北京某大厦装修改造项目空调系统设计简析

孙凯 张睿

【摘 要】本项目工程空调控制采用DDC控制系统，可以在控制中心显示并打印空调、制冷、通风等主要系统运行参数，并实现远程控制。DDC系统，可实现以下控制。本文以北京某办已建成的办公大厦装修改造项目为例，简明介绍和分析其空调系统设计情况。文章主要从空调系统的冷热源、空调风路系统、空调水路系统、空调自控系统和节能环保措施五个方面对改造项目的暖通设计做出了说明，并且从设计及施工差异的方面做了总结及反思。

【关键词】改造项目 空调系统 节能环保

1 工程概况

项目位于北京市朝阳区，建筑功能为高档写字楼，建筑面积约51483m2，其中地下建筑面积约13572m2，地上建筑面积约37911m2，地上20层，地下4层，建筑高度约77.15m，标准层高约3.7m。其中B4，B3，B3层为汽车库。B4层为设备机房。B1层为变配电室、自行车库、职工餐厅和燃气厨房等。地上首层为入口大堂、银行大厅、消防控制室和保安监控室。2层及以上为会议室和办公区。20层为多功能厅和会议室。制冷机房（压缩式制冷、冷媒为环保制冷剂）和空调热水的热力交换站置于B4层人防区域之外。

此次项目为土建主体已经基本完工，维持暖通专业消防系统的原有设计，主要设计内容未：制冷机房冷源系统、设备布置及管路连接的重新设计、地下餐厅及厨房的空调通风设计、地上所有区域的空调通风重新设计、机房专用空调系统的设计，并配合室内的精装修设计完成空调末端追位图。此地下车库区域的通风系统及全楼的防、排烟系统均保持原有设计，不在本次设计范围之内，本文不做相关描述。

2 设计参数（见表1）

房间名称 夏季 冬季 最小新风量m2/h.人.或换气次数 室内噪音标准Db（A） 备注

干球温度（℃） 相对湿度（%） 干球温度（℃） 相对湿度（%）

大厅、休息区 27 55 18 - 20 ≤50 人员密度：5m2/人

办公室 26 50 20 ≥30 30 ≤45 人员密度：10m2/人

视频会议室 26 50 20 ≥30 30 ≤45 人员密度：1.5m2/人

多功能厅 26 50 20 ≥30 30 ≤50 人员密度：1.2m2/人

档案室 24 55 20 ≥45 20 ≤45

卫生间 18 10次/h

电梯机房 ≤40 ≥5 10次/h

表1 空调房间的设计参数

3 冷源设计

项目冷源设计采用两台350USRT（单台1200kW制冷量）离心式电制冷机组和一抬175USRT（单台600kW制冷量）螺杆式电制冷机组提供15-20℃空调冷冻水。冷却水由冷却塔降温后循环使用，其进出水设计温度为32-37℃。当室外空气焓值低于20kJ/kg干空气时，停止运行冷水机组，使用一台冷却塔与其对应的冷却水泵、冷对水泵、板式换热器，为空调内区提供15-20℃的空调冷冻水，实现冷却塔过渡季节“免费制冷”。

项目热源设计采用市政热力的外热网提供85-60℃采暖热水。冬季经热力交换设备切换成60-50℃的二次水供给暖、空调系统使用。

4 空调及通风系统设计

空调系统为大厦供冷、供热主要集中在冬、夏季，过渡季节视情况而定。空调范围包括地下员工餐厅、地上大堂、办公区域，不包括地下车库。但是对地下局部与室外相接的部分依然注意保温。

4.1 地下区域

B1层的员工餐厅采用双盘管VRV多联机系统，夏季冷媒管制冷，冬季市政交换热水供热。餐厅厨房设计排风排油烟及补风系统，以保障正常通风换气。交配电室、电信机房、蓄电池室、消防与保安监控室等设置分体型热泵空调。交配电室、制冷机房、热力交换站设置机械进排风装置，中水机房设立独立的通风系统，自然进风，机械排风。

4.2 地上区域

首层大堂采用集中送风的定风量一次回风全空气空调系统，其他办公区采用干式风机盘管加溶液调湿机组处理的新风。其中部分楼层的空调系统设置热回收溶液调湿机组进行热量回收。

二十层大型会议区、多功能职工活动中心、中型会议区、会议备勤及库房等区域设置独立控制的空调系统，新风风阀电动关闭，供应该区的新风机组配置变频风机，以定静压的方式在风管最远支略下有三分之一出设置压力传感器控制风机转速。

其中有部分需24小时提供空调的区域，包括首层保安监控室、首层消防监控室、11层UPS机房、12层虚拟现实机房、12层终端机房、12层生产调度中心、12层绘图室、首层-20层核心筒北侧的弱电室。

5 空调水系统设计

空调冷冻水、采暖热水系统为分区两管制，垂直管路与水平管路均为异程式系统。根据建筑的外围护结构和空调系统的冷、热负荷，在同层中划分空调内、外区，垂直方向不分区。地上办公区、会议区及公共区通过空调内外区的划分，解决了冬季的“温差”问题，实现内外区空调独立控制调节，避免“冷热不均”。

为适应冬、夏两季冷、热负荷及供、回水温差的变化，空调冷冻水/热水系统分别设置循环水泵。但空调水路系统的补水定压装置为冬、夏共用。考虑到系统运行的节能与稳定，制冷站的冷水系统采用“一次泵主机、末端变流量”的方式。空调机组和风机盘管处设置电动阀，依据室温调节水量，在连接AHU/PAU的空调回水管路上安装动态压差平衡阀，每层独立的风机盘管回路的水平回水干管接竖向总管处，安装压差平衡阀，以便于系统调试和节能运行。

6 自控设计

6.1 对冷热源的控制

冷冻机房设备启停及报警；冷冻水循环泵变频控制；热交换器出水温度、板式换热器及水泵运行参数控制；冷热水温度、压力、流量、冷量热量等参数的记录显示。

6.2 冷却塔

自动检测冷冻机、冷却塔的运行状态、故障报警并根据测量值计算系统冷负荷，以实现冷冻机运行台数的最优控制；冷却水温度、压力、流量等参数的记录显示；冷水机组、冷水泵、冷却水泵、冷却塔风机及进水电动阀连锁控制；根据冷水供回水压力，自动调节冷水供回水管间旁通阀的开度，以保证管网的压差和流量平衡[1]。

6.3 空气调节系统

风机启停控制及状态显示，故障报修；温湿度等参数显示及报警；温湿度值的控制及防冻保护控制；空调机组空气过滤器堵塞报警控制；室内外焓值的测量及热交换器的控制。风机盘管采用电动两通水阀和风机的三速开关控制。

6.4 通风系统

风机的启停控制及状态显示、故障报修；风机前后防火阀、送排风机的连锁控制。

7 节能环保措施

（1）本项目所有暖通设备均采用高效、节能、环保、低噪声类型，设备机房的墙面、顶面和门窗等，由建筑专业做吸声隔声处理。并且，首层中庭采用分层空调的空调采暖方式，以节省运行能耗。

（2）空调系统采用温湿度独立控制系统，既能避免冷却再加热送风的低效率浪费能源的方式，又可因冷水供水温度的提高使得制冷机的耗电量降低。同时空调末端由于几乎没有冷凝水的产生，克服了传统风机盘管在湿工况下容易集尘，滋生“军团菌”等危害人体健康的隐患。新型溶液调湿机组本省具备较高的过滤除尘，调湿净化的功能，使送入室内的新风更加卫生环保。

（3）空调制冷主机选用大气和温室效应基本无影响的R134a或R407a等环保制冷剂，高温冷水机组的性能系数优于北京市公共建筑节能标准。冷却塔采用超低噪声型，自带集水槽，冷却水飞溅损失小，循环使用适当补水以节省水资源。制冷站的空调水系统为主机和末端同时变流量的系统，克服了传统方式下的“大温差综合症”，较大程度地节约了冷媒输配系统的能耗，同时提高了冷机运行效率。

（4）部分全新风机组利用排风热回收，节省空调运行能耗。所有新风机组及一次回风空调机组，均可在冬季或过渡季节及室外空气焓值满足室内负荷需求时进行风侧的“免费制冷”以消除空调内区的余热。而空调内区水系统利用开式冷却塔联合板式换热器系统，提供过渡季节和冬季水侧的“免费制冷”，延时或避免空调冷水机组启动。

8 总结及反思

本项目的设计具有一定的独特性，而且设计完成的很圆满。然而在设计及施工过程中多少会出现一些问题，而这些问题正是我们今后在设计层面上要多加注意的。

（1）本项目在设计过程中，根据不同的位置及需求采用了不同的设计思路和设计手法。设计依据及执行在严格按照行业规范标准的同时还要符合工程的需要，务必考虑到当地的自然环境参数及已有的建筑参数。

（2）设计过程与施工过程之间存在偏差，为了保证施工过程，减少二次装修工作量，设计人员需要考虑设计一定误差范围，在设计时预留出一定的余量[2]。

（3）就目前行业概况来说，空调自动控制系统的实施与实际运行情况并不如意，依然有很多工程没有达到预期效果[3]。本项目的自控设计吸取了大多数工程项目设计的经验，采取了先进的技术支持本项目设计。

（4）本设计过程重点考虑到节能环保方面的要求。“十二五”国家节能减排指标给暖通空调专业带来重大发展机遇[4]。在设计过程中重点考虑节能环保的因素不仅对于节约能源、保护环境、促进国民经济的可持续发展都具有十分重要的意义，也正是暖通空调行业可持续发展的方向。

（5）建筑是凝固的艺术， 除了具有使用功能外， 审美价值也是建筑的一个重要属性[5]。本项目在满足专业性的暖通空调设计的基础上考虑到了美观的因素。主要反应在设备极管道的种类、数量、颜色、安装位置、排列方式等方面。做到了科技与美都得结合。

（6）在设计过程中，设计人员应该尽量满足对方提出的通调系统要求，在做到专业性的同时考虑经济造价等综合因素，找到平衡点，从而设计出最合理的空调方案。

参考文献：

[1] 刘轶，徐稳龙.北京天银大厦暖通空调设计.暖通空调，2002，32（5）：87-88.

[2] 许涛.北京某金融中心项目暖通空调装修设计简介.洁净与空调技术，2005，2：66-68.

[3] 潘云钢.我国暖通空调自动控制系统的现状与发展. 暖通空调，2012，42（11）：1-8.

[4] 罗继杰.节能减排--暖通空调（设计）行业面临的机遇和挑战.暖通空调，2012，42（1）：1-16.

[5] 李兆坚.暖通空调设计方案美观性评价分析.暖通空调，2006，36（4）：34-37.