某外事综合力公楼暖通空调设计

某外事综合力公楼暖通空调设计
管延伟;盛守梅
【摘要】介绍了某外事综合办公楼的工程概况及特点,总结了空调系统设计,空调冷热源及水系统、节能方面所采取的措施.着重介绍大空间的气流组织设计和冷却水
系统节能设计,并结合本工程总结设计经验和个人体会.
【期刊名称】《建筑设计管理》
【年(卷),期】2010(027)003
【总页数】3页(P46-48)
【关键词】气流组织形式;冷却水变频调节;设计体会
【作者】管延伟;盛守梅
【作者单位】北京市建筑设计研究院,北京,100045;北京市工业设计研究院,北
京,100055
【正文语种】中文
【中图分类】TU831.3
1 工程概况
本外事综合办公楼，位于北京市内三环马甸桥东南侧，总建筑面积为15 490m2，建筑高度40m，建筑层数：共10层，其中地上9层，地下1层。

立面采用灰色
石材和玻璃幕墙相结合的造型，庄重大方。

本建筑分为高层和裙房两部分，其中地下1层为设备用房和汽车库；1至8层为
会议，展厅及办公用房；9层为宴会厅和厨房，裙房主要功能为会见厅及多功能厅。

2 空调设计参数及空调负荷
2.1 空调设计参数(见表1)
表1 空调房间的室内设计参数房间名称相对湿度/%室内温度/℃会见厅多功能厅
餐厅大堂办公室夏季24 24 24 25 24冬季20 20 20 18 20夏季
≤60≤60≤60≤60≤60冬季≥40≥40≥40≥40≥40新风量/m3/h 30 30 25 20 30 2.2 通风量
卫生间为10h-1，冷冻机房、给水泵房等设备用房为4h-1，变配电室15h-1，地下车库为6h-1。

3 空调负荷及冷热源设备
本工程空调总冷负荷为1 585kW，冷负荷指标为102.3W/m2；总热负荷为1
190kW，热负荷指标为76.8W/m2。

经过细致的论证和经济分析，决定采用燃气型直燃机作为冷热源设备，夏季提供7～14℃冷水，冬季提供50～60℃热水，冷却水进出水30～37℃。

4 空调设计
4.1 空调系统方式
(1)首层大会议厅、多功能会议厅、大堂中庭均采用了低速定风量全空气系统，共
设置了3套集中空调系统。

大会议厅、多功能会议厅空调机组设置于二层空调机
房内，大堂中庭空调系统分设四台超薄型机组采用吊顶安装的形式。

集中空调系统的送回风均设置消声设置。

表2 主要设备的参数编号1234设备名称燃气型直燃机冷、热水循环泵冷却水泵冷却水塔规格制冷量1750kW，制热量1349kW流量110m3/h，扬程27m流量192m3/h，扬程28m冷却水量384m3/h，室外湿球温度26.4℃数量1台2台2台1组
表3 集中空调系统参数系统编号K1 K2 K3服务区域运行方式大会议厅多功能会
议厅大堂中庭总送风量m3/h 16000 18000 24000新风量m3/h≥3000≥6000 1200过渡季节全新风过渡季节全新风定新风
(2)办公室、会议室、宴会厅等房间均采用风机盘管加新风系统，新风经新风机组
表冷器处理到室内等焓状态点。

4.2 气流组织形式
由于大会议厅、多功能会议厅、大堂中庭层高较高(装修吊顶均超过6m)，根据建
筑及装修要求，空调系统采用上送上回方式，送风口为电动旋流风口，回风采用单层百叶回风口。

大会议厅和多功能会议厅空调送风系统各选12个VDL-400型旋
流风口，大堂中庭空调送风系统各选16个VDL-400型旋流风口。

该送风口内的
轴向起旋器是由一些与气流呈偏角的叶片，均匀地分布在圆筒形界面上而成。

起旋器使轴向气流起旋成旋转气流。

旋流风口具体有如下优点：①诱导比大，送风速度衰减快，在人员活动区域可获得比较均匀的速度场与温度场，避免了冷风直接吹向人体。

②可采用大直径送风口送风，因而可减少送风口数量30%～50%，简化了
送风系统，降低了系统的造价。

③送风气流可以调节，以适应各种不同的送风射程的要求，满足不同使用情况下的气流组织及热舒适性要求。

④送风气流改变时，风口局部阻力系数仅变化6%以内，因而不会因调节送风口而改变风口之间的风量平衡。

由于冬、夏季节空气的自然对流不同，高大空间空调送风对人员活动区域有不同的风速和角度要求，通过对送风口处的电动控制可调式导流叶片的调节来控制送出横向，斜向或垂直方向的旋转气流。

夏季供冷时，横向或斜向送风，使得冷空气均匀、平稳的送到人员活动区域，不会是人体明显触到冷空气而不舒适。

冬季供热时垂直方向送风，使得空调热风有足够的射程，送到人员活动区域，满足冬季供热的要求。

办公室、会议室、宴会厅等房间均采用散流器送风，单层百叶回风，送、回风口根
据装修要求均匀布置，气流组织均匀、平稳，满足室内舒适性要求。

5 空调、采暖水系统设计
5.1 冷热水系统
本工程空调水系统为一次泵系统，冷冻泵采用定流量运行，负荷侧变流量，同时在水路系统主分支处设平衡阀，供回水总管之间设压差控制旁通阀，末端装置设电动两通阀。

系统分为空调(新风)机组支路、风机盘管支路、散热器采暖支路三大支路。

每组立管的每层回水干管设平衡阀。

空调冷、热水系统采用带膨胀罐的补水装置定压补水，系统工作压力为1.0MPa。

本工程房间除设置空调系统外，卫生间、新风机房、厨房等均设散热器冬季采暖，保证夜间值班采暖时的防冻要求。

5.2 冷却水变频调节
本工程冷却塔设置在九层屋面上，由于冷却塔高度受到限制，故采用7台横流超
低噪声冷却塔组成一体。

设计过程中，考虑到多台风机与两台冷却水泵并联控制，故采用两台冷却水泵变频调节，根据冷却水供回水温度等系统参数，控制系统变流量运行，设定冷却水量变化时每台冷却塔风机与其供水电磁阀联锁开关，同时兼顾不应小于直燃机的冷却水流量最小值。

空调系统冷源设备通常在设计选型时，均按建筑物的逐时最大负荷来选择，而实际运行空调负荷是时刻变化的，它随季节、昼夜及用户负荷的变化而变化。

在不同时段下，冷源设备制冷负荷变化较大，常规定流量系统，空调冷却水大部分时间在大流量、小温差状态下运行，无法随负荷及环境温度的变化而调整，既不节能，也不利于冷源设备正常、高效运行。

通过分析空调冷却水系统特点和运行要求，将冷却水系统设定为变流量运行，设定冷却塔回水温度，控制冷却塔的出水温度。

当空调负荷变化或外界温、湿度变化，造成冷却水出水温度变化时，通过调整冷却泵运行频率。

在保证冷冻机安全、满足用户负荷要求的前提下，可以节省大量电耗，大幅降低运行费用，达到降低综合能耗。

6 机械通风系统
(1)卫生间设排风系统，接至竖井，由屋顶设排风机集中排风，排风机常年运行。

(2)大会议室、多功能会议厅分别独立设置排风系统，满足最小排风量，过渡季节
增大排风量，全新风运行。

(3)地下室设备用房设置独立通风系统，送排风机设置在地下机房内，夏季新风不
做处理，直接送入室内，冬季送热风，负担室内冬季负荷。

(4)地下汽车库设独立机械送排风系统及喷流导引系统，地下一层六级人防(物资库)平时作汽车库，战时通风系统与平时汽车库送排风系统相结合，车库送排风量按6次/h计算；战时物资库送排风量按3次/h计算。

(5)公共厨房加工间设独立送排风系统，排风经除油装置处理后排出室外，风机采
用专用厨房排油烟风机系统。

7 防排烟系统
(1)所有防烟楼梯间及其前室、消防电梯间前室及合用前室均设机械加压送风系统，加压送风机均布置九层屋面。

(2)大会议室、多功能会议厅排风兼排烟，采用双风机系统，设计排烟量
60m3/(h·m2)，排烟风机设置在裙房屋面。

(3)地下设备用房、地上除大会议室、多功能会议厅以外房间，均采用自然排烟。

(4)超过20m的内走道设机械排烟系统，设计排烟量60m3/(h·m2)，排烟风机设
置在九层屋面。

(5)地下车库机械排风系统兼作排烟系统，排烟量同样按6h-1换气量计算，机械送风系统兼作补风系统，补风量同样按3h-1换气量计算。

8 防爆措施
由于天然气是易燃易爆的气体，故燃气直燃机房设置直通室外的泄爆口，房间内设气体泄漏报警器，直燃机房、发电机房、油箱间、煤气表间的送、排风机均采用防
爆型。

9 自动控制及监测
(1)直燃机组自身带有自控装置，机组可实现10%～100%负荷自动调节。

在空调集、分水器之间安装旁通装置，根据供回水压差，自动调节阀门的开度，以保证管网的压差和流量平衡。

(2)设定冷却塔回水温度为37℃，控制冷却塔的出水温度30℃，保证冷却水供回
水温差为7℃。

当出水温度大于30℃时，调整冷却水泵运行频率，水泵流量减小，使出水温度降至设定值，反之，调整冷却水泵运行频率，水泵流量增大，使出水温度升至设定值。

同时，根据冷却水泵运行频率的调整，打开或关闭冷却塔供水电磁阀，每台冷却塔风机与其供水电磁阀联锁开关。

(3)空调机组设置回风、新风电动调节阀，可根据季节调节新、回风、排风机电动
风阀比例关系，保证空调系统达到最小新风及全新风运动状态。

且新风调节阀与送风机联锁，避免冬季冷风侵入，冻裂盘管。

(4)每台空调机组设置温度控制系统，根据回风温度，调节装在回水管道上的电动
两通调节阀的开度，控制进入空气处理机组的水量，从而达到调节室内温度，达到节能的效果。

(5)风机盘管采用温控器控制回水管上的电动两通阀的开关状态，达到控制室内温
度的目的。

(6)新风入口处应设低温检测报警，过滤器前后设置压差报警器。

10 设计体会
本工程竣工后，承担了多次对外军事交流会和军事新闻发布会，经过两年的实际运行，空调效果达到设计要求，整个空调系统运行良好。

通过本工程的设计和施工，笔者有以下经验和体会：
(1)选用冷、热水泵设备时，若按常规设备选型计算，根据空调总冷负荷为1
585kW，总热负荷1 190kW，夏季提供7～12℃冷水，冬季提供50～60℃热水，计算结果为，冷冻水泵流量300m3/h，热水循环泵流量110m3/h。

则选用两组
完全不同的水泵。

笔者在计算过程中，将夏季回水温度提高2℃，即供回水温度为7～14℃，增大供回水温差，冬季供回水温度保持50～60℃，计算结果为冷冻水
泵流量215m3/h，热水循环泵流量110m3/h。

根据计算结果，选用两台管道循
环泵，流量110m3/h，夏季供冷两台同时运行，冬季供热一用一备。

根据计算冷冻水温差提高2℃，冷冻水流量明显减低，设备电量降低，系统管路减小，既降低了设备及工程造价，同时减少了设备运行费用。

同时对于空调末端，风机盘管与空调机组保证7℃供水温度，回水提高到14℃时，空调送风温度变化不大，满足室内热舒适性要求。

(2)根据本工程规模，冷热源设备宜选用两台，保证系统运行的可靠性，在方案阶段，设计考虑两台直燃机组，并联运行，但业主从设备、土建等多个经济方面考虑设置一台。

后经过多次考察论证以及设备厂商提供良好的业绩和承诺优质的售后服务，最终业主决定选用一台直燃机组。

对于这个修改，笔者认为是一项小小的遗憾，提醒设计师在设计过程中，从方案到施工图，应该依据规范及专业的技术措施要求，对工程设计进行缜密的分析和研究，确保工程竣工后，设备运行时的可靠性。

总结经验，就是空调系统设计时，不要拘泥常规设计思路，往往变换一下角度，换个思维考虑，可能会有更合理的设计方案。

【相关文献】
[1]电子工业部第十设计研究院.空气调节设计手册[M].第2版.北京：中国建筑工业出版社，2007.
[2]何耀东，何青.旅馆建筑空调设计[M].北京：中国建筑工业出版社，1995.
[3]陆耀庆.实用供热空调设计手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2005.。