摘要：随着城市化进程的不断推进，高层建筑数量越来越多，新建的建筑对建筑设备提出了更高的要求，暖通空调开始成为现代化建筑中一项不可缺少的重要设施。合理选择能源资源，使高层建筑用能系统效率得到提升，成为当前高层建筑暖通空调设计工作中必须解决的重要问题。文章以暖通空调设计实践为背景，针对高层建筑暖通空调系统设计的相关问题展开了分析和探讨，意在说明高层建筑设计工作中有关暖通空调系统应该统筹的要点，以供行内人员参考。
关键词：高层建筑；暖通空调；设计要点
1、工程概况及设计内容
1.1工程概况
本工程办公楼总建筑面积为74155m2，地下共三层，地上二十五层建筑总高度99.50m，建筑性质为建筑高度超过50m的一类高层公共建筑。负一层层高为6m，负二、三层层高为4.8m，地上一层4.75m，二层4.3m，三、四层4.2m，5～25层每层层高3.9m。建筑功能布局方面1～4层为配套商业用房，5～25层为办公用房，负一层主要用作商业餐饮，局部有设备用房和机械立体车库；负二层全部为机械立体车库；负三层为机械立体车库及人防工程。
1.2设计内容
负一层餐饮、1～4层配套商业舒适性中央空调系统；5～25层办公区域舒适性中央空调系统设计。不满足自然排烟的防烟楼梯间、前室、消防合用前室机械加压送风防烟设计。内走廊及负一层餐饮区机械排烟系统设计。地下室机械立体汽车库的通风及排烟系统设计。高低压配电室、生活泵房、消防泵房、不通风暗房间及电梯机房的通风设计。负三层战时人防工程由人防设计单位另行设计。
2、空调系统设计
2.1冷热负荷计算
采用天正暖通负荷计算软件计算8：00～20：00逐时冷负荷。B1～F4层商业逐时最大总冷负荷出现在16：00，最大值为2930.38kW，热负荷为1121.14kW；F5～F25层办公部分逐时最大总冷负荷出现在16：00，最大值为4532.96kW，热负荷为2602.41kW。郑州市室外气象计算参数见表1，本建筑围护结构传热系数见表2。
表1
2.2冷热源设计
本工程B1～F4层用一个冷热源系统，由设在四层屋面的3组制冷量1000kW/制热量1000kW的风冷热泵冷热水机组负担冬、夏季空调系统的冷、热水。每组分别由两台A、B模块组成，三组共六台模块机。热泵机组夏季供回水温度为7℃/12℃，冬季供回水温度为45℃/40℃。定压方式为高位膨胀水箱定压，膨胀水箱置于五层空调设备用房内，外皮加40mm厚柔性泡沫橡塑保温层。膨胀管接入循环水泵入口的回水干管上，膨胀水箱容积为1m3。
F5～F25层全部为办公用房，考虑到该部分投资方以后用于出售，每层空调在使用时间上不同每层分设VRV系统，制冷剂为环保冷媒R410a，VRV室外机置于每层的室外机平台，根据传热学和流体力学原理，经过冷凝器热交换后排出的热空气在浮升力的作用下，逐渐往高层流动形成上升热气流，可能与高层空调室外机的回风形成短路，造成高层空调回风温度升高。为了验证每层室外机平台空间及位置是否影响到上层VRV室外机的运行效果笔者采用CFD流体动力学数值模拟软件进行空调外机与环境的温度场和流场模。
经室外机平台环境模拟分析该建筑空调室外机摆放空间较大，使得各外机热交换产生的热空气能较好的散入大气中，对外机的正常工作无影响，各室外机的回风温度均在所选室外机正常工作范围（-10℃～48℃）之内，故在实际使用中能够保证所有室外机的回风温度和换热效果，故该室外机布置方案是合理的。
2.3空调水系统及风系统设计
（1）B1～F4层采用一次泵变流量两管制闭式循环系统，主机侧为定水量，负荷侧为变水量。水系统为垂直异程式，水平同程式无坡敷设，供回水总管之间设压差旁通阀，供回水水平管和立管均采用自然补偿或安装波纹补偿器。立管最高点和空调、新风机组水平管上均设自动排气阀，立管最低点设放水排污阀，冷凝水就近排到卫生间拖布池或地漏。
（2）B1～F4层空调水系统采用四台循环水泵（三用一备），冬夏共用。每组热泵机组A、B两模块并联与循环水泵一对一连接。
（3）B1～F4层空调风系统采用2管制的风机盘管或吊顶式空调机组+独立新风系统。预处理新风通过吊装在新风机房内的新风机组进行处理后，由管道输配至每个空调房间。地上F1～F4层每个办公房间保持5～10Pa的正压，负一层餐厅新风量为排风量的80%～90%，保持微负压防止餐厅的异味串入其他房间。
（4）F5～F25层VRV室外机每层均设置在空调平台上并设置导流罩，室内风系统采用风机盘管+独立新风系统，新风机组与室外机一对一连接，通过冷媒铜管将冷媒均匀分配给所有空调房间的室内机。
（5）消防控制室采用3HP分体式空调机，由电气专业预留空调电源及电量。
2.4室内气流组织
（1）一层门厅采用旋流风口下送风，顶部集中回风。
（2）F5～F25层VRV室内机采用薄型风管天井式室内机，考虑到业主二次装修改造，送风方式暂时均采用侧送风口送风，回风箱下回风。
（3）其他房间采用顶部散流器、条缝或上部侧送风，顶部设置排风口。
2.5自动控制系统
（1）吊顶式空调机组及风机盘管前设电动两通阀，与温度控制器连锁，控制阀门开度，调节水量，室外机根据室内机的运行状况自动启停；风机盘管采用温控器加三速开关进行控制，用户可根据需要自行调节。
（2）所有空调系统均与消防报警中心连锁，由自动报警系统自动（也可手动控制），火警时，所有非消防的空调机组立即停止运行。
（3）热泵机组根据流量和供回水温差（能量控制）确定启停台数。房间温度由回风温度（或温控器测定的室内温度）与设定温度的差值控制回水管道上的的电动阀开度，调节供水流量，达到控制室内温度的目的。空调自动控制内容主要有：系统的运行管理、主要冷热源及空调设备的启停机负荷调节及工况转换、设备的自动保护，故障诊断等。
（4）所有空调新风系统进风口均加电动调节阀，调节阀与风机连锁。穿越防火墙、楼板的风管均安装防火阀。
2.6卫生防疫及消声隔振
卫生防疫：所有空调新风均在清洁处采取，新风量按国标执行；所有风机盘管，空调机组及新风机组回风口均设过滤网，且新风机组进风口设金属防鼠护网（铝板网或者不锈钢丝网）；卫生间设置排风道集中高空排放废气。
消声隔振：所有风机盘管均采用低噪音型，所有新风机组均置于新风机房内，机房门采用防火隔声门，机房墙面贴吸声材料。裙房及负一层所有空调器与风管连接均采用软接连接，卧式空调机组采用隔振基础隔振，风管支架采用弹性减振支架。新风机组、吊装式空调机组出风管均安装有矩形阻抗复合式消声器或消声弯头。
3、结语
本工程设计时充分考虑了建筑的不同使用功能、初投资以及投资方销售因素，在使用时间基本相同的B1～F4层商业部分采用水系统中央空调，F5～F25层因后期售出时间不同及业主使用功能和使用时间不同每层分设VRV系统，这样层与层使用上互不干扰，销售和使用都更加灵活，常规建筑的VRV室外机集中布置在屋面或地面，造成管道敷设半径较大系统衰减严重，而本工程VRV系统室外机均置于每层的室外机平台，为高层建筑VRV系统设计提供了一种新思路。工程设计中还充分运用CFD软件模拟分析每层室外机组的工作环境验证室外机布置的可行性，这对高层公共建筑暖通空调设计中解决疑难问题提供了一种新方法。
参考文献：
[1]曹树桃.高层建筑暖通空调设计要点之我见[J].建筑工程技术与设计，2015（13）：449.
[2]杜长城.高层建筑暖通空调设计要点分析[J].企业技术开发（下半月），2016（10）：149～150.
论文作者:彭锦
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第23期
论文发表时间:2019/6/18
标签：机组论文; 空调论文; 新风论文; 室外机论文; 系统论文; 回水论文; 风管论文; 《建筑细部》2018年第23期论文;