上海中心大厦暖通空调系统设计

上海中心大厦暖通空调系统设计

本文针对上海中心大厦暖通空调系统设计，从环境目标和可持续设计方面进行了详细的分析和探析，从而详细的论述了我国高层建筑的暖通设计工作的节能概念。

标签上海中心大厦；环境目标；空调通风系统；可持续设计

引言

随着我国经济的快速发展，建筑行业的发展也十分迅速，但是建筑能耗也随之大幅度升高。因此在对建筑暖通空调设计的过程中，就应采取相应的节能环保技术，应用可持续设计的理念，尽量降低暖通空调系统的耗能比例。高层建筑物的暖通空调系统复杂并且巨大，因此设计质量对系统能否经济运行以及耗能情况有着重要的影响，只有确保了设计方案的质量，才能提高暖通空调系统的整体的应用效果，提高整个工程的节能水平。

1、项目总体概况

上海中心大厦位于浦东的陆家嘴功能区，占地3万余平方米，所处地块东至东泰路，南依银城南路，北靠花园石桥路，西临银城中路，为上海陆家嘴摩天大楼建设计划最后的压轴工程。主体建筑结构高度为580m，总高度632m，是目前中国国内建设中的第二高楼。

3.2热源及冷源设计

大厦冷热源系统由低区和高区能源中心组成。

3.2.1低区能源中心

低区能源中心由设置在裙房屋面的冷却塔和地下室的冷冻机房、锅炉房、冰蓄冷系统设备组成，水系统为二次泵变流量系统，冷冻水经二次变频循环泵提供给地下室、裙楼、办公区1区至4区的空调和新风机组。

本项目采用冰蓄冷系统来降低峰值冷负荷的电力需求，在夜间谷电时段，低区能源中心的蓄冰系统将冰蓄存在地下室的蓄冰槽中。冰蓄冷系统采用单独保温的内融冰盘管式蓄冰槽，融冰将提供白天供冷峰值约30%±5%左右的冷量。这种运行方式可减少白天的机械制冷以及峰电时段的电力需求，采用冰蓄冷系统可带来系统运行费用的节省以及对电网实现移峰填谷的效果。

热源系统由设置在地下室的蒸汽锅炉、蒸汽输送管网系统和设置于设备层的管壳式汽-水热交换器组成，管壳式汽-水热交换器将蒸汽转换成热水供给整个大厦的供热设备。蒸汽锅炉的采用消除了泵送热水所需的传输能量，消除了塔楼内

燃气设备的烟道，并允许了低压热水供暖设备的使用。

3.2.2高区能源中心

高区能源中心由设置在123层的高区冷却塔和82层的冷制机房组成，水系统为二次泵变流量系统，冷冻水经二次变频循环泵提供给办公区5区和6区，酒店、精品办公和观光层的空调和新风机组。

由于本项目为超高层建筑，所有水所产生的静压远远超过管道及设备所能承受的极限。典型的做法是提供一系列的平板式换热器将大楼分成不同的压力区，每个压力区的最高压力不超过2.0MPa。根据本楼的高度，需要3至4个压力区，冷冻水每通过一个压力区的换热器时水温大约上升2至3摄氏度。而本设计在82层设置高区能源中心，低区和高区分别仅需要一个和两个压力分区，大大减少了冷冻水系统的温升，从而一定程度上达到节能的目的。

3.2.3冷冻水系统调节和温度再重设

根据由系统压差感应器要求，每个二级水泵变频器从零负荷开始启动然后逐步加速。压差感应器设置在二级泵进出水位置来感应系统的压差，BMS将调节变频器速度，保持最低压差设定值。当变频器保持最低速度和压差超过设定值时，BMS将打开旁通阀，保持压差设定值。二级泵将进行必要调整以保持二级冷冻水压差设定值，如果回路压差超过压力极限，BMS就会报警。冷冻水的温度设定值将再重新设定到最高可达到的水平同时又满足使用空间冷负荷要求，冷冻水温的优化将减少能量的消耗，冷冻水温的再重设是根据实际负荷，历史资料以及可遇见负荷来作为根据的。

3.2.4热水系统调节和温度再重设

蒸汽阀为模拟量调节阀，用于维持水温保持在设定点。供水温度设定点和室外温度线性相关，当室外温度从-18℃到15.5℃（可调）后，热交换器供水温度可再重设可调范围82℃到49℃。

二次泵变频应开始0%，并逐渐加大，以维持压差。位于泵下游的压力旁通阀用于防止最低泵速时的送水高压，当泵全部关闭时，该阀打开。阀门打开直至泵达到最低泵速（20%可调）后，开始进行此例调节保持压差设定值在阀门全关时，靠变频器调节泵的速度以保持压差设定值。

3.3空调系统设计

3.3.1酒店、精品办公和特殊楼层

酒店空调采用带ECM电机的四管制风机盘管加新风系统，水管上安装的电動二通阀通过温感的反馈信号调节阀门的开闭以达到室内的设定温度。精品办公和特殊楼层空调采用带ECM电机的两管制和四管制风机盘管加新风系统，电动

二通阀用于调节水流量。两管制风机盘管用于内区，四管制风机盘管用于外区。每个风机盘管机组都配置独立DDC控制器，并在人员活动区设置区域传感器。

3.3.2办公区空调系统

办公楼层采用全空气变风量空调系统，每层设置2-4台空气处理机组，内外区机组独立设置。内区机组采用两管制，外区机组采用四管制。由于内区负荷比较稳定，末端采用单风道型变风量箱，将处理过的空气送至设置在租户吊顶内的风口和空气末端装置。外区空调系统承担通过围护机构引起的冷热空调负荷，由于负荷随季节时间变化，为了保证外区空调的换气次数，末端采用风机动力性变风量箱，每个末端装置的风机采用ECM电机。

3.3.3新风热回收系统

新风热回收处理机组设置在各垂直分区的设备层，为各楼层空气处理机组提供新风。上海夏天的气候比较潮湿，ASHRAE 90.1标准以81°F作为不保证1%的湿球温度设计标准。在这种环境下，带全热回收转轮的除湿系统将有助于降低运行费用。在系统设计中，带除湿功能的全热回收系统和常规的冷冻水冷却盘管的配合使用能有效地去除水分，并对室外新风进行预冷和预热。

所有空气调节机组和新风机组都配备MERV-7型预过滤器和静电空气净化装置，静电空气净化装置的效率高达90%到95%，而且比袋过滤器更节能。

3.4中庭通风系统及温度环境控制的设计

通过位于中庭顶部的机械排风，以及办公室和酒店层排风的能量回收，对大楼中庭的环境进行调控，风量的控制将由自动控制阀门完成。当室外空气温度太高或者湿度太大时，从各设备层引入经空调机组冷却处理过的空气，以维持中庭内的舒适度。

夏季中庭底部空调系统供冷工况下，冷却处理过的空气引入中庭底部休闲层，办公区排风由中庭顶部和底部排入中庭。当室外空气36℃时，中庭休闲层空气温度控制在不高于26℃。中庭顶部空气温度不高于41.5℃。

冬季中庭底部空调系统供热，中庭外幕墙散热器供热状况下，在室外温度-4℃时，中庭温度保持在不低于18℃，中庭底部休闲层温度保持在不低于18℃。中庭的温度保持在外幕墙内表面露点温度以上，以防止幕墙冷凝结露。

3.5其他通风系统设计

在大楼的每一层对新风和排风量进行持续监控，确保新风量随人员数量的变化而变化（基于CO2浓度的通风需求控制），从而维持一定的楼层正压。在每个排风支路上，将安装变风量末端装置，该装置将通过BMS与新风变风量末端装置联锁，以保证楼层正压。