某超高层建筑暖通空调系统设计_田博

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TIAN Bo China Railway Real Estate Group Co., Ltd. A bstract: Briefly presents the air-conditioning, ventilation and smoke control system design for a super high-rise building, including the load calculation of air-conditioning, the zoning of air-conditioning chilled water system, the design of smoke control system, the control system of air-conditioning and the technologies of energy-saving, etc. Discusses some issues for the HV&AC system design for a super high-rise building. K eyw ords: super high-rise building, heat ventilation and air-conditioning, design
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绿色节能技术的设计
超高层建筑的的空调系统能耗巨大, 已经占到建
筑全年总能耗的 50%以上, 减少空调系统的能耗对降 低整个建筑的总能耗意义重大。本项目结合项目的实 际情况, 选用了初投资低、 技术成熟、 节能效果明显的 技术与措施, 实现空调系统的节能降耗。 7.1 空调 、通风设备的节能选型 ①离心式冷水机组能效比不小于 5.46;水冷螺杆 式冷水机组国标能效比不小于 5.1。 ②风机的单位风量耗功率小于 0.42;空调水系统 的最大输送能效比小于 0.0241。 7.2 空调 、通风系统的节能设计 ①空调水系统采用二次泵变流量模式, 循环水泵 采用变频调速方式。二次泵按系统功能分区和距离制 冷站远近的不同分为裙房商业区、 空调低区、 空调中区 一次水和空调高区一次水, 各区泵组可根据各区负荷 变化调整循环水泵流量, 降低水泵能耗。 ② 空调风系统利用排风对新风进行预热或预冷 处理,实现能量回收。各层新风由设置于各避难层及 塔楼屋面机房内的全热回收机组通过新风竖井输送 至各层, 排风通过竖井分段排至设置于避难层及屋面 的全热回收机组。回收机组另设旁通管, 在过渡季节, 新、 排风不通过热回收装置, 降低风机的运行能耗。 ③集中回收空调系统冷凝水作为冷却塔的补水 。 本项目空调峰值冷负荷为 11740 kW, 经估算可回收冷 凝水 5283 kg/h。 (按 1 kW 冷负荷产生 0.45 kg/h 的冷 凝水计算[3] ) 。
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空调通风控制系统的设计
由于超高层建筑具有空调设备种类繁多、 空调系
新风阀、 回风阀、 排风阀的开度, 实现空调风系统在最 佳的新回风比例状态下运行。
统能耗大 、 空调通风系统智能化水平高等特点, 所以 对空调系统的控制系统也提出了很高的要求。本项目 空调控制系统本着经济、 安全、 节能的原则进行设计。 6.1 冷水机组和空调水系统的自动控制 ① 本项目的冷冻机房设置双重控制即以机房就 地控制为主, 以中控室监控为辅的方式。冷水机组、 冷 水泵、 冷却水泵和冷却塔实现连锁运行, 启动顺序: 冷 却水泵运转 → 冷水机组冷凝器进水管电动阀打开 → 冷却塔进水管上的电动阀打开 → 冷却塔风机运转 → 冷冻水一次泵运转 → 冷水机组蒸发器进水管上的电 动阀打开→冷冻水二次泵运转→冷水机组启动。停机 顺序相反。 ②空调自动控制系统根据供回水总管的温度 、 流 量信号, 计算系统的实际空调负荷, 并控制冷水机组 及其配用的空调水泵的运行台数和运行组合, 并累计 每台冷水机组 、 空调水泵的运行时间, 实现冷水机组 和空调水泵的轮时启动。 ③在冷水机组的蒸发器出水管上设置水流开关, 或水流量 水流开关与主机连锁。当管内水停止流动, 减少到整定值时, 主机自动停止或无法启动。 ④空调水系统采用二次泵变流量系统。空调一次 水系统定流量运行,在供回水总管间安装平衡管, 二 次水泵根据其服务水环路上最不利用水点的供回水 管之间的压差进行变频调节, 实现空调水系统的节能 运行。 6.2 空调处理装置和空调风系统的自动控制 ① 空气 、 新风处理机采取以中央控制为主 、 就地 电动水阀、 加湿器 控制为辅的方式。机组的电动风阀、 等均与送风机进行连锁, 表冷器出水管安装动态平衡 阀, 通过改变水流量控制送风温度。 ②公共场所的风机盘管采取中央控制方式, 由中 控室实行远程群控。其它场所风机盘管采取就地控制 方式。其控制系统主要由温控器、 三速开关及电动二 通阀组成, 运行时, 温控器把温度传感器所检测的室 内温度与温控器设定温度相比较, 并根据比较结果输 出相应的电压信号, 控制电动二通阀的动作, 通过改 变水流量, 控制室内温度, 三速开关调节出风风速。 ③通过设置温湿度传感器、 CO2 探测器,采集、 比 较室内外新风温度 、 湿度、 CO2 浓度等参数, 自动调整
田博
中铁置业集团有限公司

要: 本文简要介绍了某超高层建筑的空调、 通风及防排烟系统的设计, 包括空调负荷计算 、 空调水系统分区、
防排烟系统设计、 空调控制系统以及绿色节能技术等。探讨了超高层建筑空调通风系统设计应注意的问题。 关键词: 超高层建筑 暖通空调 设计
HVAC System Design for a Super High-Rise Building
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工程概况
该超高层建筑为中铁 · 西安中心,总建筑面积约
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空调负荷的计算
超高层建筑的建筑高度高, 受太阳辐射强度、 室外
建筑高度为 230 m, 地下 3 层, 地上 51 为 13.2 万 m ,
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热压等因素的影响比普通建筑要大很多 [1], 所以 风速、 在计算空调负荷时需考虑这些因素对计算结果的影 响。为保证本项目空调冷、 热负荷计算结果的准确, 对 部分参数进行了修正。 1 ) 对太阳辐射强度影响的修正。随着建筑高度的 增加, 大气透明度、 太阳辐射强度也增大[1]。本项目外 围护结构为玻璃幕墙, 受太阳辐射影响尤为显著, 所以 在负荷计算过程中采取了以下措施: ①西侧房间的夏 季空调负荷增加 10%, 冬季空调负荷减少 5%; ②北侧 房间的冬季空调负荷增加 10%; ③不考虑外遮阳的影 响, 将它作为计算结果的富裕系数考虑[2]。
2 ) 对室外风速影响的修正。风速是影响建筑外表 面放热系数大小的首要因素。由于室外风速随高度的 增加而不断递增, 直接导致建筑周围旋涡气流逐渐加
收稿日期: 2014-12-28 作者简介: 田博 (1977~ ) , 男, 本科, 工程师; 北京市丰台区广安路 15 号中铁咨询大厦 10 层 1022 室 (100055 ) ; E-mail: 49853686@qq.com
第 35 卷第 2 期
田博: 某超高层建筑暖通空调系统设计
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大, 引起建筑外围护结构的外表面放热系数也相应增 本项目在夏季冷负荷 大。根据相关资料的研究结果, 计算时, 忽略风速的影响 ; 冬季热负荷计算时, 以 15
[1]
区换热站。其中, 低区空调系统设备承压 1.6 MPa, 中 区及高区空调系统设备承压 1.6 MPa,高区空调系统 换热设备承压 1.8 MPa,全部设备和管路的工作承受 压力均控制在 2.0 MPa 以内。 在本次设计中, 换热站占 用的避难层面积是不可出售的, 无商业价值, 这样的分 区设计是经济的。如果避难层可以出售,在目前高楼 价的时代, 就需要通过进一步论证增加设备层而损失 的经济收入和增加空调系统承压能力而增加的设备 投入, 最终根据经济比较的结果确定分区设计方案。 为避免高区空调系统的二次供水温度偏高, 本项 目将高区空调系统的换热设备也设置在 22 层, 由制冷 机组直接提供空调冷冻水一次水, 具体设计方法为: ① 冷冻水供回水系统采用 65 ℃温差, 低区由制冷机房提 供的供回水温度为 5.55 ℃ /11.5 ℃ 的冷冻水一次水直 供; ②中区、 高区由冷冻水一次水通过设置于 22 层换 热站的换热机组换热后, 提供供回水温度为 75/135 ℃ 的冷冻水二次水。这样的设计避免了用中区换热器提 供的二次水作为高区换热器的一次水, 既保证了高区 空调冷冻水的低温,同时 5.5 ℃的供水温度对冷水机 组制冷效率的影响也较小。
图 1 空调水系统分区原理图
本项目将空调水系统竖向分为高 、 中、 低三个分 区 (图 1 ) , 即低区 (地下 2 层 -22 层) 、 中区 (23 层 -37 层) 、 高区 (38 层 - 屋顶层) , 在 22 层避难层设置中 、 高
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建 筑 热 能 通 风 空 调
2016百度文库年
防排烟系统的设计
由于超高层建筑人员集中, 疏散距离长, 一旦发生
火灾, 楼内人员的疏散和消防人员的扑救都非常困难, 因此,超高层建筑中的防排烟系统应该被重点设计 。 本项目按照防止烟气侵害的重要程度将建筑分为四 个安全区, 即办公区、 走道、 前室和合用前室、 避难层和 防烟楼梯间[2], 重要程度依次递增, 防排烟系统按照这 种划分思路进行设计。 1 ) 排烟系统。本项目的办公区及内走道全部设置 机械排烟系统, 走道的排烟系统竖向设置, 办公区的排 烟系统按防烟分区设置。考虑到室外风向、风速对超 高层建筑烟气的影响 [1], 室外排烟风口全部朝向西安 主导风向 (东北风 ) 的下风向或平行, 即西侧或南侧。 2 ) 防烟系统。本项目前室和合用前室 、 防烟楼梯 间、 避难层全部设置独立的机械加压送风系统 。前室 和合用前室的余压值按 25 Pa 设计,避难层的余压值 防烟楼梯间的余压值按 40 Pa 设计[3]。 为 按 30 Pa 设计, 防止防烟楼梯间的自垂式百叶风口送风量不均 、 楼梯 间正压值不满足设计要求的问题, 本次设计在自垂式 百叶风口加装了风量调节阀, 在加压风机的出口设置 了止回阀和风量调节阀, 用于系统风量和风压的调节。
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季采暖负荷计算时, 室外计算温度随高度增加进行了 调整, 由于本项目建筑高度仅 230 m, 冬季室外计算温 度随建筑高度增加降低了 1~1.5 ℃,对计算结果影响 不大, 但是对于更高的超高层建筑, 冬季室外计算温 度的降低就十分明显了, 不可忽略。
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空调水系统分区的设计
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空调水系统通常按工作压力分区,建筑越高, 空 调系统内的设备 、 管材等承受的水静压就越大, 根据 有关资料显示, 当设备 、 管材等的工作压力等级超过 2.0 MPa 时, 其造价成本将成倍上升[2]。
第 35 卷第 2 期 2016 年 2 月 文章编号: 1003-0344 (2016 ) 02-098-4
建 筑 热 能 通 风 空 调 B ui l di ng E nergy & E nvi ronm ent
V ol . 35 N o. 2 Feb.2016. 98 ̄100
某超高层建筑暖通空调系统设计
层作为一个竖向分区, 围护结构外表面放热系数依次 增加 5% ,即 16 层 -30 层增加 5% , 31 层 -45 层增加 10%, 45 层以上增加 15%。
[1] 3 ) 对热压的影响的修正。在冬季, 由于 “热压” 作
用, 使得室外冷空气不断渗入到室内, 严重影响底层 区域的温度。为减少外界冷空气的渗入, 提高首层室 内舒适度, 本项目采取了以下设计: ① 首层出入口采 用旋转门设计; ② 通向楼梯间的门采用弹簧门; ③首 层大堂增设地板辐射供暖系统。 4 ) 对冬季室外计算温度的修正。根据相关资料显 示, 每升高 100 m 温度就下降 1 ℃左右 。本项目在冬
层。 地下室 1-3 层为地下车库及设备用房, 地上首层为 大堂, 2-4 层为商业和餐饮, 5-51 层为办公区,其中 7 层、 22 层、 37 层设置避难层, 为设备层区和避难区。
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主要功能区室内设计参数
表 1 为主要功能区室内设计参数。
表 1 主要功能区室内设计参数
/ 25±1 27±1
27±1 /% 50±5 60±5 60±5 / 22±1 20±1 22±1 /% 35±5 -
6.3 通风与防排烟系统的自动控制 ①通过在地下车库设置一氧化碳 (CO ) 探测器, 自 动控制车库通风系统启停和风机的运行台数, 并监测 风机的运行状态和实现风机故障报警。 ②当发生火灾时, 由 (烟) 温感器向消防控制中心 输出报警信号, 由消防中心自动 (或手动) 开启相应排 烟口, 并联动相关的加压送风机 、 排烟风机和补风风 通风设备的电源。 机, 同时切断所有空调、
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