某办公楼暖通空调设计与思考分析

张海燕 （深圳市建筑设计研究总院有限公司合肥分院，安徽 合肥 230081）

1 工程概况

安徽省某综合办公项目用地位于安徽省合肥市（见图1），本项目由一期业务楼、办公楼、营业厅及会议中心、多功能厅、后勤楼(宿舍)、后勤楼(食堂)、地下室组成，其中地上建筑面积约16.28 万m2、地下建筑面积约6.1 万m2，各区概况如下。

图1 项目鸟瞰图

办公楼：共29 层，建筑高度144.4m，面积41768m2，主要为办公室。

营业厅及会议中心：共4 层，建筑高度24.0m，面积7851m2，主要为营业厅及会议室。

一期业务楼：地上6 层，建筑高度为29.7m，首层为会议、招聘及门厅，二层以上为后台业务办公及会议等。

多功能厅：地上2 层，建筑高度为15.3m，首层为休闲区及门厅，二层为710人多功能厅。

后勤楼（宿舍）：共4 层，建筑高度为16.8m，面积10189m2，主要功能为宿舍、健身房、茶歇。

后勤楼（食堂）：共4 层，建筑高度为22.0m，面积10179m2，主要功能为餐厅、包厢、乒乓球室、羽毛球室。

地下室：地下室总共2 层，地下一层由设备用房、锅炉房、汽车库、配电室、消防泵房等功能组成，地下二层由汽车库、设备用房等功能组成。

2 空调通风系统设计

2.1 室内主要设计参数（见表1）

表1 室内设计参数

2.2 通风设计参数（见表2）

表2 通风设计参数

2.3 空调冷热负荷

各区域冷热负荷设计如表3所示。

表3 冷热负荷设计

3 空调系统设计

3.1 空调冷热源系统

根据当地政策以及本工程功能与用途、平面布局、业主实际使用需求、冷热负荷构成特点等制定本冷热源方案，在打井区域满足的条件下，尽可能地采用地源热泵系统。

项目共设置三套冷热源系统，办公楼、营业厅及会议中心采用一套离心式冷水机组+锅炉系统，系统编号为K1，制冷机房设置于负荷中心地下室二层，锅炉房设置此区域全年运行最小频率风向的上风侧；业务楼及多功能厅采用一套离心式冷水机组+锅炉系统，系统编号为K2，制冷机房设置于负荷中心地下室一层，锅炉房设置此区域全年运行最小频率风向的上风侧；后勤楼（宿舍）及后勤楼（食堂）采用节能环保的地源热泵系统，系统编号为K3。

3.1.1 空调冷源系统

①K1空调系统冷源设计

冷源采用3 台2285kW（600RT）离心式冷水机组，设置于办公楼地下室二层，冷冻水供回水温度为6/11℃，冷却水供回水温度为32/37℃；设置三台逆流式冷却塔，冷却水量为550m3/h，放置于后勤楼屋面上。

②K2空调系统冷源设计

冷源采用3 台2285kW（600RT）离心式冷水机组，放置于业务楼地下室一层，冷冻水供回水温度为7/12℃，冷却水供回水温度为32/37℃；设置三台低噪音横流式冷却塔，冷却水量为500m3/h，放置于业务楼屋面上。

③K3空调系统冷源设计

集中冷源采用2 台螺杆式地源热泵冷水机组，放置于E 区地下室一层。夏季工况：蒸发器供回水温度为7/12℃；冷凝器供回水温度：地埋管侧为25/30℃，平衡冬夏季冷热负荷值的冷却塔供回水温度为32/37℃；设置1 台方形逆流式冷却塔，冷却水量为300m3/h，放置于后勤楼屋面上，用于平衡冬夏季土壤中吸放热量，以保持系统长期稳定运行。

3.1.2 空调热源系统

①K1空调系统热源设计

热源采用3 台1750kW 常压燃气热水锅炉，放置于宿舍楼地下室，供回水温度为60/50℃。

②K2空调系统热源设计

热源采用2 台2450kW 常压燃气热水锅炉，放置于业务楼（C 区）地下室一层锅炉房内，供回水温度为60/50℃。

③K3空调系统冷热源设计

集中热源采用2 台螺杆式地源热泵冷水机组，放置于地下室一层。

3.1.3 特殊空调需求

计算机主机房、电池室、UPS 室、介质室、档案库房、保险箱库等对温湿度要求严格的区域设置风冷型恒温恒湿空调；值班室、消防控制中心、电梯机房和重要机房等个别需要24 小时空调及夜间加班区域均设独立分体式空调或变制冷剂流量多联机空调系统，以满足其房间功能特殊性要求。

3.2 空调水系统

3.2.1 K1空调系统水系统设计

冷却水系统采用开式机械循环，设置四台冷却水泵，其中一台备用，流量为605m3/h，扬程为330kPa。冷却水补水采用市政给水直接供给。

冷热水系统采用两管制密闭式机械循环，采用隔膜式气压罐定压。设置冷冻水泵四台（3 用1 备），流量为470m3/h，扬程为350kPa；热水泵四台（3 用1备），流量为195m3/h，扬程为350kPa。冷热水泵均设置为变频水泵，根据干管压差控制水泵转速。定压装置有效容积为8350L，调节容积为3100L；设置变频补水泵两台，流量为2.4m3/h，扬程为90.4m，初期上水或事故补水时使用两台，平时使用开启一台。

冷热水立管根据使用要求及系统承压能力分为三个区，分别为营业厅、会议中心、办公楼低区及办公楼高区，各区均采用立管同程式，末端按需采用同程式和异程式结合布置。

办公楼高区采用板式换热器二次供水，设置两台板式换热器，夏季供回水温度为7.5/12.5℃，冬季供回水温度为55/45℃；设置高区冷冻水泵三台（2 用1备），流量为292m3/h，扬程为310kPa；设置高区热水泵三台（2用1备），流量为187m3/h，扬程为290kPa；采用隔膜式气压罐定压，定压罐总容积8530L，调节容积3100L。

冷热水系统末端根据需要采用同程式和异程式结合布置。

3.2.2 K2空调系统水系统设计

冷却水系统采用开式机械循环，设置四台冷却水泵（3 用1 备），流量为470m3/h，扬程为300kPa。冷却水补水采用市政给水直接供给。

冷热水系统采用两管制密闭式机械循环，采用高位膨胀水箱定压，膨胀水箱设置于业务楼屋顶。设置冷冻水泵四台（3 用1 备），流量为400m3/h，扬程为340kPa；热水泵四台（3 用1 备），流量为240m3/h，扬程为300kPa。冷热水泵均设置为变频水泵，根据干管压差控制水泵转速。

冷热水立管根据功能使用要求分为三个区，分别为业务楼东区、业务楼西区及多功能厅，各区均采用立管同程式，水平管均采用同程式。

3.2.3 K3空调系统水系统设计

冷却水系统分为两个部分，一是平衡冬夏季土壤吸放热平衡的冷却塔对应的开式机械循环系统，配置冷却水泵2台，水泵流量为300m3/h，扬程为30kPa，水泵并联运行，一用一备，互为备用。冷却水供水温度为32℃，回水温度为37℃。二是地埋管土壤源系统，冷却水利用浅层土壤的温度降低冷却水温度，配置变频循环水泵3 台，水泵流量为310m3/h，扬程为380kPa，该系统采用隔膜式气压罐定压，总容积为350L，调节容积为110L。

冷热水系统采用两管制密闭式机械循环，采用隔膜式气压罐定压。设置末端侧循环水泵三台（二用一备），流量为245m3/h，扬程为320kPa，循环水泵设置为变频水泵，根据干管压差控制水泵转速。该系统采用隔膜式气压罐定压，总容积为350L，调节容积110L。设置变频补水泵两台，流量为2m3/h，扬程为30m，初期上水时或事故补水时使用两台，平时使用一台。

地埋管侧土壤换热器设计，竖井中的埋管采用双U 型管，按80m 深度计算。单位孔深吸热能力平均为65w/m，管径为φ32。设置约260 口竖井，孔间距4m，打井地块位于项目办公楼南侧及办公楼与后勤楼东侧相连一整块绿地。

冷热水系统采用干管同程式，末端按需采用同程式和异程式结合布置。

3.3 空调风系统

建筑内高大空间区域均采用了全空气空调系统，例如多功能厅、门厅、餐厅、大型会议室等。室外新风通过外墙百叶取入，新风入口、回风管均设置电动多叶调节阀，可依据不同需求的室内负荷量来调节新风量。新风进入后再经空气处理机组冷却、加压以及消声处理，由风管送至风口（旋流风口、喷口、散流器等）。气流组织采取上送上回、侧送下回形式，当处于过渡季节时，新风调节阀全开可实现全新风运行。

建筑内较小空间区域均采用风机盘管+新风系统，例如办公、小会议室、宿舍等。空调送风口部采取散流器或双层百叶风口，回风口采用带双层尼龙滤网的铝合金门铰式。

数据机房、档案库房、计算机房、UPS室、电池室、介质室采用风冷型恒温恒湿空调机组，气流组织形式按需采用地板下送风、上部回风或者侧送下回形式。

3.4 调试中发现的问题

3.4.1 主机高压报警

在夏季调试阶段，发现K2 系统运行时只能开启一台主机，开两台时，机组冷凝器温度就偏高，且运行不到30min 主机就会高压报警导致系统无法正常运行。

起初分析产生这种问题的原因可能是以下三方面。①冷却水管系统管道堵塞，管道中电动门损坏，实际未开启，冷却水量达不到主机换热需求。②冷却塔的风量偏小，进风负压较小；冷却塔的填料未填实；布水器布水不均匀，影响冷却塔的散热。③冷却塔出水管及水泵吸水口所需的最小淹没深度偏小且未采取防旋涡措施。

为了判别是否是冷却水管路系统有问题，使主机、冷却水泵、冷却塔一一对应运行，一一对应运行的管路系统中阀门全部开启。采用水量测量装置测量水泵和主机出口水量，同时测量冷却塔进出口流量及温度，观察并记录主机的冷却水供回水温度。经过检测发现主机、水泵、冷却塔的流量都满足设计要求，与设计参数基本一致；水泵进出口的压力表压力值也在设计范围内；冷却塔的进水温度及出水温度的温差仅达到2℃，达不到设计5℃要求。判断结果为冷却塔散热能力有问题。

经过商讨后由冷却塔厂家提出以下解决方案：调节冷却塔风机风压，调整后功率在额定功率范围内；在冷却塔给水管供水支管上设置调节阀，使各支管供水水量均匀，布水器布水均匀；下出水口处设置防漩器。

调整后冷却塔进出水温差达到5℃。开启两台或者三台主机，主机未出现报警现象，可以正常运行。

3.4.2 风机盘管系统

末端调试时发现部分房间送风风口附近的铝扣板吊顶结露，现场勘察后分析产生原因为在装修的时候，风盘的送风管与风口之间未连接紧密，导致经过风盘处理后的冷风直接送至吊顶内，使送风口附近的铝扣板上出现结露现象。后施工单位将送风管与风口之间的缝隙进行了封堵，解决了问题。

4 结语

本工程由于功能复杂，是否合理地设置冷热源、末端系统，以及在工程投入使用之前对各系统进行联合调试，都对建筑的良好运营有着关键性的作用。中央空调系统的调试可分为冷水系统、冷却系统、末端设备和空调主机等环节，每一个调试环节的目的和步骤有所不同。运营调试的重要性不可忽视，如果建筑的设备与系统完成安装后，没有很好的调试，往往系统的运营是达不到起初设计的意图，也不能很好的满足业主使用的需求。设计师参与运营调试也能更好地将规范、手册等书本的理论设计与实际结合应用。