山西科技创新城综合服务平台空调设计方案

刘 岳 栋

(山西省建筑设计研究院有限公司，山西 太原 030013)

1 项目概况

本项目作为山西省科技创新城(以下简称科创城)的标志性建筑，依据“科技引领、金融创新”的原则，着重体现“低碳、绿色、智能、科技、经济”的设计理念，按照三星级绿色建筑进行设计，采用了太阳能光伏发电、绿色雨水基础设施、雨水回收、中水利用、隔震减震技术、室内排风能量回收、电动遮阳、绿色建材、生态绿化、智能控制、室内空气质量监控、电动汽车充电设施等技术措施。本文着重介绍了该工程的暖通空调系统设计方案。

项目位于科创城核心区北侧Ⅶ区，科创城两大轴线(科技创新轴和智慧生活轴)的交汇处，东南向与科创城中央景观带遥遥相望，北侧为化章街，西侧为机场东路，南侧为纬二路，东侧为经六路。总建筑面积为175 308.55 m2，其中地上建筑面积为118 309.89 m2，地下建筑面积为56 998.66 m2。主要包括科技资源服务平台、创新孵化服务平台、科技金融平台及配套服务等功能。地上A座、B座、C座三栋单体围绕中央下沉花园呈品字形布局，A座地上9层，建筑高度40.2 m，主要功能为科技金融服务、科技资源服务用房及创新孵化平台及管理用房；B座地上5层，建筑高度26.2 m，主要为创新孵化服务平台；C座地上5层，建筑高度26.2 m，主要为公共研发中心及公共检测实验中心。

2 室内设计参数[1]

2.1 室内温度参数

室内温度参数见表1。

表1 室内温度参数

2.2 室内通风参数

室内通风参数见表2。

表2 室内通风参数

3 冷热源设计

本工程空调冷源集中设置于地下新建冷冻站内。冷冻站内设置三台双级压缩离心式冷水机组，生产7 ℃～12 ℃冷冻水供各建筑夏季空调使用，每台冷水机组的制冷量为3 516 kW(1 000RT)，设计离心式冷水机组在名义制冷工况和规定条件下的制冷性能系数(COP)为6.049 W/W，综合部分负荷性能系数(IPLV)为10.546 W/W。

本工程空调热源来自城市集中供热，一次热媒为110 ℃～70 ℃高温水，热交换站内设置三台板式换热器制取为60 ℃～45 ℃温水供各建筑冬季空调使用，每台板式换热器的换热量为3 300 kW。

4 空调系统设计[3]

4.1 空调风系统

1)报告厅、门厅、路演大厅等大空间均采用全空气单风道低速送风系统，气流组织为上送上回式，送风口采用方形散流器或旋流风口，回风口采用双层百叶风口；其余均采用风机盘管加新风系统。

2)全空气系统空调机组采用数字化转轮式能量回收机组进行余热回收，通过实时监测室外空气参数及室内空气CO2浓度，自动联动设于新、回风管上的电动对开多叶调节阀调节新排风比例，保证室内环境参数及空气品质。系统可全新风运行，过渡季最大限度地利用新风做冷源。

3)新风加风机盘管系统新风机组采用数字化分体式能量回收新风机组，排风机组采用数字化分体式能量回收排风机组，通过液体循环式热回收装置进行余热回收，循环液体采用乙烯乙二醇溶液，回收效率不低于60%，风机均配置变频调速装置。

4)办公室等新、排风需求恒定的区域采用定风量通风系统，新、排风各设置一个恒风量调节模块保障房间风量恒定和梯度压差。

5)A座1层金融交流服务大厅、2层金融服务大厅等人员密度较高且随时间变化大的区域采用变风量通风系统，每个区域新风及排风末端设置变风量控制模块和CO2传感器，通过CO2传感器实时监测室内空气CO2浓度，当室内CO2浓度超过报警值时，系统将自动报警提示，并自动联动新、排风机，加大室内新排风量，保证室内空气品质。

6)空调系统对需进行加湿的场所设置湿膜加湿器对空气进行加湿处理。

4.2 空调水系统

1)空调冷冻水系统均采用双管制、一次泵变流量系统，水平干管采用双管异程式系统，立管采用下供下回双管异程式系统。

2)冷水机组可变频运行，空调冷热水泵配变频调速装置，冷冻水进出水管上设置压差控制器，对系统的进出水压差进行检测，调节旁通阀。热交换系统一次水侧设置带气候补偿器的调节装置，以便根据室外温度的变化调节二次水供水温度；二次水侧设置水温自控装置,温度控制器根据设于二次水供水管的温度传感器信号,控制电动阀调节一次水供水的进水量,来保证二次水供水温度满足设定值的要求。

3)为解决水量分配的平衡问题,在每台空调机组冷热盘管的回水管路上均设置动态平衡电动调节阀,每台风机盘管的回水管路上均设置动态平衡电动两通阀,在冷冻站、热交换站集水器及各分区环路上设置静态水力平衡阀,方便水系统的运行调节并可实现系统水流量可测控。

4.3 净化系统设计

1)分体式新风热回收机组入口处均设置管道式电子空气净化机。

2)转轮式热回收机组送风段配置组合式空调箱式电子空气净化机。

3)电子空气净化机与机组联动控制，同步开启，延时停止。

4.4 监测与控制系统设计

1)本工程冷水机组系统配置可编程控制器,对设备进行实时监控,可自动进行工况转换与系统保护。

2)本工程空气调节系统、通风系统以及热交换系统采用直接数字式集中监测控制系统，既满足人员舒适度要求，又达到节能目的。

3)本工程风机盘管均配置带风机三速选择开关、可冬夏转换的室温控制器联动水路电动阀的自动控制装置，既满足人员舒适度要求，又达到节能目的。

5 采暖系统设计

1)本工程建筑设计有多处中庭，为解决自然形成的温度梯度问题，暖通专业在门厅及地下1层配套服务的走道处均设置低温热水地板辐射供暖系统，作为冬季辅助供暖。

2)采暖热媒来自地下1层热交换站，热媒温度为60 ℃～45 ℃低温水，采暖系统形式为下供下回双管异程式。

3)地暖系统供回水总阀门夏季须严密关闭。

6 通风系统设计

1)公共卫生间均设置房间通风器，排风经竖井由屋顶排风机引至室外，通风器均配置逆止阀，通风换气次数为5次/h～10次/h。

2)地下汽车库按防火分区设置送排风系统，排风与排烟合用一套系统，通风换气次数为6次/h，并设置与排风系统联动的一氧化碳浓度监测装置实时监测室内空气CO浓度，自动控制风机运行。

3)地下冷冻站、水泵房、直饮水机房设置一套机械送排风系统，通风换气次数为：冷冻站：4次/h～6次/h；水泵房、直饮水机房：3次/h～5次/h。

4)设置气体灭火系统的区域均设置独立的机械排风及补风系统，通风换气次数为6次/h。

7 抗震设计

1)防排烟风道、事故通风风道及相关设备采用抗震支吊架。

2)B座、C座结构采用了隔震技术,为保证结构在水平地震作用下有足够的空间发生水平移动,暖通专业在B座、C座范围内采取了如下措施:

a.B座、C座范围内穿越±0.00 m的空调及地暖供回水立、支管上采用柔性连接，柔性连接管道采用金属软管，并将地下1层的供回水干管及冷冻机房内的所有管道均固定在-1.700 m处的梁上。b.地下1层排烟风机的进口、补风风机的出口及风管穿越抗震缝处采用柔性连接，柔性连接风管采用石棉布，并将风管固定在±0.00处梁上，且要求距离墙和柱的距离不小于450 mm。

8 绿色建筑设计[2]

本项目按照绿色建筑三星级标准进行设计，暖通专业采取的技术措施如下：

1)选用离心式冷水机组制冷性能系数比GB 50189—2015公共建筑节能设计标准中的规定提高12%。

2)在冷水机组及城市集中供热一次管网的供水总管上均设置冷热量计量装置，在冷冻站及冷却塔的自来水供水总管上设置流量计。

3)空调及通风系统风机的单位风量耗功率满足GB 50189—2015公共建筑节能设计标准的要求。

4)空调冷热水循环泵耗电输热比比GB 50189—2015公共建筑节能设计标准的要求低20%。

5)空调冷冻水系统采用一次泵变流量系统，冷水机组变频运行，空调冷热水泵配变频调速装置。

6)全空气系统空调机组采用数字化转轮式能量回收机组进行余热回收；新风加风机盘管系统采用数字化分体式能量回收新、排风机组，通过液体循环式热回收装置进行余热回收，回收效率不低于60%。

7)全空气系统实时监测室外空气参数及室内空气CO2浓度，自动调节新排风比例，系统可全新风运行，过渡季最大限度地采用新风做冷源。

8)新风加风机盘管系统在人员密度较高且随时间变化大的区域采用变风量通风系统，通过设置的CO2传感器实时监测室内空气CO2浓度，当室内CO2浓度超过报警值时，系统将自动报警提示，并自动联动新、排风机，加大室内新排风量，保证室内空气品质。

9)地下汽车库设置与排风系统联动的一氧化碳浓度监测装置实时监测室内空气CO浓度， 并自动控制风机运行。

10)本工程空调系统设置自控系统节省能耗。

9 结语

山西科技创新城综合服务平台项目建筑体量大、造型独特，且按三星级绿色建筑进行设计，暖通专业结合当地的气候、环境、资源、经济及文化等特点，通过合理选择空调系统形式，提高设备及系统的运行效率，优化系统控制策略等，在满足建筑使用功能的前提下，为使用者提供健康、舒适的室内环境，使建筑在全寿命周期内最大限度地节约资源、保护环境及减少污染。