天津濱海新區(qū)濱耀廣場空調設計

□文/張紅玉 蔡建軍

天津濱海新區(qū)濱耀廣場空調設計

□文/張紅玉 蔡建軍

根據(jù)建筑物功能分區(qū)和區(qū)域能源配套情況，選用不同的空調冷熱源、冷熱水系統(tǒng)、風系統(tǒng)和空調末端；確定合理的水系統(tǒng)分區(qū)，冷水系統(tǒng)采用大溫差、小流量運行，冬季使用冷卻塔直接供冷；合理布置新、回風豎向風道，減少公共區(qū)域管線。

空調；冷熱源；冷熱水系統(tǒng)；風系統(tǒng)

1　工程概況

工程位于天津濱海新區(qū)響螺灣商務區(qū)11號地塊，總建筑面積193 212m2，地下2層，地上由5層裙房將A、B兩座塔樓連為一體。A塔為辦公樓，地上48層，建筑高度201.5m；B塔為希爾頓逸林酒店和公寓，地上49層，建筑高度201.7m。裙房主要為酒店大堂、公寓大堂、辦公大堂、商業(yè)、酒店配套功能用房等。地下主要為機電設備用房、機械停車庫、酒店功能用房和人防區(qū)。

2　空調冷熱源

建筑依功能不同可劃分為3個區(qū)域：希爾頓逸林酒店區(qū)、公寓區(qū)、辦公及商業(yè)區(qū)。各區(qū)域室內設計參數(shù)、使用時間、區(qū)位、產權及物業(yè)管理情況不盡相同，因此將3部分區(qū)域的空調系統(tǒng)分開設置，各區(qū)域負荷計算結果見表1。

表1　建筑物負荷統(tǒng)計

2.1酒店冷熱源

B塔地下2層至17層為酒店區(qū)，酒店全年有生活熱水負荷且過渡季有空調供暖需求，綜合考慮系統(tǒng)的可行性、可靠性、經濟性和合理性，酒店采用電制冷冷水機組和燃氣鍋爐作為空調的冷熱源。

根據(jù)冷負荷計算結果并參照酒店管理公司的冷源設置要求，選用3臺工作壓力為1.0 MPa制冷量為1800 kW的離心式制冷機組，其中1臺作為備用機組。尖峰負荷時運行2臺機組為酒店提供冷水，一般時段采用制冷機運行臺數(shù)調節(jié)及機組自身調節(jié)實現(xiàn)制冷量與負荷的匹配，機組自身調節(jié)能力范圍為25%～100%。冷卻塔設在裙房屋頂，每臺制冷機對應設置1臺冷卻塔。

酒店熱源選用兩臺額定制熱量為3 300 kW的真空燃氣鍋爐，空調供暖和生活熱水雙回路，其中供暖回路2 100 kW，供回水溫度為60/50℃，生活熱水回路1 200 kW，供回水溫度為85/65℃。每臺鍋爐可承擔總熱負荷的70%，其中一臺鍋爐發(fā)生故障時仍可滿足酒店供暖和生活熱水的基本需求。設置2臺額定蒸發(fā)量為1.6 t/h、額定蒸汽壓力為1.0 MPa的蒸汽鍋爐為酒店洗衣房和空調系統(tǒng)加濕提供蒸汽。酒店空調冷熱源系統(tǒng)原理見圖1。

圖1　空調冷熱源系統(tǒng)原理

2.2公寓冷熱源

公寓位于B塔的19～47層（15層和30層為避難層），建成后將分散出售給小業(yè)主，根據(jù)建筑平面布局特點，房間并無內外區(qū)之分，只是朝向不同，而該項目周圍已配套建有市政熱網(wǎng)，供回水溫度為95/70℃，考慮采用集中供冷和市政供熱的冷熱源方式。

選用2臺工作壓力為1.0 MPa制冷量為2 100 kW的離心式冷水機組作為公寓空調系統(tǒng)的冷源，機組選用變頻式離心機，滿足系統(tǒng)低負荷下運行要求，防止機組發(fā)生喘振現(xiàn)象。

換熱站位于地下2層，為滿足系統(tǒng)承壓，來自換熱站的二次供回水需經避難層中間換熱器換熱后進入空調末端，因此設計公寓換熱機組二次供回水溫度為85/65℃，經中間換熱器換熱后供回水溫度為60/50℃。選用2臺額定制熱量700 kW的真空熱水鍋爐作為生活熱水熱源，生活熱水一次水供回水溫度為85/65℃。

2.3辦公及商業(yè)冷熱源

A塔樓均為辦公，商業(yè)位于裙房的1～3層，為充分利用現(xiàn)有配套資源，提高區(qū)域能源利用率，辦公及商業(yè)區(qū)采用電制冷冷水機組和市政熱水作為空調的冷熱源。

辦公及商業(yè)區(qū)建筑體量較大，商業(yè)區(qū)負荷相對穩(wěn)定，辦公區(qū)因出租情況不同負荷波動會比較大，此區(qū)域空調冷源選用3臺工作壓力為1.0 MPa制冷量為2 700 kW的離心式冷水機組，機組的綜合部分負荷特性系數(shù)＞5.42，滿足系統(tǒng)低負荷下運行時的節(jié)能要求。

辦公及商業(yè)和公寓共用換熱站，換熱機組分開設置，便于日后管理和計量。市政熱水經換熱站換熱后輸送至空調末端，二次供回水溫度為60/50℃，經中間換熱器換熱后供回水溫度為55/45℃。

3　空調水系統(tǒng)

3.1空調水系統(tǒng)分區(qū)

本項目為超高層建筑，水系統(tǒng)分區(qū)主要考慮3方面內容。

1）降低設備及管件承壓，冷水機組均選用常壓型，承壓1.0 MPa，設于水泵的吸入端。

2）在不增加末端設備投資的前提下，冷水系統(tǒng)采用大溫差小流量的運行方式，節(jié)省管道空間，減少冷水系統(tǒng)能耗[1]。

3）降低二次換熱損失，滿足系統(tǒng)壓力需求的情況下，盡可能減少分區(qū)。

經計算，酒店空調水系統(tǒng)豎向可分為一個區(qū)，無需中間換熱，空調冷水供回水溫度為6/13℃；公寓空調水系統(tǒng)豎向為一個區(qū)，B塔18層避難層設置中間換熱機組，空調冷水供回水溫度為5/12℃，經換熱后冷水供回水溫度為7/14℃；辦公及商業(yè)豎向分為2個區(qū)，低區(qū)空調冷熱水由制冷站和換熱站直接供給，空調冷水供回水溫度為5/12℃，高區(qū)空調冷熱水經A塔15層避難層中間換熱機組換熱后供給，換熱后冷水供回水溫度為7/14℃?？照{水系統(tǒng)定壓均選用自動定壓補水排氣機組，冷水機組定壓點設于機組吸入端，二次換熱定壓點設于水泵吸入端，各區(qū)域冷熱水系統(tǒng)定壓壓力見表2。

表2　空調冷熱水系統(tǒng)定壓壓力

酒店空調水系統(tǒng)采用四管制，水系統(tǒng)豎向采用同程式；公寓空調水系統(tǒng)采用兩管制，水系統(tǒng)豎向采用同程式；酒店和公寓空調水系統(tǒng)原理見圖2。辦公及商業(yè)空調水系統(tǒng)采用兩管制，水系統(tǒng)豎向采用異程式，辦公及商業(yè)空調水系統(tǒng)原理見圖3。

圖2　酒店和公寓空調水系統(tǒng)原理

圖3　辦公及商業(yè)空調水系統(tǒng)原理

3.2空調水系統(tǒng)形式

為保證冷水機組的穩(wěn)定運行，空調冷凍水循環(huán)系統(tǒng)均采用一級泵變流量系統(tǒng)，機組側定流量、負荷側變流量[2]。供回水管道間安裝壓差傳感器，監(jiān)測系統(tǒng)供回水壓差并將信號傳輸至控制器，控制器自動調節(jié)安裝在供回水總管間的電動調節(jié)閥開度，控制系統(tǒng)壓差恒定于設定值。冷水機組與冷水泵通過共用集管連接，冷機入口設電動蝶閥，與水泵和冷卻塔開啟臺數(shù)連鎖控制，酒店制冷站系統(tǒng)原理和控制見圖4。圖4中虛線代表控制線。熱交換器不存在低流量運行安全問題，空調熱水和經換熱后冷水均為變流量運行，根據(jù)供回水壓差調節(jié)水泵流量實現(xiàn)節(jié)能運行。

此外，酒店過渡季和冬季有供冷需求時由冷卻水直接供冷，此冷卻塔水盤內設兩組電加熱器，防止水結凍。為防止過多的雜質進入空調水系統(tǒng)，在酒店制冷機房內設置一組板式換熱器，來自開式冷卻塔的冷水經換熱器換熱后由閥門切換到空調冷水系統(tǒng)之中向空調末端供冷，同時停止冷水機組運行[3]。

圖4　酒店制冷站系統(tǒng)原理及控制

4　空調風系統(tǒng)

4.1B塔空調風系統(tǒng)

為減少走道內的管道，提高走道的吊頂高度，將新回風豎井設于酒店和公寓各房間水暖井兩側，利用豎向風道向房間輸送處理過的新風，衛(wèi)生間的排風通過豎向風道在避難層或避難層的夾層與室外新風進行熱交換后排至室外，將風道集中設置于各避難層或避難層的夾層內。為避免土建風道漏風嚴重，新回風豎向風道均采用成品保溫風道，土建墻體在成品風道安裝完畢后再砌。

酒店客房和公寓的空調末端采用風機盤管加新風的形式，酒店客房噪音標準為40dB，為降低風盤運行噪音，適當加長風機盤管的送風管路[4]，同時在新風支管上加定風量調節(jié)閥，保證送風系統(tǒng)風量平衡。

為保證室內空氣質量，酒店客房和公寓的空氣熱交換機組采用板翅式顯熱交換機組。各房間維持正壓，衛(wèi)生間排風量小于送風量，為提高熱交換機組的換熱效率，僅對部分樓層的新風系統(tǒng)采用熱交換機組，其他樓層采用直流新風機組，見圖5。

4.2A塔空調風系統(tǒng)

A塔辦公房間均為開敞空間，空調末端采用風機盤管加新風的形式，集中設置新回風豎井，新回風干管設于走道吊頂內?；仫L取自室內辦公房間，不存在交叉污染，空氣熱交換機組采用轉輪式全熱交換機組，機組額定熱回收效率不低于60%，A塔空調風系統(tǒng)原理見圖6。

圖5　B塔空調風系統(tǒng)原理

圖6　A塔空調風系統(tǒng)原理

4.3裙房空調風系統(tǒng)

酒店大堂層高5.1m，外墻建筑材料為單層無框玻璃幕墻。考慮酒店大堂區(qū)域會有客人短時間滯留，為防止玻璃幕墻結露，提高此部分區(qū)域的熱舒適性，空調采用全空氣系統(tǒng)，可變新風比運行，旋流風口下送風，在玻璃幕墻位置增設條縫形送風口并在冬季輔助低溫地板輻射采暖。

酒店宴會廳可同時容納900人，層高為10.25m，此宴會廳同時使用概率較低，將該區(qū)域空調分為2個獨立系統(tǒng)，分設空調機房。因為此區(qū)域人員密度變化較大，空調選用全空氣系統(tǒng)，新風量按可能出現(xiàn)的最大人員密度設計，風機配變頻調速裝置[5]，回風管道設CO2濃度傳感器，根據(jù)區(qū)域內實際人員數(shù)量調節(jié)新排風量，實現(xiàn)節(jié)能運行。在過渡季可以加大新風量運行，過渡季最小新風比≮70%，排風機與新風機連鎖控制，以保持房間的正壓。

裙房商業(yè)區(qū)已劃分出單獨的商鋪，為便于各租戶單獨控制，空調末端選用風機盤管加新風的形式，各商鋪單獨設風機盤管，空調水管和新風干管敷設在走道內，各新風支管加定風量調節(jié)閥。

5　設計總結

1）依據(jù)建筑功能和區(qū)域能源配套情況，經過能源方案分析確定合理的空調冷熱源。五星級酒店對冷熱源的可靠性要求很高，可以考慮自備燃氣鍋爐作為供熱和生活熱水熱源，參照酒店管理公司的冷源配置要求選用可靠性較高的電制冷機組作為空調冷源。公寓、辦公及商業(yè)空調熱源采用市政熱水，充分利用現(xiàn)有配套能源設施，通過換熱效率較高的板式換熱器換熱后向末端供水。

2）超高層建筑空調水系統(tǒng)的分區(qū)綜合考慮設備及管件承壓、二次換熱損失、水泵輸送能耗和冷源的供冷效率，盡可能采用大溫差小流量的運行方式，減少管網(wǎng)投資，降低輸送能耗。

3）酒店區(qū)域應有冬季使用冷卻塔直接供冷的條件，閉式冷卻塔直接供冷或者開式冷卻塔加板式換熱器供冷都是比較合理的選擇。

4）如果超高層建筑中含有酒店和公寓，可以利用二者平面布局的特點，利用房間內的豎向風道輸送新回風，減少走道內的管線，但要注意豎向風道最好采用成品保溫風道。此外，酒店和公寓的空氣熱回收機組應注意交叉污染和新回風量的匹配問題，為提高機組的熱回收效率，可以將部分房間的新風與所有房間的回風進行熱交換。

5）超高層建筑冷熱水輸送距離較遠，需做好管道的保溫設計。本項目冷熱水管道保溫選用一級福樂斯柔性橡塑閉泡絕熱材料，阻濕因子≥10 000，導熱系數(shù)≤0.034W/(m·k)(0℃)，保溫厚度滿足規(guī)范要求。

[1]高家緒，縱磊.大溫差空調水系統(tǒng)在某商業(yè)項目中的應用[J].暖通空調，2012，42（7）：93-98.

[2]GB50736—2012，民用建筑供暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范[S].

[3]GB50189—2005，公共建筑節(jié)能設計標準[S].

[4]徐理民，王保華，林佳榮，等.五星級酒店空調通風設計中若干問題的探討[J].建筑熱能通風空調，2013，32（5）：66-69.

[5]許宏禊，萬嘉鳳，王峻強.酒店空調設計[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

□DOI編碼：10.3969/j.issn.1008-3197.2015.03.027

□蔡建軍/天津市房屋鑒定建筑設計院。

□TU831

□C

□1008-3197（2015）03-71-04

□2015-02-13

□張紅玉/女，1985年出生，工程師，天津市房屋鑒定建筑設計院，從事暖通工程設計工作。