摘要：随着人们生活水平的提高，高质量的生活环境成为建筑项目的必备配置。而运行多年的既有建筑空调系统，在舒适度和运行成本方面的缺点越来越明显，空调系统的升级改造就十分必要。文章结合某工程实例，简单介绍了高层建筑暖通空调系统改造设计方案,以及设计中应注意的细节，通过采用新技术新产品，实现既有建筑空调系统的更新，实现高效节能、舒适健康的空调系统设计。
关键词：系统改造 高效节能 注意事项
在建筑项目的生命周期中，空调系统提供人们舒适健康的生活与办公环境，是很重要的一环。当前，随着时代的进步，科技的发展,人们对生活质量要求也在不断的提高。目前国内有很多高层办公楼建筑空调系统已运行多年，现有空调系统已经不满足使用要求，而空调行业科学技术的迅速发展以及对节能和环保要求的不断提高，因此出现了许多对建筑空调系统改造的项目。
1.工程概况
某高层建筑工程，总建筑面积3.28万平方米，建筑高度为97.9m，其中地上为22层，地下2层，该项目竣工于1998 年。
项目原设计功能为1～6层为商业,，7～22层为办公,地下二层为车库和设备用房。因运行时间已近20年，原空调设备效率下降，设备老化，空调系统经常出现问题，影响各用户的使用效果。故需要进行空调系统的更新改造，空调系统的改造设计随之进行。
更新改造范围包含空调冷热源、1层商业部分，7～22层空调末端部分。改造期间2～6层银行正常营业，1层及22层，空调系统的更新改造配合装修同步进行。
2.主要设计参数
室外气象参数如表1所示：
3.2冷热源改造
原空调冷源为3台500RT的离心式水冷机组，供回水温度为7℃~12℃，空调热源为两台电热热水锅炉。经分析，原冷水机组及电热热水锅炉均不满足现有国家的节能规范要求。
改造后冷源采用2台500RT离心式水冷冷水机组及2台250RT螺杆式风冷热泵机组，原三台制冷机组拆除，2台新横流冷却塔与风冷热泵放置于屋面，原冷却塔拆除。冷水供回水温度6℃~13℃，加大供回水温差。屋面设2台风冷热泵机组，代原来的电锅炉作为冬季空调供热的热源，同时在夏季作为冷源的一部分。
新空调冷热源设备均满足现有国家节能规范的要求，符合绿色可持续发展的国家能源政策。
3.3空调水系统改造
(1)实现大温差供冷，降低水泵的运行功率，节省水管及附件的成本。
设计大温差供冷，可以有效降低冷冻水的循环水量，从而减小冷冻水泵的选型。同时由于水量的减少，对应冷冻水水流经过各设备（包括主机、末端等)的阻力大幅减小，水泵的扬程和水量均减少，从而水泵功率减小，达到水泵节能的目的。据相关文献分析结论，采用7℃温差比5℃温差，冷水循环泵可节能30%左右。同时由于水流量减小，输送系统管道管径减小，阀门规格减小，能有效降低初投资。
设计大温差供冷需要注意，温差大于7℃以上，才能保证与5℃温差的管径相比能降低一个标号。大温差供冷带来的不利因素，常规5℃温差的末端型号不能满足制冷和除湿的要求，需要根据实际工况进行补偿计算。目前市场上已经有多家大温差空调末端可以直接选型，也为设计减少了相当的工作量。
(2)“免费”冷却板换，实现过渡季及冬季的节能运行
办公楼部分根据平面把空调区域分为内区和外区，内区冬季无热负荷，反而会有部分冷负荷，在冬季内区空调需要供冷时，直接通过冷却塔提供较低的冷水作为冷源，经板式热交换器与冷冻水循环系统换热从而提供低温冷水供内区作空调使用，从而达到“免费用冷”，节约能源，降低运行费用。
(3)空调水系统分区改造设计
项目原空调为一个水系统，考虑到2~6层的银行在改造期间需正常营业，需在改造期间保留一台原有离心式水冷冷水机组运行，在改造完后拆除。
4.空调风系统改造
为适应现代办公的需求，结合每层不同的使用功能以及节能、舒适性的要求，改造后7~9层、21~22层空调系统采用变风量全空气系统。每层风系统由空调机组+变风量末端组成。内区采用单风道变风量末端，外区采用并联风机动力型变风量末端带热水辅助加热盘管。10~20层采用冷吊顶辐射结合两管制风机盘管系统，新风由屋顶热回收新风机组集中处理后，通过垂直竖井多点输送至各楼层空调区域。10~20层新风由设置在屋顶的四管制热回收型新风机组提供，把空调系统的排风通过竖井排至屋面，再输送到热回收型新风机组，与新风换热后排出，实现热回收，节约能源。
在过渡季节，可利用室外的低温空气实现免费供冷，故在空调风柜设过渡季节可调节关闭的风阀，加大新风管道，最大可全新风运行，既能满足人员舒适度要求，又可节约能源，降低运行费用。
5.防排烟改造
因防火规范的更新，安全度提高，原防排烟设计不能满足现行消防规范要求，故进行了改造设计
(1)原楼梯间没有设计机械加压送风系统，根据现有防火规范，为了安全疏散的需要，增设机械加压送风系统。如何确定加压送风管井的位置，既尽可能的避免新增加压送风井对实际使用面积造成浪费，又要能满足消防要求，同时，还尽量对结构影响小，确实有一定难度。经过与建筑及结构专业多次的沟通与配合，最终解决了风井的位置的选取，因无法避免空间的占用，只能做到尽量减少对空间的占用。
(2)根据现有的防排烟技术规程，在大空间办公区域以及多功能厅等部位做了机械排烟。
为了提高装修后的净高，对比较大的排烟管道进行了拆分，一个排烟口拆分为4个排烟口，如计算需要37500m3/h风量的风管，结合平时通风管道竖向分割为4个排烟量9375m3/h的管道沿着柱子布置，即每层设计四个排烟管（口)，水平风管厚度则能大幅度降低，有效减小对净空的影响。
6.空调系统改造设计时需注意的事项
(1)前期资料收集以及现有空调的需求
既有建筑的系统改造不同于新建建筑，既有建筑对系统改造有了一定的限制，故对现有状况的详细理解非常重要。在收集项目资料时，既要参考原存档图纸（有些存档图纸或无法找到)，又要结合实际运行状况，了解清楚存在的问题，做出更优化的改造。同时也要注意，因各种原因，改造项目的原有存档图纸保存的可能不完整，竣工图与实际不对应的情况也比较多见，所以在收集资料与分析的过程中，对项目的图纸、现场做全面细致的摸底非常重要。
(2)新技术新产品的利用
在建筑项目的改造设计中，需要结合现有技术更新，紧跟时代潮流，空调系统上需合理优化，并做到节能环保。在新产品的选择方面，应选择满足国家节能规范的产品，提高效率，减少能耗，降低运行费用。同时对有些拆除的旧材料，可以在改造中重新利用，不仅降低成本，也是对减少资源的浪费。在实际改造中，充分结合实际情况，排布出拆旧、利旧图纸。在本项目中，水系统主干管进行取样检验，因为系统维护较好，空调水处理效果好，主干管全部合格，满足设计要求，进行全部利用，对于支路水管，考虑到系统设计的不同，利用价值不大，进行了换新。改造过程中保留了主立管，既保证了工期，又降低了工程量和造价。
(3)系统改造要注意适应功能多变的需要，有些公司发展变化较快，几年之内就需要内部装修或者扩大改装，水系统需预留几处阀门待接驳，避免一层装修而影响整个大楼的空调系统正常运行。同时，每层考虑设电动阀门进行整层的同时控制，可在整层不用空调时，整体断开与主系统的连接。在本次改造中，采用了每层水平管道与主立管处设电动隔断阀门，实现整层水系统的简便统一控制。
(4)系统改造设计中，要特别注意与其他专业之间的配合，因建筑高度已经限定，各专业在安装高度上的互相配合需要非常严谨，避免穿梁管道的设计，这点与新设计不同，新设计结构专业可以为管道穿梁处预留洞，而改造项目中，没有结构的预留洞，盲目穿梁会造成安全隐患。本次设计中，各专业之间配合紧密，管道排布合理，有效的避免了管道穿梁，不影建筑主体的安全性能。
(5)空调改造需要配合装饰设计同步进行，和装饰专业密切配合，风口的形式和位置，需要与装饰造型相适应，在保证空调效果的前提下，尽量配合装饰效果达到和谐统一。
7.结语
空调系统的改造设计，应在设计的各个环节中综合考虑，从建筑项目的整体出发，设计出经济合理的冷热源；从各功能区域的实际使用需求出发，设计出合理优化的气流组织和空调末端系统；从实际使用的角度出发，制定安全方便的运行策略，设计出合理的运行控制系统。而在实现上述各环节过程中，必须通过全面了解既有建筑项目的各个部分，通过应用新技术、新产品，最大程度的提高系统改造的水平，增加环境的舒适度，缔造健康环保的新型空调系统。通过对空调系统的精心改造，实现了项目运行的经济性以及实际使用的舒适性，原有空调系统的问题得以解决，同时对类似项目的改造积累了经验。
参考文献：
[1]丁宗果.浅谈高层办公楼建筑的暖通空调设计要点[J]. 建筑工程技术与设计, 2016(22).
[2]胡国杰.简析节能理念在暖通空调设计的应用[J]. 建筑工程技术与设计, 2016(10).
论文作者:史亚州
论文发表刊物:《防护工程》2017年第36期
论文发表时间:2018/5/6
标签：空调系统论文; 空调论文; 建筑论文; 温差论文; 系统论文; 项目论文; 新风论文; 《防护工程》2017年第36期论文;