所有空调及通风用风机均采用低噪音风机。

节能设计：风机盘管采用温控器加三速开关进行控制，用户可根据需要自行调节，所有空调器上均设有电动调开关节阀，消防水泵房排风兼排烟共用风机，平时排风低速运转，火灾时高速运转排烟以节能。本工程选用的设备均符合《公共建筑节能设计标准》（本项目是在2013年10月设计完成，执行旧版本GB50189-2005）中相关规定：风冷模块式冷温水机组的性能系数：=3.317＞2.8；空调系统风机单位风量耗功率：W=0.31≤0.42W/（m³/h）；空调冷热水系统输送能效比：=0.0199＜0.0241；普通机械通风系统风机单位风量耗功率：W=0.288≤0.32W/（m³/h）；空调风管绝热层的热阻=0.772>0.74m·K/W。

3 通风防排烟设计

消防水泵房面积大于50m2，设置机械排风兼排烟系统，同时设机械补风系统。排风（烟）风机为双速低噪声轴流风机，平时低速运转排风，火灾时由消防控制室根据烟感信号控制跳高速排烟。排烟管道上设排烟防火阀，排烟温度超过280℃时，排烟防火阀自动关闭，排烟风机连锁关闭。现金库、尾箱库及部分凭证库通风口要求直径不大于200mm，因此，依据安全优先原则，通风量为排风每小时2次换气次数，进风为每小时1.5次换气次数，以保持库内负压。通风设备均设置于各库房内，室外出口处风口向下，并加钢筋网保护。风机前设置防烟防火阀，70℃时自动关闭，也可由消防控制室根据火灾信号控制关闭，并连锁关闭送、排风机。通风系统启闭装置设置于值班人员方便操作的区域。送、排风系统风道穿越库房隔墙处做防盗弯头。电梯机房设置排风系统，按每小时15次换气次数通风换气。卫生间均设置排风系统，换气次数10～15次/h设计。

4 结束语

本改造工程设计时充分考虑了建筑的不同使用功能和各功能区不同使用时间、初投资以及安装空间受限等因素，一、二层营业区全年每天均营业，为保证在节假日期间中央空调主系统关停的情况下继续营业，另专为一、二层营业区设计一套独立的风冷热泵冷热水系统。十层多功能厅考虑到不经常使用和更好的节能单独设置VRV系统。该工程由于是九十年代初旧建筑改造，没有足够的安装空间设新风管道，故中央空调未设独立的新风系统而采用风机盘管全水系统，本文对年代久远的公共建筑暖通空调系统改造设计中解决疑难问题提供了参考。

[1] 住房和城乡建设部工程质量安全监管司.全国民用建筑工程设计技术措施-暖通空调·动力[M].北京:中国计划出版社,2009.

[2] 住房和城乡建设部工程质量安全监监督与行业发展司.全国民用建筑工程设计技术措施/节能专篇-暖通空调·动力[M].北京:中国计划出版社,2007.

[3] GB50736-2012,民用建筑供暖通风与空气调节设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2012.

[4] GB50189-2015,公共建筑节能设计标准[S].北京:中国建筑工业出版社,2015.

Discussion on the HVAC Design of a High-rise bank Office Building

Xing Jifeng

( Henan Zhibo Architectural Design Co., Ltd, Zhengzhou Branch, ZhengZhou, 450018 )

This project is a class of high-rise public buildings that’s construction height is no more than 50m. The HVAC system transformation design such as cooling and heating load, cold and heat sources, air conditioning scheme and indoor air distribution is presented, and the construction of the ventilation and smoke control system is briefly introduced.

bank office building; reform; HVAC design; ventilation

1671-6612（2018）01-031-05

TU831

A

邢纪锋（1983.03-），男，硕士研究生，工程师，E-mail：xjf20036510@163.com

2017-11-27