某高层中央空调设计问题分析

宋良雨　逯轩武

摘 要：中央空调在办公楼取暖制冷应用方面已经是非常广泛，针对于我国西部地区特殊环境，中央空调选用要做到因地制宜，文章根据西安市一小高层办公楼为例，讲述了设计时应该注意的问题。

关键词：设计；措施；环节

空调是空气调节器（room air conditioner）的简称，空调是对空气的温度、湿度、纯净度、气流速度进行处理并满足人们生产、生活需要的设备。商用中央空调在世界上已有百年的发展历史，在中国也有20多年的应用时间。对于一个工程建设产品来说，设计方案质量高低会直接关系到使用效果，好的设计可以使人们生活、工作方便，心情愉悦。随着中央空调的使用越来越普及，设计人员越来越重视中央空调设计问题，已经把其作为建筑整体设计中较为突出的问题对待。空调系统是一个比较复杂的系统，其设计需要考虑的因素较多，空调工程设计人员要利用经济、技术方法，根据工程具体情况制定最好的空调设计方案。

下面根据一个具体的案例介绍中央空调设计应该注意的问题。

1 工程概况简述

某工程位于陕西省西安市，此地属于夏热冬冷地区，冬天需要取暖（本工程使用中央空调），夏天需要供冷。此小高层办公楼位于市中心繁华地带，共9层，地上8层为办公区域，地下一层为车库，建筑面积总共12500m2，建筑总高度31.7m。

2 本工程中央空调设计方案介绍

在本中央空调设计方案中依据《公共建筑节能设计标准》（GB50189-2005）进行方案设计以及具体标准审议，本建筑物体型系数设定为0.169，建筑外窗传热系数设定为2.6W/m2℃，建筑外墙传热系数设定为0.42W/m2℃，建筑屋顶传热系数设定为0.4132W/m2℃。

2.1 本工程中央空调设计参数分析

由于此地属于夏热冬冷地区，冬天需要取暖，所以本工程所用到的重要空调设计方案考虑了夏季空气调节设计参数以及动态取暖设计参数。

（1）夏季空气调节室内设计参数分析。在本工程中，在办公室、资料室以及会议室场所，温度假定为26℃至27℃，湿度值设定为不大于65%，新风量设计为30m3/h。另外，在卫生间、盥洗室、厨房、休息室、门厅等场所的温度值设定为26℃至28℃。

（2）夏季空气调节室外设计参数分析。在本工程中，干球温度设定为32℃，湿球温度为31.7℃，大气压力值设定为89.789kPa，另外，考虑到办公场所需要空气流通较快，所以本工程中的风速设定值为1.6m/s。

综上，根据计算分析，本工程夏季总冷负荷为467kW，冷负荷指标为72W/m2。

2.2 空调系统选用多联机中央空调系统的优点

多联机中央空调（Variable Refrigerant Volume）优点较多，它可以不需要另设空调机房，室外机可以放置于屋顶，有效节省大量的空间，另外还不需要设置冷却水塔、循环水泵等配套设备，这样还会节省很多的成本支出；多联机中央空调可以采用集中控制或者有线控制，使用方便；考虑到西北地区，冬天温度会比较低的原因，多联机中央空调是一种无水的中央空调系统，不会出现结冰堵塞回路的情况，这样减少了维修成本，还能够节省冬季循环水泵的工作能耗；西部地区适合使用冷媒直接蒸发式对室内空气进行冷却，这个方式不仅效率高，制冷效果也比较明显，耗能也比较低。在制冷时间上相对于其他方式更短、迅速。

2.2.1 空调设备。在本工程中地上8层各个办公室等场所均选用了多联机室内出风嵌入式室内机，共252台，每层有两台新风机组，共16台。顶层的大会议室以及活动中心装了吸顶式换气扇，共34台；多联机室外机置于屋面，共12台，地上两层均设置了贯流式空气幕，共22台。为减少新风管道占用过多的空间，每个新风系统风量应该控制在合适范围内，通过走廊吊顶内的新风管道送到各个室内，送风采用了双层百叶送风口，风口之间距离要适中，新风机进出口均匀设置了150mm的耐火软管。办公室内多联机室内机均匀布置，采用四面出风嵌入式室内机，送风均匀，以满足对空调热舒适性的要求。小型办公室采用了自然通风的方式，较大的办公室采用了吸顶式换气扇通风。

2.2.2 冷媒系统。多联机中央空调共分为8套系统，地上每一层均为独立的系统。为了避免过多的能量损失，在冷媒管道出入口采用了保温处理措施。为达到不同末端输出的效果，需要调节室内以及室外机的电子膨胀阀来改变输入末端的冷媒流量。为了减少压缩机由于多次开启造成的能量损失，在空调启动时可以采用低频方式进行启动，这样做不仅降低了能量损失，还能够减少启动时对其它用电设备以及电网的损伤。

2.2.3 多联机空调系统的控制。多联机空调系统采用了集散控制方法，主要是由控制系统采集室内舒适性参数、室外环境参数和表征制冷系统运行状况的状态参数，根据系统运行优化准则和人体舒适性准则，通过变频调速以及设置电子膨胀阀等手段将压缩机工作控制在最佳状态，还可以控制室外空气换热器风扇转速，调节换热器的能力，这样就可以确保室内空气温度不会急剧变化。

3 采暖设备设计分析

多联机稳定工作室外环境的要求：制冷室外温度要求控制在-5至49℃，制热室外温度控制在-20至26℃，可以发现这个范围相对于别的地区是比较大的，这主要是由于本地冬季一般在-10℃左右，低温将会使空调制热效率大打折扣，所以在此暖通设计人员在冬季采暖系统设计时，没有考虑选用多联机中央空调，而选用了普通散热器采暖。

3.1 采暖系统参数设计

冬季采暖室外温度设计标准按照-10℃，办公室、会议室以及首层接待室温度设计标准按照18℃至20℃，卫生间、楼梯间、门厅等房间温度设计标准按照14℃至16℃。

采暖系统热负荷设计要根据房间得失热量的平衡进行考量，每个房间热负荷等于房间耗热量总与房间得热量总和之差。经过计算，可以知道本建筑热负荷设计为214kW，热负荷指标设定为32W/m2。

3.2 采暖系统设计分析

本建筑利用以热水为热媒进行集中供暖，供水以及回水温度分别为80℃和60℃，由户外热力管网引进，供室内散热器使用。采用了双管下供下回式系统，缓和了垂直失调现象，且室内不需要假设无供水干管，不仅美化室内空间，还能节省造价成本。业主对于散热器材质有特殊要求，故在此选用了耐腐蚀的铜铝复合散热器。

3.3 通风设备的选用

本建筑地下一层为车库，设计人员根据实际情况设置了送风系统以及排风兼排烟系统。送风系统把新鲜空气输送到室内，可以稀释空间内空气，使空气成分满足国家标准的要求。排风兼顾排烟系统通过同一台风机和管道系统，不仅具有排风也具有排烟功能。

我国西部地区的办公楼要根据当地具体的气候环境、业主要求以及相关规范要求进行设计，尽量做到因地制宜，避免不必要浪费出现。夏季可以选用多联机中央空调，冬季可以选择散热器进行供暖的方式，全面推进绿色建筑的发展，推广使用新能源技术。

参考文献

[1] 夏子丹.结合实例对两栋超高层空调方案比较的探讨[J].中华民居（下旬刊），2004（07）.

[2] 魏园园，李思聪，侯倩.关于超高层建筑暖通专业设计与节能运行问题的探讨[J].陕西建筑，2007（04）.