刍议高层建筑空调设计

摘 要：本文作者结合工程实例,论述了该高层建筑的概况和空调冷热源、水系统、气流组织、通风排烟系统的设计要点.

关 键 词：高层建筑；空调设计

当我们在考虑超高层建筑风机压头时,除了克服空调（或通风）系统的内部阻力外,还要考虑进风口和排风口处的压力.如果标准层不能满足自然排烟要求时,应设计机械排烟系统,同时设计机械补风.而且排烟系统可以结合空调排风竖井来设计,补风系统可以结合空调新风系统来设计的.

1工程概况

某高层建筑面积约70000m2,建筑总高度为91m,建筑分为裙楼一、裙楼二和塔楼3部分.地下共3层,地上共26层,地下3层为设备用房,地下2层为车库,地下1层至地上6层为综合楼,7层以上为办公室及会议厅.空调范围为除地下车库及设备用房外的其他部分,总面积约为45000m2.

2空调通风系统的设计

2.1主要设计参数

本工程夏季采用空调制冷,冬季利用锅炉供热.制冷机组冷水、冷却水进出水温度分别为13℃/6℃和32℃/37℃,供热锅炉的进出口水温为50℃/60℃.室内设计温度除活动展厅为26～28℃外,其余活动空间均为24～26℃,相对湿度为40%～65%.

2.2水系统、冷热源及相关材料选择

2.2.1水系统设计

空调水系统分为塔楼和裙楼两个系统,采用两管制.塔楼竖向及每层平面采用同程回路设计,裙楼采用异程式.管道自分水器分两路接入塔楼和裙楼的空调区域,各路设水力平衡阀平衡管路阻力.为便于管道冲洗,塔楼水平供回水主干管相连,设置冲洗球阀.开式膨胀水箱设于主楼屋面,设计标高为91m.

2.2.2冷热源及相关设备

本工程计算总冷负荷为8900kW,选用3台制冷量为2637kW的离心压缩式冷水机组和1台制冷量为1044kW的螺杆压缩式冷水机组；热负荷为1100kW,采用热量为1160kW的热水机组为空调末端系统输送热水.冷水系统采用一次泵闭式循环系统,对应于不同的机组,分别为三用一备和一用一备.冷却水系统采用冷却塔开式循环系统,亦进行了相同的设置.冷水机组的冷水、冷却水入口处均装有电动蝶阀,并分别与冷水机组、冷水泵、冷却水泵联锁.热水循环水泵的设置则是一用一备.根据对室外风环境的分析,冷却塔置于裙楼一的屋面,对应于相应的冷水机组,选用3台SC700UL型与1台SC350UL型冷却塔.为降低机械噪声对塔楼办公区域的影响,在冷却塔的出风口加装了消声筒,并增设了导风板,将其上出风改为侧出风,通过改变声波的传播方向进一步减小机械噪声对塔楼的影响.受冷却塔设置楼层及冷水系统高度的影响,冷水机组蒸发器与冷凝器的工作压力分别为1.6MPa和1.0MPa.

2.3风系统

2.3.1设计原则

大型教室、多功能厅、报告厅等大空间采用全空气系统,选用立式或整装空调机组,系统均考虑上送下回或上送上回两种形式,新风自机房直接开洞引入；其余房间均采用风机盘管加独立新风系统,各个房间设带温度设定的风量三速开关,可独立控制；标准层于内走道单设卧式吊装新风机组,自外墙直接补入新风.

2.3.2风管的选择及风阀、风口的安装

空调风管采用超级消声风管（简称超级风管）,密封材料的选用至关重要,有热敏胶带和压敏胶带两种,热敏胶带适合用于在地面上加工的风管,而压敏胶带则适合在风管系统吊装连接时使用.根据系统的压力和管道尺寸,选用正确的加固方法.另外,对于高静压风机盘管侧送风管的安装,考虑超级风管本身为柔性材料,取消了风机盘管与超级风管之间的帆布软接.风阀与超级风管之间的连接采用承插式连接,接缝处做密封处理.考虑超级风管自身强度问题,工程中对此类风阀单设吊杆承重.风口的安装除服从设计要求外,还应注意与装饰的协调配合.同样,风口的自重不应由风管承担,这需对装饰的轻钢龙骨进行局部加固处理.至于回风口,由于采用吊顶回风方式,可以通过对回风口加工尺寸的处理,直接安放在轻钢龙骨上.

2.4防排烟系统

2.4.1设计原则

根据《高层民用建筑设计防火规范》规定,本工程高层主楼设有2部防烟疏散楼梯,该防烟楼梯间及其前室、合用前室共设2套机械加压送风系统.2台离心式通风机设在塔楼观光层的屋面,加压送风量由计算确定.防烟楼梯间每2层设一个加压送风口,合用前室的正压送风口每层设置,风口均采用常开双层百叶风口,并在风机的压出管上设置止回阀.发生火灾时,由着火层烟感探测器发出报警信号,传至消防控制中心,由消防控制中心自动开启正压送风机,进行加压送风.裙楼的防烟疏散楼梯也进行了同样的设计.会议室,卫生间,强、弱电间等处设置了机械排风,这不仅有利于强、弱电间设备的散热,有组织的排风方式亦有利于保证室内的空气质量.

3地下室通风排烟

地下室及车库设通风/排烟系统和补风系统.系统按防烟分区设置,个防烟分区面积不大于2000m.采用机械排风/排烟和机械补风系统,排风和排烟量按6次/小时换气次数计算,补风量按排风/排烟量的60%计算,排风、排烟共用风机.排风/排烟管道出机房后分两支,一支为排风专用,排风风道上设置网式排风口,常开；另一支为排烟专用,排烟风道上设远控多叶排烟口,常闭.风道分支处排风风道上设置电动切换防火密闭阀,常开,火灾时关闭.发生火灾时,防烟分区排烟口打开,连锁排烟风机启动.风机入口处装280℃关闭防火阀,排烟口距分区最远不超过30m.

3.1中庭排烟

入口门庭超过12m设置排烟系统,排烟量按中庭进行计算,体积为4700m/h,不超过17000mh,按6次/时计算,利用出入口进行自然补风.排烟由风机PY-F2-1来负担.1～5层扶梯超过12m设置排烟系统,排烟量按中庭进行计算,体积4670m/h,不超过17000m/h,按6次/时计算,利用出入口进行自然补风.排烟由风机PY-F5-1来负担.

3.2内走道

办公楼塔楼标准层的内走道为封闭走道.设置机械排烟系统,每层设两个排烟口,层顶设两台排烟风机,任一楼层着火远控打开火灾层的排烟口,并联动开启屋顶排烟风机进行排烟.排烟风机入口处设烟气温度超过280℃时能自动关闭的排烟防火阀.

3.3事故通风

锅炉房和厨房均设置平时通风和事故通风,事故通风换气次数不小于12次/时,平时通风和事故通风共用风机,均采用防爆型风机,且要求风机与燃气报警器连锁,且在房间内外就近设置开关.

3.4防排烟风管的选择

本防排烟系统的风管选用了玻璃纤维氯氧镁水泥通风管道,此类管道厂家多采用人工加工方式.产品在加工过程中需参照相关标准对产品的原材料及加工工艺进行严格控制,工程中对置于室外的此类风管,在风管表面加设保护层.这样不但可以防止风管变形,也有了较好的视觉效果.对于长期处于地下潮湿环境的风管,由于空气相对湿度较大时,易在制品表面挂满水珠,严重时会出现水珠连成一片形成流淌的现象,并会随着环境湿度的不同发生吸潮返干燥的反复变化.这种变化不仅影响制品的外观质量,而且降低了制品的耐水性和使用寿命.针对此类情况,不但要在源头（原材料和加工工艺）上进行严格控制,更要及时开通已安装好的通风设备以降低空气相对湿度,减小对风管的影响.工程中只要对产品的原材料及加工工艺进行严格控制,上述的风管工程质量问题皆可得到有效控制.