某辦公樓暖通空調設計與思考分析

張海燕 （深圳市建筑設計研究總院有限公司合肥分院，安徽 合肥 230081）

1 工程概況

安徽省某綜合辦公項目用地位于安徽省合肥市（見圖1），本項目由一期業(yè)務樓、辦公樓、營業(yè)廳及會議中心、多功能廳、后勤樓(宿舍)、后勤樓(食堂)、地下室組成，其中地上建筑面積約16.28 萬m2、地下建筑面積約6.1 萬m2，各區(qū)概況如下。

圖1 項目鳥瞰圖

辦公樓：共29 層，建筑高度144.4m，面積41768m2，主要為辦公室。

營業(yè)廳及會議中心：共4 層，建筑高度24.0m，面積7851m2，主要為營業(yè)廳及會議室。

一期業(yè)務樓：地上6 層，建筑高度為29.7m，首層為會議、招聘及門廳，二層以上為后臺業(yè)務辦公及會議等。

多功能廳：地上2 層，建筑高度為15.3m，首層為休閑區(qū)及門廳，二層為710人多功能廳。

后勤樓（宿舍）：共4 層，建筑高度為16.8m，面積10189m2，主要功能為宿舍、健身房、茶歇。

后勤樓（食堂）：共4 層，建筑高度為22.0m，面積10179m2，主要功能為餐廳、包廂、乒乓球室、羽毛球室。

地下室：地下室總共2 層，地下一層由設備用房、鍋爐房、汽車庫、配電室、消防泵房等功能組成，地下二層由汽車庫、設備用房等功能組成。

2 空調通風系統(tǒng)設計

2.1 室內主要設計參數(shù)（見表1）

表1 室內設計參數(shù)

2.2 通風設計參數(shù)（見表2）

表2 通風設計參數(shù)

2.3 空調冷熱負荷

各區(qū)域冷熱負荷設計如表3所示。

表3 冷熱負荷設計

3 空調系統(tǒng)設計

3.1 空調冷熱源系統(tǒng)

根據(jù)當?shù)卣咭约氨竟こ坦δ芘c用途、平面布局、業(yè)主實際使用需求、冷熱負荷構成特點等制定本冷熱源方案，在打井區(qū)域滿足的條件下，盡可能地采用地源熱泵系統(tǒng)。

項目共設置三套冷熱源系統(tǒng)，辦公樓、營業(yè)廳及會議中心采用一套離心式冷水機組+鍋爐系統(tǒng)，系統(tǒng)編號為K1，制冷機房設置于負荷中心地下室二層，鍋爐房設置此區(qū)域全年運行最小頻率風向的上風側；業(yè)務樓及多功能廳采用一套離心式冷水機組+鍋爐系統(tǒng)，系統(tǒng)編號為K2，制冷機房設置于負荷中心地下室一層，鍋爐房設置此區(qū)域全年運行最小頻率風向的上風側；后勤樓（宿舍）及后勤樓（食堂）采用節(jié)能環(huán)保的地源熱泵系統(tǒng)，系統(tǒng)編號為K3。

3.1.1 空調冷源系統(tǒng)

①K1空調系統(tǒng)冷源設計

冷源采用3 臺2285kW（600RT）離心式冷水機組，設置于辦公樓地下室二層，冷凍水供回水溫度為6/11℃，冷卻水供回水溫度為32/37℃；設置三臺逆流式冷卻塔，冷卻水量為550m3/h，放置于后勤樓屋面上。

②K2空調系統(tǒng)冷源設計

冷源采用3 臺2285kW（600RT）離心式冷水機組，放置于業(yè)務樓地下室一層，冷凍水供回水溫度為7/12℃，冷卻水供回水溫度為32/37℃；設置三臺低噪音橫流式冷卻塔，冷卻水量為500m3/h，放置于業(yè)務樓屋面上。

③K3空調系統(tǒng)冷源設計

集中冷源采用2 臺螺桿式地源熱泵冷水機組，放置于E 區(qū)地下室一層。夏季工況：蒸發(fā)器供回水溫度為7/12℃；冷凝器供回水溫度：地埋管側為25/30℃，平衡冬夏季冷熱負荷值的冷卻塔供回水溫度為32/37℃；設置1 臺方形逆流式冷卻塔，冷卻水量為300m3/h，放置于后勤樓屋面上，用于平衡冬夏季土壤中吸放熱量，以保持系統(tǒng)長期穩(wěn)定運行。

3.1.2 空調熱源系統(tǒng)

①K1空調系統(tǒng)熱源設計

熱源采用3 臺1750kW 常壓燃氣熱水鍋爐，放置于宿舍樓地下室，供回水溫度為60/50℃。

②K2空調系統(tǒng)熱源設計

熱源采用2 臺2450kW 常壓燃氣熱水鍋爐，放置于業(yè)務樓（C 區(qū)）地下室一層鍋爐房內，供回水溫度為60/50℃。

③K3空調系統(tǒng)冷熱源設計

集中熱源采用2 臺螺桿式地源熱泵冷水機組，放置于地下室一層。

3.1.3 特殊空調需求

計算機主機房、電池室、UPS 室、介質室、檔案庫房、保險箱庫等對溫濕度要求嚴格的區(qū)域設置風冷型恒溫恒濕空調；值班室、消防控制中心、電梯機房和重要機房等個別需要24 小時空調及夜間加班區(qū)域均設獨立分體式空調或變制冷劑流量多聯(lián)機空調系統(tǒng)，以滿足其房間功能特殊性要求。

3.2 空調水系統(tǒng)

3.2.1 K1空調系統(tǒng)水系統(tǒng)設計

冷卻水系統(tǒng)采用開式機械循環(huán)，設置四臺冷卻水泵，其中一臺備用，流量為605m3/h，揚程為330kPa。冷卻水補水采用市政給水直接供給。

冷熱水系統(tǒng)采用兩管制密閉式機械循環(huán)，采用隔膜式氣壓罐定壓。設置冷凍水泵四臺（3 用1 備），流量為470m3/h，揚程為350kPa；熱水泵四臺（3 用1備），流量為195m3/h，揚程為350kPa。冷熱水泵均設置為變頻水泵，根據(jù)干管壓差控制水泵轉速。定壓裝置有效容積為8350L，調節(jié)容積為3100L；設置變頻補水泵兩臺，流量為2.4m3/h，揚程為90.4m，初期上水或事故補水時使用兩臺，平時使用開啟一臺。

冷熱水立管根據(jù)使用要求及系統(tǒng)承壓能力分為三個區(qū)，分別為營業(yè)廳、會議中心、辦公樓低區(qū)及辦公樓高區(qū)，各區(qū)均采用立管同程式，末端按需采用同程式和異程式結合布置。

辦公樓高區(qū)采用板式換熱器二次供水，設置兩臺板式換熱器，夏季供回水溫度為7.5/12.5℃，冬季供回水溫度為55/45℃；設置高區(qū)冷凍水泵三臺（2 用1備），流量為292m3/h，揚程為310kPa；設置高區(qū)熱水泵三臺（2用1備），流量為187m3/h，揚程為290kPa；采用隔膜式氣壓罐定壓，定壓罐總容積8530L，調節(jié)容積3100L。

冷熱水系統(tǒng)末端根據(jù)需要采用同程式和異程式結合布置。

3.2.2 K2空調系統(tǒng)水系統(tǒng)設計

冷卻水系統(tǒng)采用開式機械循環(huán)，設置四臺冷卻水泵（3 用1 備），流量為470m3/h，揚程為300kPa。冷卻水補水采用市政給水直接供給。

冷熱水系統(tǒng)采用兩管制密閉式機械循環(huán)，采用高位膨脹水箱定壓，膨脹水箱設置于業(yè)務樓屋頂。設置冷凍水泵四臺（3 用1 備），流量為400m3/h，揚程為340kPa；熱水泵四臺（3 用1 備），流量為240m3/h，揚程為300kPa。冷熱水泵均設置為變頻水泵，根據(jù)干管壓差控制水泵轉速。

冷熱水立管根據(jù)功能使用要求分為三個區(qū)，分別為業(yè)務樓東區(qū)、業(yè)務樓西區(qū)及多功能廳，各區(qū)均采用立管同程式，水平管均采用同程式。

3.2.3 K3空調系統(tǒng)水系統(tǒng)設計

冷卻水系統(tǒng)分為兩個部分，一是平衡冬夏季土壤吸放熱平衡的冷卻塔對應的開式機械循環(huán)系統(tǒng)，配置冷卻水泵2臺，水泵流量為300m3/h，揚程為30kPa，水泵并聯(lián)運行，一用一備，互為備用。冷卻水供水溫度為32℃，回水溫度為37℃。二是地埋管土壤源系統(tǒng)，冷卻水利用淺層土壤的溫度降低冷卻水溫度，配置變頻循環(huán)水泵3 臺，水泵流量為310m3/h，揚程為380kPa，該系統(tǒng)采用隔膜式氣壓罐定壓，總容積為350L，調節(jié)容積為110L。

冷熱水系統(tǒng)采用兩管制密閉式機械循環(huán)，采用隔膜式氣壓罐定壓。設置末端側循環(huán)水泵三臺（二用一備），流量為245m3/h，揚程為320kPa，循環(huán)水泵設置為變頻水泵，根據(jù)干管壓差控制水泵轉速。該系統(tǒng)采用隔膜式氣壓罐定壓，總容積為350L，調節(jié)容積110L。設置變頻補水泵兩臺，流量為2m3/h，揚程為30m，初期上水時或事故補水時使用兩臺，平時使用一臺。

地埋管側土壤換熱器設計，豎井中的埋管采用雙U 型管，按80m 深度計算。單位孔深吸熱能力平均為65w/m，管徑為φ32。設置約260 口豎井，孔間距4m，打井地塊位于項目辦公樓南側及辦公樓與后勤樓東側相連一整塊綠地。

冷熱水系統(tǒng)采用干管同程式，末端按需采用同程式和異程式結合布置。

3.3 空調風系統(tǒng)

建筑內高大空間區(qū)域均采用了全空氣空調系統(tǒng)，例如多功能廳、門廳、餐廳、大型會議室等。室外新風通過外墻百葉取入，新風入口、回風管均設置電動多葉調節(jié)閥，可依據(jù)不同需求的室內負荷量來調節(jié)新風量。新風進入后再經空氣處理機組冷卻、加壓以及消聲處理，由風管送至風口（旋流風口、噴口、散流器等）。氣流組織采取上送上回、側送下回形式，當處于過渡季節(jié)時，新風調節(jié)閥全開可實現(xiàn)全新風運行。

建筑內較小空間區(qū)域均采用風機盤管+新風系統(tǒng)，例如辦公、小會議室、宿舍等?？照{送風口部采取散流器或雙層百葉風口，回風口采用帶雙層尼龍濾網的鋁合金門鉸式。

數(shù)據(jù)機房、檔案庫房、計算機房、UPS室、電池室、介質室采用風冷型恒溫恒濕空調機組，氣流組織形式按需采用地板下送風、上部回風或者側送下回形式。

3.4 調試中發(fā)現(xiàn)的問題

3.4.1 主機高壓報警

在夏季調試階段，發(fā)現(xiàn)K2 系統(tǒng)運行時只能開啟一臺主機，開兩臺時，機組冷凝器溫度就偏高，且運行不到30min 主機就會高壓報警導致系統(tǒng)無法正常運行。

起初分析產生這種問題的原因可能是以下三方面。①冷卻水管系統(tǒng)管道堵塞，管道中電動門損壞，實際未開啟，冷卻水量達不到主機換熱需求。②冷卻塔的風量偏小，進風負壓較?。焕鋮s塔的填料未填實；布水器布水不均勻，影響冷卻塔的散熱。③冷卻塔出水管及水泵吸水口所需的最小淹沒深度偏小且未采取防旋渦措施。

為了判別是否是冷卻水管路系統(tǒng)有問題，使主機、冷卻水泵、冷卻塔一一對應運行，一一對應運行的管路系統(tǒng)中閥門全部開啟。采用水量測量裝置測量水泵和主機出口水量，同時測量冷卻塔進出口流量及溫度，觀察并記錄主機的冷卻水供回水溫度。經過檢測發(fā)現(xiàn)主機、水泵、冷卻塔的流量都滿足設計要求，與設計參數(shù)基本一致；水泵進出口的壓力表壓力值也在設計范圍內；冷卻塔的進水溫度及出水溫度的溫差僅達到2℃，達不到設計5℃要求。判斷結果為冷卻塔散熱能力有問題。

經過商討后由冷卻塔廠家提出以下解決方案：調節(jié)冷卻塔風機風壓，調整后功率在額定功率范圍內；在冷卻塔給水管供水支管上設置調節(jié)閥，使各支管供水水量均勻，布水器布水均勻；下出水口處設置防漩器。

調整后冷卻塔進出水溫差達到5℃。開啟兩臺或者三臺主機，主機未出現(xiàn)報警現(xiàn)象，可以正常運行。

3.4.2 風機盤管系統(tǒng)

末端調試時發(fā)現(xiàn)部分房間送風風口附近的鋁扣板吊頂結露，現(xiàn)場勘察后分析產生原因為在裝修的時候，風盤的送風管與風口之間未連接緊密，導致經過風盤處理后的冷風直接送至吊頂內，使送風口附近的鋁扣板上出現(xiàn)結露現(xiàn)象。后施工單位將送風管與風口之間的縫隙進行了封堵，解決了問題。

4 結語

本工程由于功能復雜，是否合理地設置冷熱源、末端系統(tǒng)，以及在工程投入使用之前對各系統(tǒng)進行聯(lián)合調試，都對建筑的良好運營有著關鍵性的作用。中央空調系統(tǒng)的調試可分為冷水系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、末端設備和空調主機等環(huán)節(jié)，每一個調試環(huán)節(jié)的目的和步驟有所不同。運營調試的重要性不可忽視，如果建筑的設備與系統(tǒng)完成安裝后，沒有很好的調試，往往系統(tǒng)的運營是達不到起初設計的意圖，也不能很好的滿足業(yè)主使用的需求。設計師參與運營調試也能更好地將規(guī)范、手冊等書本的理論設計與實際結合應用。