浅谈办公楼的暖通空调设计

摘要

本文重点介绍了廊坊供电公司办公楼的暖通空调设计，其中包括空调冷热源及水系统（采用水蓄冷方式作向末端提供冷量），风机盘管与新风系统，热回收系统，通风设计、防排烟设计。阐述了设计过程中参数的确定方法以及对于相关问题的理解。

关键词

风机盘管与新风系统，水蓄冷、通风系统、防排烟系统

中图分类号：TD724文献标识码： A 文章编号：

工程概况

本工程位于河北省廊坊市，建筑为长方形（51.6m×44.95m）,东西走向，地上十二层，地下二层，新建建筑，总建筑面积：28356m2，建筑高度：56.55m, 属于一类高层公共建筑，建筑以办公室、会议室和机房为主。根据甲方要求，室内末端采用暗装风机盘管系统，与原有建筑配合，采用水蓄冷方式提供新建建筑与原有建筑的总冷量。

廊坊市气象条件：廊坊属于寒冷地区，夏季空气调节室外计算干球温度为：34.8°C，空调室外计算湿球温度为：27.1°C；冬季空气调节室外设计温度为：-9.3°C，空调室外计算相对湿度：52%。

冷热源（水蓄冷方式）

2.1、热源

通过鸿业6.0计算软件，输入围护结构的传热系数，根据《公共建筑节能设计标准》确定体形系数

q ---传热量λ---导热系数h---对流换热系数tf1-tf2 --- 流体传热温差

δ--- 墙体等无限大平壁厚度

得出，总热负荷为1440kW, 建筑热负荷指标：51W/m2,基本符合节能建筑标准。

本工程热源由市政热网提供，供回水温度为80/60°C, 经换热站向末端风机盘管提供60/50°C热水，根据热负荷与平时运行综合考虑，设置两台板式换热器，单台负荷为总热负荷的75%，并联。两台同时使用，可达总负荷的100%, 当一台损坏时，另一台为总负荷的70～80%。

采暖板换循环泵参数确定见下表：

流量（m3/h） 扬程

（m） 电源

容量（kW）电压（V） 设计点效率

（%）

100 32 22 380 72

根据空气调节热水系统的输送能效比（ER）

ER=0.002342H/(T·η)

H---水泵扬程（m）；T---供回水温差(℃)；

η---水泵在设计工作点的效率（%）。

计算出：ER=0.011，远远大于《公共建筑节能设计标准》里规定的：寒冷地区，ER=0.00433数值，采暖板换循环泵不符合节能措施。从结果中可以看出，当冬季空调热水系统采用常规的60℃/50℃供回水设计参数时所选水泵很难满足规范要求，即便采用空调热水供回水最大温差15℃时，计算结果也差强人意，冬季水泵扬程必须仔细计算，防止偏大。

2.2、冷源

冷源要综合考虑新建建筑与原有建筑（原有建筑制冷主机到达使用期限后，使用新建建筑的冷源为其提供冷量，原有建筑设有2台制冷量为935kW离心式冷水机，一用一备），总冷负荷为2935kW, 为了响应节能环保政策，采用水蓄冷方式提供冷量。

原有建筑制冷设备到达使用之前，原有的两台935 kW的离心式冷水机组，作为基载主机直接向末端风机盘管、空调机组、新风机组等提供7℃冷冻水。新建建筑制冷机房设在地下二层，配置一台制冷水工况 4℃~9℃、1213kW(345TR)的离心式冷水机组，一方面作为制冷主机提供 4℃~9℃冷冻水经板换间接向末端提供7℃~12℃冷冻水（两台冷水槽换冷板换，单台换热量为 1040kW,一次水温为：4℃~9℃，二次水温为：7℃~ 12℃），同时作为蓄冷主机夜间 （23：00~7：00）向蓄冷水槽提供4℃冷冻水。蓄冷水槽采用不锈钢管均布水池，总储冷量为 7567kWH负担剩余冷负荷，并降低尖峰负荷值使水冷机组在满负荷状态高效率运行。

旧楼两台 935kW制冷设备到达使用期限后，由新楼制冷机房增加一台标准工况为 7℃~12℃、1213kW的离心式冷水机组替代原有设备作为基载主机，维持系统不变，满足负荷要求。

冷冻水循环泵参数确定见下表：

设备名称 流量（m3/h） 扬程

（m） 电源 设计点效率

（%）

容量（kw） 电压（v）

基载冷冻水循环泵 230 38 18.5 380 70

制冷板换循环水泵 130 35 18.5 380 67

放冷泵 215 17 15 380 73

储冷泵 215 17 15 380 73

根据空气调节冷水系统的输送能效比（ER）公式，各自的ER值为： 0.025, 0.024，0.011，0.011 ，从计算结果可以看出，一般工程设计可以满足规范要求，同时，当水泵扬程选择比较高时，必须选择较高效率的水泵。

2.3、空调水系统

本工程水系统形式采用一次泵定流量系统，通过蒸发器的冷水流量不变，因此蒸发器不存在发生结冰的危险。当系统中负荷侧冷负荷减少时，通过减少冷水的供、回水温差来适应负荷的变化，所以在绝大部分运行时间内，空调水系统处于大流量、小温差的状态，不利于节约水泵的能耗。造成大流量、小温差的原因还有，水泵扬程一般是根据最远环路、最大阻力，再乘以一定的安全系数后确定的，然后结合上述的设计水流量，查找与其一致的水泵铭牌参数而确定水泵型号，而不是根据水泵特性曲线确定水泵型号（查H-Q图，虚线表示设计管路特性曲线，实线表示实际管路特性曲线，d 点是设计工作点，D点是实际工作点）。因此，在实际水泵系统运行中，水泵实际工作点是在铭牌工作点的右下侧，故实际水流量要比设计水流量大20%~50%。 在较大的水系统中设计计算时常常没有对每个环路进行水力平衡校核，施工安装完毕之后一般又不进行认真的调试，环路之间阻力不平衡所引起的水力工况、热力工况失调现象只好靠大流量来掩盖。

H-Q图

避免大流量小温差的方法，考虑到设计时难以做到各环路之间的严格水力平衡，以及施工安装过程中存在的种种不确定因素，在各环路中应设置平衡阀等平衡装置，以确保在实际运行中，各环路之间达到较好的水力平衡。当遇到某个或几个支环路比其它环路压差相差悬殊（如阻力差10kpa以上），就应在这些环路增设二次循环泵。

这里水泵选用三台并联，两用一备。一次泵定流量系统中一台冷水机组配置一台冷水泵，水泵和机组联动控制。加机时先启动对应的冷水泵，再开启冷水机组；减机时，先关闭冷水机组，再关闭对应的冷水泵。水泵与冷水机组启停一一对应。

风机盘管采用两管制异程式（逆流式），供水与回水管中水的流向相反，流经每个环路的管路长度不等，每层根据南北分向分别设置回路，同时，新风机组单独一回路，一方面利于水利平衡，另一方面新风机组表冷器冬季经过室外冷风容易结冻，分开设置不易影响风机盘管。末端风机盘管的回水管路上，安装有两通调节阀，在末端负荷变化时进行变流量调节。分集水器之间设置旁通装置，旁通管起到平衡一次水和二次水系统水量作用，其上装有压差旁通阀，可根据最不利环路压差变化来调节压差旁通阀开度，从而调节旁通水量，旁通水仅有一个流动方向，即从供水总管流量回水总管（旁通水量最多为一台制冷机流量）。