山西科技創(chuàng)新城綜合服務(wù)平臺(tái)空調(diào)設(shè)計(jì)方案

劉 岳 棟

(山西省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，山西 太原 030013)

1 項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目作為山西省科技創(chuàng)新城(以下簡(jiǎn)稱科創(chuàng)城)的標(biāo)志性建筑，依據(jù)“科技引領(lǐng)、金融創(chuàng)新”的原則，著重體現(xiàn)“低碳、綠色、智能、科技、經(jīng)濟(jì)”的設(shè)計(jì)理念，按照三星級(jí)綠色建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用了太陽(yáng)能光伏發(fā)電、綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施、雨水回收、中水利用、隔震減震技術(shù)、室內(nèi)排風(fēng)能量回收、電動(dòng)遮陽(yáng)、綠色建材、生態(tài)綠化、智能控制、室內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)控、電動(dòng)汽車充電設(shè)施等技術(shù)措施。本文著重介紹了該工程的暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。

項(xiàng)目位于科創(chuàng)城核心區(qū)北側(cè)Ⅶ區(qū)，科創(chuàng)城兩大軸線(科技創(chuàng)新軸和智慧生活軸)的交匯處，東南向與科創(chuàng)城中央景觀帶遙遙相望，北側(cè)為化章街，西側(cè)為機(jī)場(chǎng)東路，南側(cè)為緯二路，東側(cè)為經(jīng)六路?？偨ㄖ娣e為175 308.55 m2，其中地上建筑面積為118 309.89 m2，地下建筑面積為56 998.66 m2。主要包括科技資源服務(wù)平臺(tái)、創(chuàng)新孵化服務(wù)平臺(tái)、科技金融平臺(tái)及配套服務(wù)等功能。地上A座、B座、C座三棟單體圍繞中央下沉花園呈品字形布局，A座地上9層，建筑高度40.2 m，主要功能為科技金融服務(wù)、科技資源服務(wù)用房及創(chuàng)新孵化平臺(tái)及管理用房；B座地上5層，建筑高度26.2 m，主要為創(chuàng)新孵化服務(wù)平臺(tái)；C座地上5層，建筑高度26.2 m，主要為公共研發(fā)中心及公共檢測(cè)實(shí)驗(yàn)中心。

2 室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)[1]

2.1 室內(nèi)溫度參數(shù)

室內(nèi)溫度參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 室內(nèi)溫度參數(shù)

2.2 室內(nèi)通風(fēng)參數(shù)

室內(nèi)通風(fēng)參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 室內(nèi)通風(fēng)參數(shù)

3 冷熱源設(shè)計(jì)

本工程空調(diào)冷源集中設(shè)置于地下新建冷凍站內(nèi)。冷凍站內(nèi)設(shè)置三臺(tái)雙級(jí)壓縮離心式冷水機(jī)組，生產(chǎn)7 ℃～12 ℃冷凍水供各建筑夏季空調(diào)使用，每臺(tái)冷水機(jī)組的制冷量為3 516 kW(1 000RT)，設(shè)計(jì)離心式冷水機(jī)組在名義制冷工況和規(guī)定條件下的制冷性能系數(shù)(COP)為6.049 W/W，綜合部分負(fù)荷性能系數(shù)(IPLV)為10.546 W/W。

本工程空調(diào)熱源來(lái)自城市集中供熱，一次熱媒為110 ℃～70 ℃高溫水，熱交換站內(nèi)設(shè)置三臺(tái)板式換熱器制取為60 ℃～45 ℃溫水供各建筑冬季空調(diào)使用，每臺(tái)板式換熱器的換熱量為3 300 kW。

4 空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[3]

4.1 空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)

1)報(bào)告廳、門廳、路演大廳等大空間均采用全空氣單風(fēng)道低速送風(fēng)系統(tǒng)，氣流組織為上送上回式，送風(fēng)口采用方形散流器或旋流風(fēng)口，回風(fēng)口采用雙層百葉風(fēng)口；其余均采用風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)。

2)全空氣系統(tǒng)空調(diào)機(jī)組采用數(shù)字化轉(zhuǎn)輪式能量回收機(jī)組進(jìn)行余熱回收，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)室外空氣參數(shù)及室內(nèi)空氣CO2濃度，自動(dòng)聯(lián)動(dòng)設(shè)于新、回風(fēng)管上的電動(dòng)對(duì)開(kāi)多葉調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)新排風(fēng)比例，保證室內(nèi)環(huán)境參數(shù)及空氣品質(zhì)。系統(tǒng)可全新風(fēng)運(yùn)行，過(guò)渡季最大限度地利用新風(fēng)做冷源。

3)新風(fēng)加風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)新風(fēng)機(jī)組采用數(shù)字化分體式能量回收新風(fēng)機(jī)組，排風(fēng)機(jī)組采用數(shù)字化分體式能量回收排風(fēng)機(jī)組，通過(guò)液體循環(huán)式熱回收裝置進(jìn)行余熱回收，循環(huán)液體采用乙烯乙二醇溶液，回收效率不低于60%，風(fēng)機(jī)均配置變頻調(diào)速裝置。

4)辦公室等新、排風(fēng)需求恒定的區(qū)域采用定風(fēng)量通風(fēng)系統(tǒng)，新、排風(fēng)各設(shè)置一個(gè)恒風(fēng)量調(diào)節(jié)模塊保障房間風(fēng)量恒定和梯度壓差。

5)A座1層金融交流服務(wù)大廳、2層金融服務(wù)大廳等人員密度較高且隨時(shí)間變化大的區(qū)域采用變風(fēng)量通風(fēng)系統(tǒng)，每個(gè)區(qū)域新風(fēng)及排風(fēng)末端設(shè)置變風(fēng)量控制模塊和CO2傳感器，通過(guò)CO2傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)室內(nèi)空氣CO2濃度，當(dāng)室內(nèi)CO2濃度超過(guò)報(bào)警值時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)報(bào)警提示，并自動(dòng)聯(lián)動(dòng)新、排風(fēng)機(jī)，加大室內(nèi)新排風(fēng)量，保證室內(nèi)空氣品質(zhì)。

6)空調(diào)系統(tǒng)對(duì)需進(jìn)行加濕的場(chǎng)所設(shè)置濕膜加濕器對(duì)空氣進(jìn)行加濕處理。

4.2 空調(diào)水系統(tǒng)

1)空調(diào)冷凍水系統(tǒng)均采用雙管制、一次泵變流量系統(tǒng)，水平干管采用雙管異程式系統(tǒng)，立管采用下供下回雙管異程式系統(tǒng)。

2)冷水機(jī)組可變頻運(yùn)行，空調(diào)冷熱水泵配變頻調(diào)速裝置，冷凍水進(jìn)出水管上設(shè)置壓差控制器，對(duì)系統(tǒng)的進(jìn)出水壓差進(jìn)行檢測(cè)，調(diào)節(jié)旁通閥。熱交換系統(tǒng)一次水側(cè)設(shè)置帶氣候補(bǔ)償器的調(diào)節(jié)裝置，以便根據(jù)室外溫度的變化調(diào)節(jié)二次水供水溫度；二次水側(cè)設(shè)置水溫自控裝置,溫度控制器根據(jù)設(shè)于二次水供水管的溫度傳感器信號(hào),控制電動(dòng)閥調(diào)節(jié)一次水供水的進(jìn)水量,來(lái)保證二次水供水溫度滿足設(shè)定值的要求。

3)為解決水量分配的平衡問(wèn)題,在每臺(tái)空調(diào)機(jī)組冷熱盤管的回水管路上均設(shè)置動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)調(diào)節(jié)閥,每臺(tái)風(fēng)機(jī)盤管的回水管路上均設(shè)置動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)兩通閥,在冷凍站、熱交換站集水器及各分區(qū)環(huán)路上設(shè)置靜態(tài)水力平衡閥,方便水系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)節(jié)并可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)水流量可測(cè)控。

4.3 凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1)分體式新風(fēng)熱回收機(jī)組入口處均設(shè)置管道式電子空氣凈化機(jī)。

2)轉(zhuǎn)輪式熱回收機(jī)組送風(fēng)段配置組合式空調(diào)箱式電子空氣凈化機(jī)。

3)電子空氣凈化機(jī)與機(jī)組聯(lián)動(dòng)控制，同步開(kāi)啟，延時(shí)停止。

4.4 監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1)本工程冷水機(jī)組系統(tǒng)配置可編程控制器,對(duì)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,可自動(dòng)進(jìn)行工況轉(zhuǎn)換與系統(tǒng)保護(hù)。

2)本工程空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)以及熱交換系統(tǒng)采用直接數(shù)字式集中監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)，既滿足人員舒適度要求，又達(dá)到節(jié)能目的。

3)本工程風(fēng)機(jī)盤管均配置帶風(fēng)機(jī)三速選擇開(kāi)關(guān)、可冬夏轉(zhuǎn)換的室溫控制器聯(lián)動(dòng)水路電動(dòng)閥的自動(dòng)控制裝置，既滿足人員舒適度要求，又達(dá)到節(jié)能目的。

5 采暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1)本工程建筑設(shè)計(jì)有多處中庭，為解決自然形成的溫度梯度問(wèn)題，暖通專業(yè)在門廳及地下1層配套服務(wù)的走道處均設(shè)置低溫?zé)崴匕遢椛涔┡到y(tǒng)，作為冬季輔助供暖。

2)采暖熱媒來(lái)自地下1層熱交換站，熱媒溫度為60 ℃～45 ℃低溫水，采暖系統(tǒng)形式為下供下回雙管異程式。

3)地暖系統(tǒng)供回水總閥門夏季須嚴(yán)密關(guān)閉。

6 通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1)公共衛(wèi)生間均設(shè)置房間通風(fēng)器，排風(fēng)經(jīng)豎井由屋頂排風(fēng)機(jī)引至室外，通風(fēng)器均配置逆止閥，通風(fēng)換氣次數(shù)為5次/h～10次/h。

2)地下汽車庫(kù)按防火分區(qū)設(shè)置送排風(fēng)系統(tǒng)，排風(fēng)與排煙合用一套系統(tǒng)，通風(fēng)換氣次數(shù)為6次/h，并設(shè)置與排風(fēng)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)的一氧化碳濃度監(jiān)測(cè)裝置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)室內(nèi)空氣CO濃度，自動(dòng)控制風(fēng)機(jī)運(yùn)行。

3)地下冷凍站、水泵房、直飲水機(jī)房設(shè)置一套機(jī)械送排風(fēng)系統(tǒng)，通風(fēng)換氣次數(shù)為：冷凍站：4次/h～6次/h；水泵房、直飲水機(jī)房：3次/h～5次/h。

4)設(shè)置氣體滅火系統(tǒng)的區(qū)域均設(shè)置獨(dú)立的機(jī)械排風(fēng)及補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)，通風(fēng)換氣次數(shù)為6次/h。

7 抗震設(shè)計(jì)

1)防排煙風(fēng)道、事故通風(fēng)風(fēng)道及相關(guān)設(shè)備采用抗震支吊架。

2)B座、C座結(jié)構(gòu)采用了隔震技術(shù),為保證結(jié)構(gòu)在水平地震作用下有足夠的空間發(fā)生水平移動(dòng),暖通專業(yè)在B座、C座范圍內(nèi)采取了如下措施:

a.B座、C座范圍內(nèi)穿越±0.00 m的空調(diào)及地暖供回水立、支管上采用柔性連接，柔性連接管道采用金屬軟管，并將地下1層的供回水干管及冷凍機(jī)房?jī)?nèi)的所有管道均固定在-1.700 m處的梁上。b.地下1層排煙風(fēng)機(jī)的進(jìn)口、補(bǔ)風(fēng)風(fēng)機(jī)的出口及風(fēng)管穿越抗震縫處采用柔性連接，柔性連接風(fēng)管采用石棉布，并將風(fēng)管固定在±0.00處梁上，且要求距離墻和柱的距離不小于450 mm。

8 綠色建筑設(shè)計(jì)[2]

本項(xiàng)目按照綠色建筑三星級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，暖通專業(yè)采取的技術(shù)措施如下：

1)選用離心式冷水機(jī)組制冷性能系數(shù)比GB 50189—2015公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定提高12%。

2)在冷水機(jī)組及城市集中供熱一次管網(wǎng)的供水總管上均設(shè)置冷熱量計(jì)量裝置，在冷凍站及冷卻塔的自來(lái)水供水總管上設(shè)置流量計(jì)。

3)空調(diào)及通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)機(jī)的單位風(fēng)量耗功率滿足GB 50189—2015公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

4)空調(diào)冷熱水循環(huán)泵耗電輸熱比比GB 50189—2015公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的要求低20%。

5)空調(diào)冷凍水系統(tǒng)采用一次泵變流量系統(tǒng)，冷水機(jī)組變頻運(yùn)行，空調(diào)冷熱水泵配變頻調(diào)速裝置。

6)全空氣系統(tǒng)空調(diào)機(jī)組采用數(shù)字化轉(zhuǎn)輪式能量回收機(jī)組進(jìn)行余熱回收；新風(fēng)加風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)采用數(shù)字化分體式能量回收新、排風(fēng)機(jī)組，通過(guò)液體循環(huán)式熱回收裝置進(jìn)行余熱回收，回收效率不低于60%。

7)全空氣系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)室外空氣參數(shù)及室內(nèi)空氣CO2濃度，自動(dòng)調(diào)節(jié)新排風(fēng)比例，系統(tǒng)可全新風(fēng)運(yùn)行，過(guò)渡季最大限度地采用新風(fēng)做冷源。

8)新風(fēng)加風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)在人員密度較高且隨時(shí)間變化大的區(qū)域采用變風(fēng)量通風(fēng)系統(tǒng)，通過(guò)設(shè)置的CO2傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)室內(nèi)空氣CO2濃度，當(dāng)室內(nèi)CO2濃度超過(guò)報(bào)警值時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)報(bào)警提示，并自動(dòng)聯(lián)動(dòng)新、排風(fēng)機(jī)，加大室內(nèi)新排風(fēng)量，保證室內(nèi)空氣品質(zhì)。

9)地下汽車庫(kù)設(shè)置與排風(fēng)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)的一氧化碳濃度監(jiān)測(cè)裝置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)室內(nèi)空氣CO濃度， 并自動(dòng)控制風(fēng)機(jī)運(yùn)行。

10)本工程空調(diào)系統(tǒng)設(shè)置自控系統(tǒng)節(jié)省能耗。

9 結(jié)語(yǔ)

山西科技創(chuàng)新城綜合服務(wù)平臺(tái)項(xiàng)目建筑體量大、造型獨(dú)特，且按三星級(jí)綠色建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)，暖通專業(yè)結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍夂颉h(huán)境、資源、經(jīng)濟(jì)及文化等特點(diǎn)，通過(guò)合理選擇空調(diào)系統(tǒng)形式，提高設(shè)備及系統(tǒng)的運(yùn)行效率，優(yōu)化系統(tǒng)控制策略等，在滿足建筑使用功能的前提下，為使用者提供健康、舒適的室內(nèi)環(huán)境，使建筑在全壽命周期內(nèi)最大限度地節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境及減少污染。