浅谈寒冷地区某综合楼暖通空调设计

邢纪锋 牛明波



浅谈寒冷地区某综合楼暖通空调设计

邢纪锋1牛明波2

（1.河南智博建筑设计有限公司郑州分公司 郑州 450018； 2.河南省机场集团有限公司 郑州 450000）

该工程为建筑高度超过50m的一类高层综合办公楼，对全楼办公区域的RVR空调系统，地下室立体机械停车库和非机动车库的通风防排烟系统，高低压配电房、弱电机房、消防和生活泵房等设备用房的通风系统设计做了全面介绍。

暖通空调设计；VRV系统；办公楼；机械停车库

0 引言

随着中国经济的飞速发展，全国各地高层综合办公建筑如雨后春笋般的增加，这类综合办公楼整个暖通空调系统设计方案也是各有不同。本工程根据建筑特点和建设方要求，空调采用VRV[1]系统，即变制冷剂流量多联式中央空调系统，自1982年日本大金公司开发推出以来，打破了水冷冷水机组+热水锅炉（或市政热水）+空调末端的传统中央空调系统设计理念，VRV技术于90年代初引入我国以来因其设备少、占用安装空间小、布置灵活、节能、运行维护简单等特点得以迅速推广[2]，此外本文还详细介绍了办公建筑内设备用房、机械停车库等的通风、防排烟系统的设计，为综合办公楼建筑暖通空调系统的设计提供了参考。

1 工程概况及设计内容

1.1 工程概况

图1 建筑效果图

Fig1 The construction effect chart

本工程位于郑市郑州东新区，办公楼总建筑面积为27806.5m2，地下共两层，地上十二层，建筑总高度为59.95m，建筑性质为建筑高度超过50m的一类高层公共建筑。负一层层高为6.5m，局部为夹层，层高为3.2m，负二层层高为5.8m，夹层作为非机动车库，负一负二层其余部分为机械停车库和设备用房。地上一层层高为4.3m，二层层高为4.0m，3～12层每层层高5.02m。一层为商业用房，2～12层为办公用房，负二层平时为机械立体车库，战时为人防工程。建筑效果图如图1所示。

1.2 设计内容

地上三～十二层办公部分采用VRV舒适性空调，全楼通风、防排烟系统设计。其中三～十二层空调室内风机盘管应建设方要求不做设计，仅预留室内机冷媒管接头，因为交房时甲方仅装修公共内走道部分，为了避免装修后再次破坏内走道吊顶，本次设计仅室内机待业主装修时自行安装，其余全部设计安装到位。地上一、二层房间及消防控制室设分体式空调，预留室外机空调机位，电气专业预留空调机电源位置及电量。地下二层人防工程由建设方委托有相关资质的单位另行设计。

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。3～12层商业逐时最大总冷负荷出现在16:00，最大值为2204.57kW，热负荷为1314.86kW；冷负荷指标为135.78W/m2，热负荷指标为80.98W/m2。室内外气象计算参数见表1、3，本建筑围护结构传热系数见表2。

表1 室外气象计算参数

注：室外计算参数依据GB50736-2012《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》确定。

表2 建筑维护结构传热系数

表3 主要空调房间室内设计参数[3-5]

注：应建设方要求不设集中新风系统。

2.2 VRV系统设计

本工程空调新风考虑通过门窗缝隙及开窗换气进入，新风负荷由多联机空调系统承担。一层大厅及地上三～十二层多联机空调室外机均置于顶层屋面，系统采用R410A新型环保冷媒；压缩机采用全封闭涡旋式直流变频压缩机；室外机散热风扇采用直流变频风扇电机。多联机室外机通过冷媒铜管将冷媒根据室内冷负荷分配给所有空调区域的室内机，办公部分多联机室内机应建设方要求不做具体设计，但整个系统设计时必须考虑业主自己装修时的室内机冷负荷，同时电气专业预留电源及电量。一层大厅多联机室内机采用低噪音薄型风管天井式，气流组织采用侧送下回式，所有回风口均采用可拆卸的门铰式风口且带有过滤网。各空调室内机均由所在区域的控制器控制，室外机设计时考虑根据室内机的运行状况自动启停，大厅风机盘管有温控器加高中低三档风速调节。多联机空调系统原理见图2。

图2 多联机空调系统原理图

3 通风、防排烟设计

3.1 防烟设计

本工程地上部分共有防烟楼梯间四部，合用前室两个，独立前室两个；地下部分设有防烟楼梯间三部，合用前室两个，独立前室一个。本工程为建筑高度大于50m的一类公共建筑，上述所有部位均设置加压防烟系统。防烟楼梯间及合用前室地上地下分别合用系统，带独立前室的防烟楼梯间地上地下分设加压送风系统。核心筒地上楼梯间及其合用前室风机置于屋面，合用前室每层均设电动多叶送风口，平时常闭。火灾时，由消防控制室自动（也可现场手动）开启火灾层及其上层风口送风防烟，并联锁打开屋面送风风机；核心筒楼梯间每两层设自垂式百叶风口。带独立前室的防烟楼梯间地上地下分设加压送风系统，地上加压送风机置于地上楼梯间顶部防火吊顶内。地下防烟楼梯间加压送风机置于送风机房内，地上地下部分的楼梯间均采用自垂式百叶风口，火灾时，由消防控制室自动（也可手动）开启送风机送风防烟。楼梯间余压值为40～50Pa，前室、合用前室余压值为25～30Pa。

3.2 自然排烟设计

地上4～12层每层内走道端头均设有可开启外窗，且可开启面积及排烟距离均满足自然排烟要求，自然排烟。1、3层每层内走道端头设有可开启外窗及外门，外门及外窗可开启面积及排烟距离均满足自然排烟要求，自然排烟。其中外门高均为2.7m，外门2m以上部分做为自然排烟口自然排烟。一、二层门厅上部靠外墙部位设有可机械开启的外窗，二层内走道端头设有可开启外窗及外门，且门厅上部可机械开启外窗、二层内走道端头可开启外窗及外门2m以上部位，可开启面积总和大于一层门厅地面及二层内走道地面面积之和的5%，作为自然排烟口，排烟距离也满足自然排烟要求，自然排烟。一层门厅上部电动排烟窗距地1.2m位置设机械开启装置。

3.3 机械停车库通风排烟设计

本工程车库面积超过1000m2，按照《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》GB50067-2014要求需设置机械排烟系统。每层汽车库以防火墙、防火卷帘及防火门为分割划分防火分区，每个防火分区面积均小于2000m2，所以每个防火分区作为一个防烟分区，分别设置独立的排烟及补风系统并且与平时使用的通风系统合用。依据GB50067-2014每台排烟风机排烟量不应小于30000m3/h且不应小于GB50067-2014中表8.2.4中相应数值，排烟风机排烟量直接取GB50067-2014中表8.2.4中相应数值。此工程地上为出入频率一般的办公类建筑，平时排风量按每辆车400m3/h确定，补风系统采用平时的送风系统，火灾时补风量按排风量80%～90%且大于排烟量的50%计算。平时通风时的送风量也可不机械送风而由汽车坡道自然补入。排风机为双速风机，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，满足排烟量要求。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。补风管道上设防烟防火阀，温度超过70℃时，防烟防火阀自动关闭，补风风机联锁关闭。负一层车库通风排烟平面图见图3。

图3 负一层车库通风排烟平面图

3.4 非机动车库通风排烟设计

负一层局部夹层为非机动车库，非机动车库内通过梁下大于0.5m的挡烟垂壁划分防烟分区，每个防烟分区面积小于500m2，非机动车库设排风与排烟共用系统，风机排风量按换气次数每平方米6次/时计算，排烟量按最大防烟分区面积每平方米120m3/h计算，风机选用双速低噪音高温排烟风机，每个防烟分区内设有常闭板式排烟口和常开单层百叶排风口，每个防烟分区内的排烟量按防烟分区面积每平方米60m3/h计算，排烟口前设280℃常开排烟防火阀，排风口前设70℃常开电动防火阀，排烟口距最不利点平面距离不大于30m，满足排烟要求。风机平时低速运转通过单层百叶风口排风，火灾时由消防控制室自动（也可现场手动）关闭常开的70℃电动防火阀，同时由消防控制室自动（也可现场手动）开启着火区的板式排烟口，并联锁风机跳高速排烟，当烟气温度高于280℃时排烟支管的防火阀关闭，风机继续运转，当风机前烟气温度超过280℃时，280℃防火阀关闭且联锁排烟风机关闭。机械排风排烟的同时，设有机械送补风系统，送风机送风量为排风量的80%～90%且大于排烟量的50%，送风机置于送风机房内，补风管道上设防烟防火阀，温度超过70℃时，防烟防火阀自动关闭，补风风机联锁关闭。负一层夹层非机动车库通风排烟平面图见图4。

图4 负一层夹层非机动车库通风排烟平面图

3.5 设备用房通风设计

本工程设备用房包括高低压变配电所，变配电室各一个，弱电机房一个、生活水泵房一个，消防泵房一个，消防控制室一个。弱电机房和消防控制室采用手提式干粉灭火器灭火，因此，只设置机械通风系统。排风量按8～12次/h换气次数确定，机房进风由房间下部设置的带70℃常开防火阀的防火风口从车库自然补入。排风系统上的70℃常开防火阀，烟气温度超过70℃时自动关闭，联锁关闭排风机，消防泵房面积小于50m2，消防泵房、生活水泵房仅设置机械通风系统。送排风量按换气次数4～6次/h计算，机房隔墙处设置70℃常开防火阀，火灾时防火阀自动关闭，切断火灾烟气，防止火灾蔓延。高低压变配电所和变配电室配合气体灭火系统设有平时通风兼灭火后排风系统，房间上下部均设有排风口。排风量按6次/h计算，送风量为排风量的80%～90%。送排风机平时通风排除配电间余热，火灾时由消防控制室自动（也可手动）关闭送排风机前后的电动防火阀并联锁关闭送排风机进行气体灭火，灭火后由消防控制中心自动（也可手动）开启电动防火阀并联锁打开送补风机排除废气，现场手动开关室内外均设。地上其余房间靠外墙可开启外窗面积均大于房间地面面积的2%，满足自然排烟要求自然排烟，室内暗卫生间均设有管道式换气扇，换气扇接入走廊吊顶内的排风管道集中排至排风竖井，最终排至屋面大气中。排风换气次数按10～15次/h计算。屋顶电梯机房设机械通风，排风换气次数按15次/h计算。

4 结束语

本工程设计时充分考虑了建筑的不同使用功能、初投资、运行费用、维护管理及甲方要求等因素，整栋楼空调设计采用VRV系统，同时重点详细介绍了全楼的防烟楼梯间、前室、合用前室的机械加压送风防烟系统的设计，地下室非机动车库、机械停车库平时通风和火灾排烟系统的送排风排烟量的计算和系统设计，高低压配电室、水泵房等设备用房通风量的计算及系统设计，对高层办公建筑的暖通空调系统的设计提供了参考。

[1] 邵双全,石文星,李先庭,等.多元变频VRV空调技术综述[J].制冷与空调,2003,3(2):6-10.

[2] 王洪利,马一太,姜云涛,等.多联机VRV系统研究[C].中国制冷学会2007学术年会论文集,2007:75-79.

[3] 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.

[4] 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.

[5] 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.

Discussion on the HVAC Design of a High-rise Complex Office Building in Cold Region

Xing Jifeng1Niu Mingbo2

(1.Henan Zhibo Architectural Design Co., Ltd, Zhengzhou Branch, Zhengzhou, 450018;2.Henan Province Airport Group, Co., Ltd, Zhengzhou, 450000 )

This project is a class of high-rise composite office building that’s construction height is more than 50m, this paper introduces the RVR air conditioning system of the whole building office area, the ventilation and smoke control system of the basement three-dimensional mechanical parking garage and the non motorized garage, the ventilation system design of high and low voltage distribution room, weak current machine room, fire fighting and living pump room etc.

HVAC design;variable refrigerant volume system;office building;mechanical parking garage

TU831

A

1671-6612（2018）02-149-05

邢纪锋（1983.3-），男，硕士研究生，工程师，E-mail：xjf20036510@163.com

2017-11-16