超高层综合楼暖通空调的方案设计

文｜深圳市建设科技促进中心 许媛媛

引言

随着城市化进程的加快，在建设生态文明的号召下，建筑设计的理念以生态环境为出发点，寻找蕴藏于大自然中的灵感和启发。本案基于项目的功能特点及其所处的环境特征，“百里柳江，千里画廊”是城市战略发展规划的重要区域，不仅是最具时代的气息，拥有最先进和成熟的技术，最具感染力和亲和力的典型代表，更是新区未来的区域中心，作为新区的标杆，指引着社会经济、政治、文化建设未来发展的方向。本案的建成必将为这幅宏伟的城市画卷增加浓墨重彩的一笔。

1.建筑工程概况

本项目是一栋超高层综合楼，位于城市新区，北面比邻一类居住用地，西面临滨江路、与风景区隔江相望；南临城市快速路大道，与滨江城市休闲带交相呼应。其中地上47层、地下三层，建筑（消防）高度200.00米。总建筑面积为150834.5m2，其中地上建筑面积为107210.0m2，地下43624.5m2。主要功能包括：房地产交易服务功能，行政部门办公、档案、食堂及配套服务功能，商务办公及配套服务功能，准四星级酒店及配套服务功能，以及配套服务商业、银行等功能。地下室为全人防，兼设停车位1200个。主楼避难层兼设备转换层设置在第16、32层。各单位规模及楼层分布详见表1。

2.设计参数

2.1 室外空气计算参数

（1）夏季室外湿球温度27.5℃；干球温度为34.8℃；日平均温度为31.4℃；通风室外平均风速1.6m/s，温度32.4℃；相对湿度65%。室外大气压力：93.2hPa。

表1 各单位规模及楼层分布表

（2）冬季时空调室外温度为3℃，通风室外计算温度为10.4℃；风速1.5m/s；相对湿度75%；室外大气压力：1009.9hPa。

2.2 室内设计参数

房间名称 夏季 冬季 新风量标准［m3/（h•p）］ 噪声标准［dB（A）］温度（℃） 相对湿度（%）温度（℃） 相对湿度（%）办公 26～2840～6518～2030～6030 ≤45会议25～2740～6516～1830～6020≤45纸质档案库 22～2445～6014～1645～60— —配套商业26～2850～6516～1830～5020≤55客房24～2740～6518～2230～6050≤40

3.冷、热负荷的估算数据

本工程地上建筑面积为107210m2，空调冷负荷估算值为12552kW，冷指标为117W/m2；空调热负荷估算值为7531kW，热指标为70W/m2。

4.空气调节的冷源、热源选择及其参数

本工程区位毗邻柳江，集中空调系统采用水源热泵空调系统。根据建筑物各区域的功能划分及使用要求，设置不同的水源热泵机组，以满足不同区域使用的灵活性、舒适性及节能要求。本建筑办公部分采用3大1小共4台中温型水源热泵机组，其中3台制冷量/制热量为2852/3055 kW，1台制冷量/制热量为1579/1802kW的中温型水源热泵机组，机组夏季制冷冬季制热。每台机组的输出冷量范围为机组额定制冷量的50%～100%。可最大限度的和全楼每个时段的空调负荷相匹配，以达到用能的最优化组合，最大限度地节省空调能耗。本建筑酒店部分采用3台水源热泵机组，其中2台制冷量/制热量为823/981kW的水源热泵机组用于夏季制冷冬季制热，另1台制冷量/制热量为305/480kW的水源热泵机组用于夏季制冷及制备生活热水，冬季制备生活热水。机组制冷工况：冷冻水进出水温度6/12℃，机组制热工况：热水进出水温度40/45℃，热回收工况：生活热水进出水温度50/55℃，高温制热工况：生活热水进出水温度50/55℃。本建筑空调冷热源机房集中设在地下二层。

5.空气调节的系统形式

5.1 空调风系统设计

房产交易大厅等大空间采用全空气低速空调系统；标准办公用房、客房等采用风机盘管加新风空调系统。档案库根据工艺要求，采用具有独立冷热源的高能效风冷式恒温恒湿空调机。消防控制室、电梯机房等要求24h使用的房间采用带独立冷热源的分体空调系统。

5.2 空调水系统设计

空调冷（热）水系统竖向分区，结合避难层的设置，分为高、中、低3个区。其中1～15层为低区，16～31层为中区，32～47层为高区。低区采用水源热泵机组直接供冷，中区通过在16层（避难层）设置的水-水板式换热器及冷热水循环泵分别提供冷（热）量，夏季一次水、二次水供回水温度分别为6/12℃、7/13℃；冬季一次水、二次水供回水温度分别为40/45℃、39/44℃；高区（即酒店部分）通过在32层（避难层）设置的水-水板式换热器及冷热水循环泵分别提供冷（热）量，夏季一次水、二次水供回水温度分别为6/12℃、7/13℃；冬季一次水、二次水供回水温度分别为40/45℃、39/44℃。高、中、低3个区空调冷（热）水系统一次侧、二次侧均分别采用一次泵、两管制变流量系统。根据二次侧水系统最不利点环路的压差变化，控制二次侧冷热水循环泵变频运行，从而满足负荷侧流量变化的需求。一次侧水系统根据末端负荷变化，控制水源热泵机组、冷热水循环泵的运行台数。水系统定压采用高位膨胀水箱或密闭式膨胀罐定压。

水源热泵机组冷却水为柳江江水，江水经除砂、过滤后，供水源热泵机组使用；夏季洪水期间，江水经除砂、过滤后，经水-水板式换热器换热后，供水源热泵机组使用。

6.通风系统

6.1 平时通风系统

地下汽车库划分为若干防火分区。每个防火分区设置独立的机械通风（兼排烟）系统，采用双速型消防高温排烟专用风机进行平时机械排风和火灾时机械排烟，机械排风量采用稀释浓度法和换气次数法（n=6次/h）分别计算，并取两者较大值。平时根据汽车库汽车出入频率情况，风机高速或低速运转机械排风。

地下层设备用房采用低噪轴流风机机械排风，自然进风。其中制冷机房平时换气次数n=6次/h，事故通风时换气次数n=12次/h；热交换间、水泵房换气次数n=6次/h；柴油发电机房在平时机组非运行时的换气次数以及储油间的换气次数均为n=6次/h。变配电所机械排风量采用消除余热量法计算，排风温度≤40℃。

地上建筑的卫生间采用天花板管道式换气扇进行机械排风。电梯机房在非空调季节采用低噪轴流风机机械排风，自然进风，换气次数n=15次/h。

6.2 战时通风系统

地下层战时为全人防地下室，抗力级别为甲类核6级常6级。战时通风系统按二等人员掩蔽所要求设计，划分为若干防护单元。每个防护单元战时设独立的进、排风系统，通过阀门控制实现战时清洁、滤毒、隔绝三种防护通风方式及其相互转换。战时人员新风量标准：清洁通风：≥5m3 /P·h，滤毒通风：≥2m3 /P·h。战时隔绝防护时间τ≥3h，CO2容许体积浓度≤2.5%。滤毒通风时最小防毒通道换气次数n≥40次/h，清洁区超压≥30Pa。

战时柴油移动电站设独立的进风、排风、排烟系统。贮油间设机械排风装置，换气次数n=6次/h，战时柴油移动电站与主体清洁区连通的防毒通道换气次数n≥40次/h。

7.结束语

绿色建筑的设计需要各个专业的尽力配合，每个专业都应体现其节能亮点。及节约能耗是高层建筑暖通空调设计中有待进一步解决的问题。本工程包括酒店、写字楼等，规模较大，功能多，情况复杂，集中空调冷热源采用水源热泵机组，充分利用可再生能源--江水；水源热泵机组采用热回收型，夏季制冷同时满足酒店生活热水需求；空调末端冷水系统为一次泵变流量系统，冷热水循环泵变频运行；空调、通风设备均要求选择高效节能环保产品；过渡季节，空调机组全新风运行，充分利用室外新风降温，降低能耗；地下汽车库根据车辆出入频率高低情况，风机采用变频运转及定时启停控制方式，尽可能地减少对室外环境的影响，本工程于6月竣工，同年9月试运行至今，空调与通风系统运行正常，使用效果良好。