摘要：近年来，随着我国城市化的发展，城市中高层建筑的数量越来越多，新的建筑、新的使用功能给建筑设备提出了更高的要求。暖通空调系统设计既要满足功能需求，又要最大限度地减少未来租户、住户、物业管理公司及酒店管理公司提出的修改调整，这对暖通空调系统设计提出了更高的要求。该文在此背景下，以超高层商业综合体的暖通空调设计为阐述对象，着重对空调冷热源、空调水系统、空调方式的选择等进行了详细说明，供同行参考。
关键词：高层；商业综合体；冷热源；空调水系统；空调风系统；自动温控
1、项目概述
本项目位于某市经济开发区，分为东区和西区。东区为商业步行街，地下二层为车库及设备用房，地下一层为商业用房，地上共分为八个多层建筑，共四层，均为商业用房。西区为商业步行街和办公，西区商业地上分为西段和东段，地下连成一体，西区西段地下三层～地下二层为车库及设备用房，地下一层～六层为商业用房，七层以上分别为二栋超高层写字楼。西区东段地下三层～地下二层为车库及设备用房，地下一层～六层为商业用房，西区东段与西段，地下一层商业用房向下沉式广场直接开放。东区和西区形成综合建筑群，东区总建筑面积174041.89平方米，建筑高度20.55米。西区总建筑面积421569.87平方米，分为商场和办公。商业用房的建筑高度大约32m，办公楼的建筑高度大约199m。办公共48层，其中在15、30层为避难层。建筑总图如图1所示。
2、空调冷热源
本项目采用中央空调系统，相对集中设置中央冷热源，东区商业群合用一套冷热源系统，制冷换热站房设在地下二层，空调总冷负荷为12660 kW，设置3台单台制冷量为4220 kw的水冷离心式冷水机组。冷水机组的制冷剂为R134a，冷冻水供回水温度为7/12℃，冷却水供回水温度为32/37℃，冷却塔布置在商业屋面。东区商业群冬季空调热源采用市政集中热源，冬季115/80℃的市政热媒经地下二层制冷换热站房内设置的冬季空调板换机组换热后，提供60/50℃空调热水。西区分为办公与商业，为便于运营管理及计量，办公与商业空调冷热源分开设置，且考虑到商业面积庞大，半径过长，西区商业以下沉式广场为界限冷热源分开设置。西段商业空调总冷负荷为8440 kw，设置2台单台制冷量为4220 kw的水冷离心式冷水机组。东段商业空调总冷负荷为12660 kw，设置3台单台制冷量为4220 kw的水冷离心式冷水机组。办公空调系统分为低区和高区，办公低区共22层，高区共19层。低区和高区共用冷水机组，低区采用冷水机组直供，同时在30层避难层设置夏季空调用板式换热器，作为高低区水压的分界设备，使静水压力分段承受。办公低区总冷负荷为4840 kw，办公高区总冷负荷为3600 kw，办公共设置2台单台制冷量为4220 kW的水冷离心式冷水机组，冷水机组的制冷剂均为R134a，商业和办公低区的冷冻水供回水温度均为7/12℃，办公高区的冷冻水供回水温度为9/14℃，考虑末端空气处理设备供冷能力的下降。冷却水供回水温度均为32/37℃。离心式冷水机组均布置在地下二层制冷换热站房，冷却塔布置在商业裙房屋面。
冬季空调热源采用市政热源，115/80℃的市政热媒经地下二层制冷换热站房内设置的冬季空调板换机组换热后，直接给商业和办公低区提供60/50℃空调热水，同时在30层避难层设置冬季空调用板式换热器，作为高低区水压的分界设备，使静水压力分段承受，办公高区冬季空调热水一次水的供回水温度为85/60℃，二次水的供回水温度为60/50℃。办公低区和高区空调制冷换热原理图如图2和图3所示。
为了满足商业内区常年供冷需要，本系统考虑设置板式热交换器，利用系统冷却塔冬季“免费”供冷。冬季运行的冷却塔设置防冻加热措施，室外水管设电伴热。
电梯机房、消防控制室及弱电机房等设置独立的分体空调器。
3、空调水系统
冷冻水系统为一次泵定流量系统，在机房内分集水器之间设置压差旁通，以实现系统末端的变流量运行，整个水系统由设在站内的闭式定压补水装置根据回水压力变化定压补水以保障系统压力稳定。办公水系统采用双管异程式，夏季供冷，冬季供热。商业水系统采用分区双管异程式，外区冬夏冷热切换，内区常年供冷。空调水系统中空调（新风）机组水环路和风机盘管水环路分开布置。系统控制均采用手动、自动两种方式切换。
商业的承压均为1.0MPa，试验压力为1.5MPa。办公低区的承压为1.8MPa，试验压力为2.3MPa。办公高区的承压为1.4MPa，试验压力为1.9MPa。
4、空调风系统
地下一层及地上五层裙房小空间商业等空调形式为风机盘管加新风系统。A、B塔写字楼等处采用风机盘管加新风系统，新风机组冬季设湿膜加湿装置，风机盘管配带三速开关温控器，通过控制水管上的电动二通阀控制室温。新风机组的新风管设电动（保温）多叶调节阀，与空调系统联锁。当系统停止运行时自动关闭，以切断室外空气的进入。风机盘管采用两管制，冬季供暖，夏季供冷。全空气空调、新风系统原则上按防火分区划分。空调房间均维持微正压。空气处理机组、新风处理机组采用两级过滤，粗效过滤器为可拆洗的板式过滤器，中效过滤器为电子除尘净化杀菌式。
5、自动控制
制冷机房采取双重控制模式，以机房就地控制为主，楼宇自控为辅，两种控制模式可互相切换。自控内容包括：开停机的自动动作程序、通过负荷冷量计算来确定开机台数及调节运行负荷率、机组的轮时启动程序以及旁通环路的自动开启和关闭。空气（新风）处理机采取双重控制模式，以楼宇自控为主，机房就地控制为辅两种控制模式可互相切换。自控内容包括：根据室外空气焓值设定送风温度、根据送风温度控制其加热器的水阀开度、过滤器压差监控与报警、风机状态监视、冬季防冻保护及设备停机时自动关闭新风阀并对热水电动阀设最小开度限制，卫生间总排风机的启停采取以楼宇控制为主模式，并就地设置检修开关，其余通风机其启停均采取楼宇控制模式，并就地设置检修开关。
6、暖通空调系统的能源消耗
对节能的研究没有捷径可寻，每个地区都有自己的发展规律，要根据实际情况和地区特点进行有效地设计。在能源相对充裕的地区，更应该对节能技术加以创新，以便节省更多的能源，更好的促进其他项目的发展。节能设计还要参考当地的空调发展现状，如果是空调分布并不密集的地区，则要采取科学的节能方法，在保证空调节能的前提下，尽可能多的节约节能设计的经济成本。节能设计人员要充分的调查不同空调的能耗原因，有针对性的对不同种类的空调设计科学的节能方案。国家权威调查数据表明，我国建筑内部能源消耗的一半以上都是由于暖通空调的使用，因此，各地区节约能源的工作应该将暖通空调系统的节能设计当做工作的重点。目前的暖通空调系统是参考空调的负荷进行设计的，因此，暖通空调系统的节能设计要从供热、制冷、通风等几个方面有针对性的加以设计，并且科学的设计建筑物的形状，以便建筑物能够科学的保持空调制造的温度，切实降低空调的能源消耗。
7、暖通空调系统的节能设计
1.空调冷热水系统的节能设计
在进行暖通空调系统设计过程中必须要注重每一个细节内的节能设计，只有做到全面节能设计才能有效减少能源浪费，促进我国建筑行业可持续发展。在进行冷热水系统设计过程中，我们可以从以下几点方面进行节能降耗：
（1）在暖通空调系统设计过程中，根据用户对指定区域内的空调供水要求中存在的差异，可将空调冷热水系统分为两管制空调水系统和四管制空调水系统两大类。当建筑所有区域只要求按季节同时进行供冷和供热转换时，应采用两管制空调水系统；当建筑内一些区域的空调系统需要全年供冷、其他区域仅要求按季节进行供冷和供热转换时，可采取分区两管制空调水系统；当空调水系统的供冷和供热工况转换频繁或需要同时使用时，宜采用四管制空调水系统。
（2）在设计中，还应有目的的提高冷冻水供回水的温度差，水泵运行时流量得到了降低，可以减小管道的管径，也降低了系统的能量消耗。冷水水温和供回水温差要求一致且各区域管路压力损失相差不大的中小型工程，宜采用变流量一级泵系统；单台水泵功率较大时，经技术经济比较，在确保设备的适应性、控制方案和运行管理可靠的前提下，空调冷水可采用冷水机组和负荷侧均变流量的一级泵系统，且一级泵应采用调速泵；系统作用半径较大、设计水流阻力较高的大型工程，空调冷水宜采用变流量二级泵系统，二级泵应采用调速泵，并宜根据室外气象参数进行变速控制；
（3）冷热源机房应能进行冷水机组的台数控制，并宜采用流量优化控制方式，并应根据室外气象参数和末端寻求进行供水温度的优化调节。风机盘管水系统应采取电动水阀和风速相结合的控制方式，并宜采用常闭式电动通断阀，公共区域的风机盘管能对室内温度设定值范围进行限制，并进行定时启停控制，以达到自动温控及节能的目的。
2.暖通空调系统通风系统的节能设计
通风系统是暖通空调系统较为重要的一个部分，要对空调风系统进行科学的设置可以减少很大部分的能源消耗，我们可以从以下几点进行节能降耗：
（1）当通风系统使用时间较长其运行工况（风量、风压）有较大变化时，通风机应采用双速或变速风机；当采用人工冷、热源对空调系统进行预热和预冷运行时，新风系统应能关闭；当室外空气温度较低时，应尽量利用新风系统进行预冷；空气调节内、外区应根据室内进深、分隔、朝向、楼层以及围护结构特点等因素划分，内、外区宜分别设置空调系统。
（2）全空气空调系统应能进行风机、风阀和水阀的启停联锁控制，且过渡季应采用加大新风比的控制方式，并宜根据室外气象参数优化调节室内温度设定值。
（3）设计定风量全空气空调系统时，宜采用实现全新风运行或可调新风比的措施，并宜设计相应的排风系统。设计变风量全空气空调系统时，应采用变频自动调节风机转速的方式。
（4）设有集中排风的空调系统经技术经济比较合理时，宜设置空气-空气能量回收装置。有人员长期停留且不设置集中新风、排风系统的空气调节区或空调房间，宜在各空气调节区或空调房间分别安装带热回收功能的双向换气装置。
8、结束语
综上所述，随着我国经济快速发展，空调已经在我国的民众家庭以及企业中逐渐普及。在超高层商业综合体建筑中，机电系统的合理设置至关重要，该文对类似项目的暖通空调设计具有借鉴意义。
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论文作者:杜岳
论文发表刊物:《基层建设》2017年5期
论文发表时间:2017/6/21
标签：空调论文; 系统论文; 空调系统论文; 热源论文; 新风论文; 商业论文; 回水论文; 《基层建设》2017年5期论文;