某工程高层建筑暖通空调设计的研究

摘要：随着城市化的发展，各种功能类别的高层建筑如雨后春笋般拔地而起，新的建筑、新的使用功能对建筑设备提出了新的、更高的要求，暖通空调已成为现代化建筑必不可少的重要设施。本文针对某工程实例的设计经验，对建筑暖通空调设计方案进行研究。

关键词：高层建筑；暖通空调；设计方案

一、工程概况

某大厦建筑功能为高档写字楼及部分商业用房，建筑面积15万m2，地上30层，地下4层，由两座主楼及连接两主楼的裙房组成，建筑高度地上125 m。首层至5层为大堂、商业用房、餐厅等，6～9层为办公用房，15层局部为避难区，30层为电梯机房、风机房及水箱间，地下1层为快餐厅及商业用房，地下2层为制冷机房、换热机房、水泵房、变配电室、备用发电机房等，地下3层和地下4层为汽车库。

二、冷热源设计

夏季空调设计总冷负荷为19596kW，冬季供暖、空调设计总热负荷为14231kW。空调冷源由设在地下2层制冷机房内的6台3516kW（1000rt）的离心式冷水机组提供，冷水供回水温度为7℃/12℃，冷却水进出水温度为32℃/37℃，冷却塔设在裙房的屋顶，空调冷源系统示意图（略）。调热源为市政热网提供的高温热水，经设在地下2层换热机房内的板式换热器交换出80℃/60℃的二次水供供暖、空调系统使用。

三、空调及供暖系统设计

（一）首层～5层的大堂、商业用房、餐厅等采用全空气定风量空调系统。地下1层快餐厅、商业用房及标准办公层采用全空气变风量空调系统。各空调系统设回风/排风机，过渡季均可全新风运行。地上层每层空调机房靠外墙设置，以便新风引入口、排风口直通室外，以满足进风、排风百叶风口面积要求。设计中需注意新风引入口与排风口的间距要求。

（二）全空气变风量空调系统采用单风道定静压控制，送、回风机均可变频运行。

（三）标准办公层进深较大，人员、灯光及办公设备发热量较大，存在内区。冬季内区需要供冷，而外区需要供热，所以变风量空调系统按内、外区分别设置。将外窗墙线至进深4.6m的范围划为外区，超过这个进深划为内区。

内区采用VAV变风量末端装置，全年供冷；外区采用风机动力型变风量末端装置与散热器组合的方式，在外窗处设冬季供暖用铜制串片散热器。冬季变风量空调系统的送风温度按内区要求设置，外区通过控制散热器的加热量使室内温度满足设计要求。

与外区设变风量末端装置内置热水盘管冬季送热风的方式相比，外区设散热器供暖更舒适，无吹热风感；冬季还可用于夜间值班供暖，避免出现早晨上班后室温过低的情况，也减少了风机的运行能耗。散热器供暖具有舒适、节省运行费用的特点，符合实用、节能的原则，在设计中可作为外区供暖的优选方案。

（四）在空调机房、风机房等冬季有供热要求的区域设热水暖风机。在消防控制室、自动交换机房、电梯机房等部分季节需要24h供冷或需要独立冷的房间设水冷整体式空调机组。

四、空调冷水、供暖及空调热水系统设计

（一）空调水系统为四管制，分空调冷水系统和供暖与空调热水合用的热水系统两种。各空调机组的冷却盘管、加热盘管分别设置。

（二）空调冷水系统全楼竖向不分区，冷水机组承压2.0MPa。系统形式为一次泵系统，在机房冷水供回水总管之间设压差控制的电动旁通调节阀。闭式膨胀水箱设在30层的机房内。

（三）热水系统为全楼的空调机组加热盘管、暖风机加热盘管及散热器提供热水。热水系统竖向分高区、低区、裙房区三个区，板式换热器承压2.1MPa。各区热水循环泵变频运行，闭式膨胀水箱分别设置在30，15，5层机房内。

（四）热水系统接各层空调机组加热盘管、暖风机加热盘管及散热器的水管为双管水平横串式布置。

（五）每台空调机组的冷却盘管、加热盘管的回水支管设平衡阀及电动控制调节阀，暖风机加热盘管的热水回水支管设电动控制调节阀，散热器回水支管设温控调节阀及定流量阀。

五、冷却水系统设计

（一）冷却水系统包括大厦空调冷却水系统和租户冷却水系统。由于许多进驻办公楼的公司设有专用设备机房，机房内发热设备多，设备运行时对环境温度有一定要求，而且是全天24h运行、全年四季运行，所以设备机房需要设专用空调机组，全年供冷。考虑到大厦未来出租的需求，设置了为水冷整体式专用空调机组服务的租户冷却水系统，也可兼为大厦特殊用冷部位，如消防控制室、自动交换机房、电梯机房等服务。

（二）空调冷却水系统和租户冷却水系统合用冷却塔，分别设置冷却水泵。冷却塔采用开式冷却塔，为提高租户冷却水系统水质，在地下2层的制冷机房内设置了两组板式换热器，将租户冷却水系统分为冷却塔一次水系统及租户二次水系统。租户二次水供回水设计温度为33℃/38℃，能满足水冷专用空调机组的运行要求。

（三）因设计阶段很难预计租户设置水冷专用空调机组的需求量，租户冷却水系统的冷却水量便成为一种预留量，不同设计项目有不同的考虑。该大厦冷却塔容量按空调冷却水系统容量加大25%选取，加大的余量即是为专用设备机房和租户设备机房的水冷整体式空调机组预留。冷却水泵两用一备，单台泵流量370t/h。

（四）租户二次水系统竖向不分区，板式换热器承压2.0MPa，闭式膨胀水箱设在30层的机房内。租户二次水循环泵定速运行，为适应系统流量变化，在机房内供回水总管之间设压差控制的电动旁通调节阀。

（五）为控制冷却水供水温度不致过低，冷却塔供回水总管之间设温度控制的电动旁通调节阀。

六、通风系统设计

（一）制冷机房、换热机房、电梯机房、水泵房、变配电室及备用发电机房等各类机房的通风系统分为送风系统和排风系统。

（二）厨房、汽车库的排风系统兼作排烟系统用，送风系统兼作排烟补风系统用。厨房送风用新风机组的冬季送风温度可控制在13℃，汽车库新风机组的冬季送风温度可控制在10℃。汽车库排风系统的排风口按上部排风1/3、下部排风2/3布置，下部排风支风道设电动阀，火灾排烟时电动阀关闭。汽车库还设有一氧化碳监测系统，每7.6 m半径范围内设一个探头。

（三）卫生间、配电小室各设独立的排风系统，竖向分两个区，14层以下为一个区，16～29层为一个区，排风机分别设在15，30层。为使排风均匀，卫生间各区竖向又分设两条风道，一条接分区下部、另一条接分区上部楼层排风口。

（四）大厦主楼还设了一般的排风系统，竖向分15层以下、16～9层两个区，排风机均设在30层。各区的各楼层设支风道，根据楼层办公用房或租户的需要（如设置复印室、自备茶水间等）接支风道、安装排风口。

（五）各通风系统的送风机、排风机为双速控制。

七、防排烟系统设计

（一）大厦主楼防烟楼梯间及合用前室分别设正压送风系统，全楼竖向分三个系统设置，分别为地下层系统、首层至15层系统、16～30层系统，正压送风机分别设在首层、15层、30层。防烟楼梯间正压送风系统每隔一层设常开风口，风口处配风量调节阀。合用前室正压送风系统每层设常闭电动风口，加压送风时打开着火层及其上下层。15层避难区设加压送风系统。

（二）排烟系统大多与通风或空调系统共用。大厦外窗为不可开启窗，地上各层有外窗的房间也需设消防排烟系统。

（三）标准办公层空调系统回风道与排烟风道共用，回风/排烟风道按防烟分区设电动风阀，平时全部打开，火灾时着火区域电动风阀打开，其他防烟分区电动风阀关闭。通过设在空调机房内的排烟总竖风道将烟气排至30层，经排烟风机排至室外。

排烟总竖风道在每层支风道处设防火排烟阀，火灾时着火楼层的防火排烟阀打开。空调机房回风总风道设工况转换用电动阀，火灾时关闭，且着火层空调机组送风机及回/排风机停止运行。与着火层相邻的上下楼层回/排风机停止运行，送风机全新风运行作为排烟补风用。

八、结语

暖通空调设计方案的选择是一个直接关系到暖通空调工程项目的成败和经济效益优劣的重要问题，而施工图设计各个细节处理的是否完善也是关乎整个暖通空调设计的成败，两者缺一不可。在暖通空调工程安装施工管理中，施工前要了解设计意图，熟悉各专业施工图，编制好施工组织图，要抓住工程的控制要点，才能细致地作好质量控制工作。