福州某珠宝产业园高层办公建筑中央空调的设计
2020-08-04袁楚雨
袁楚雨
【摘要】本文介绍了福州某高层办公楼的中央空调、自动控制系统的设计情况,并提出了该类型建筑中央空调系统设计的后期优化以及在施工过程中的注意事项。
【关键词】高层办公楼;空调冷热源; 系统控制;空调管路系统;施工注意事项
隨着我国城镇化进程的不断加快,人们的物质生活水平不断提升,百姓对生活的品质需求也越来越大。良好的居住和办公环境日益为人们所追求。因此,舒适性空调的设计及安装备受关注。
本文以福州某高层办公楼为例,从设计参数、空调冷热源、空调管路系统、新风系统、控制系统、设计优化及施工注意事项等几个方面进行探讨,为该类建筑的空调系统设计和施工提供参考。
1.工程概况
该建筑位于福建省某黄金珠宝首饰加工园区内,项目周边地势平坦,均为多层建筑;地上21层,地下2层,建筑总高度92.45m;裙房3层,高度15.05m,建筑总面积49835.22m2,属于一类高层研发办公楼。
功能布局:地下室二层为生活水池、泵房及金库;地下室一层为汽车库及设备用房;地上1F为研发及门厅;2F为研发;3F为职工厨房和餐厅;4F为设备用房及开敞办公;5~20F均为开敞办公;21F为活动室。建筑竣工图如图1。
图1 德诚黄金集团15#研发办公楼竣工图
2.工程设计特点
(1)本工程位于夏热冬暖的南方地带,且功能定位为办公建筑,故仅考虑夏季空调制冷。
(2)本工程研发、办公、走道等空调方式采用风机盘管+新风系统,一层大厅采用高静压型风机盘管。
(3)新风经全热回收机组处理后,送入各房间,并同时设置一套回风系统。
(4)所有空调管路均采用同程式两管制。
3.空调设计参数
(1)夏季室外设计计算参数(空调)
(2)室内空调设计计算参数
(3)围护结构计算参数K值【W/(m2*k)】
4.空调冷热源系统
经过逐时冷负荷计算,本工程空调总冷负荷为6061.4kW,空调面积37758.7 m2,除一层消控中心、有线电视放大间和电讯交接间采用分体空调,其余选用2台离心式水冷机组,单台制冷量为3164kW,COP值为5.3。冷水机组置于地下一层的冷源机房内。冷冻水泵3台(两用一备)、冷却水泵3台(两用一备)、冷却塔2台,分别一对一配置。其中,冷却塔采用超低静音型,设置于办公楼西侧的草坪上。
5.空调水管路系统
空调冷冻水系统采用变流量一级泵系统(冷水机组定流量),末端设置电动二通阀,管路用采用同程式两管制系统,利用屋面膨胀水箱补水定压。为保持系统平衡,减少水利损失,从机房出来的总管路分为东侧竖向管路和西侧竖向管路,经计算和设计,每个竖向管道上的总冷负荷相近,各层的水平支管也采取同程形式。为保证空调水系统管网的水质要求,在冷冻水总回水管道上和冷却水总回水管道上各设一套化学水处理器。
6.空调通风管路系统
(1)一层大厅采用吊顶式新风机+高静压风机盘管,其中风机盘管沿大厅边缘布置,气流组织为侧送下回。
(2)其余研发和办公区域采用风机盘管+新风的形式,气流组织为上送上回。
(3)为保证办公人员的新风量标准,以及人员增减时的风量变化,在每个风口上设置风量调节阀;每层设置两台新风机,分别负责东西两侧的新风量,新风管(口)布置在外侧,回风管(口)布置在内侧,这样有利于气流组织地运行,不易留死角。由于该工程排风总量大,为节能环保,采用全热交换机组,使室外新风与办公室排风经过热交换,进行能量回收处理后,再送入办公区内。空调冷负荷均由风机盘管负担。当过渡季节时,可不开启风盘,直接全新风运行,以达到节能的目的。
(4)全热回收新风机组采用了初效过滤器和静电除尘装置,以保证室内空气达到一定的清洁度。
(5)每层的新风和排风均通过竖井吸取或排放,通至屋顶层,并在入口处设置相应的送(排)风机。
7.控制系统
7.1冷水机组的控制
每台冷水机组对应设置一台冷冻水泵,在每台冷水机组回水管道上设电动阀,电动阀与对应的冷水机组和冷冻水泵联锁。当其中一台水泵发生故障时,可开启转换阀门利用其余水泵供水。系统程序启停及联锁机组启动时,冷冻水进水管电动蝶阀打开,同时冷冻水泵启动,经水流开关确认水流动后,启动冷水主机;停机时,首先停止冷水机组,在延迟一定时间后,停止水泵开关阀。任何一台制冷机停止运行,该系统所对应的电动蝶阀关闭。
7.2空调水系统流量的控制
a. 冷冻水系统流量控制:负荷侧冷冻水流量为变流量,主机定流量。在供回水总干管之间设压差调节器,用来控制供回水干管上的旁通阀开启程度,以恒定通过冷水机组的流量,保证冷负荷侧压差维持在一定范围。
b. 冷却水系统流量控制:冷却水系统为定流量系统,冷却塔供水通过阀门切换来实现。同一系统的冷却塔底部(盘)连通,冷却塔风机开启台数根据冷却塔出水温度来控制。
7.3风机盘管的控制
每个风机盘管均带三挡风速开关和季节转换开关的室内恒温器。恒温器控制空调回水管上的双位电动阀门的启、闭;停机时,该阀关闭。三挡风速开关通过改变电机转速来改变其送风量。
7.4风系统的控制
每台全热新风交换机与屋顶的送、排风机联锁。当新风机开启时,屋顶的送、排风机开启;当所有新风机关闭时,屋顶的送、排风机关闭。
8.设计优化
8.1空调水系统的优化
根据计算结果,以及楼层功能布局和使用时间的不同,原东、西两侧的总立管承担6F~20F的冷负荷,另再设置两总立管,分别承担东、西两侧1F~5F的冷负荷,并在冷源机房内增设分、集水器;相比原有设计,这种模式更加灵活节能。
8.2风机减震降噪的优化
原有设计,屋面的进、排风机采用的是轴流风机,但是,由于总风量较大、风压较高,因此噪声较大、震感较为强烈。在后期优化中,第一,将轴流风机换成电机内置的低转速离心风机;第二,选用减震台座加阻尼弹簧减震器以减少振动传播;第三,竖井内衬镀锌钢板,降低风机风压;第四,风管的支吊架采用减振装置以减少管道的振动;最后、在风机外砌围挡,并在围挡内壁设置多孔板+100mm厚消音棉,作强吸音处理。
8.3新风质量的优化
原设计在回风管段上未设置除臭装置,使得回收中的空气有可能存在一些异味,因此,建议在回风管段上增设活性炭吸附装置,有效祛除空气中的异味,讓办公环境更加舒适。
8.4水质的优化
原设计在冷冻水系统和冷却水系统上都设置了化学水处理器,但根据现场的反馈,水质仍没有太大的改善,经调查发现,不仅是空调水系统存在这样的问题,甚至连生活用水也存在相同的问题。最后,结合实际,经过综合分析,极可能是该项目靠近海边,水源中含有大量的盐分和矿物质,因此,建议在整个园区水源入口总管处设置水源净化装置,用以改善园区内的水质。
9.施工注意事项
(1)应密切注意与土建的配合,尤其是管道的预留预埋。特别是地下室部分,有穿越人防墙体的管道需要在设计阶段和土建施工阶段都反馈到位。
(2)考虑大型设备(如:离心风机、冷水机组等)的吊装及运输通道。
(3)办公楼项目设备及管线比较复杂,涉及各个专业的各种管道,因此,在设计及施工阶段需先合理地布局和规划,特别是要注意预留检修口的位置和装修时的吊顶安装空间。
(4)管道及阀门的安装调试很重要,施工时注意阀门安装的位置及方向(有水流方向或者有风向安装要求的)。
10.结束语
以上就是福州某珠宝首饰加工园区研发办公大楼的中央空调设计,以及后期施工和现场反馈后的优化要点。暖通空调的设计,不仅仅是满足规范那么简单,还需要设计师结合甲方的要求和当地的地理环境,不断完善和改正设计过程中存在的一些问题,做出最优方案。
参考文献
[1]GB50736-2012《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》[S]
[2]GB50243-2002《通风与空调工程施工质量验收规范》[S]
[3]JGJ141-2017《通风管道技术规程》[S]
[4]GB50246-2016《通风与空调工程施工质量验收规范》[S]
[5]GB50189-2015《公共建筑节能设计标准》[S]
(作者单位:福建省沿海建筑设计院)
【中图分类号】TU834
【文献标识码】B
【文章编号】1671-3362(2020)07-0037-03