01031辦公建筑應(yīng)用戶式空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計實例正文

1、PAGE 辦公建筑應(yīng)用戶式空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計實例北京建筑工程學(xué)院 100044 邵宗義 王瑞祥關(guān)鍵詞：戶式集中空調(diào)系統(tǒng) 解析 問題 經(jīng)驗1 引言由于高檔辦公寫字樓內(nèi)部一般按開敞式大空間設(shè)計，常規(guī)做法多采用大型中央空調(diào)系統(tǒng)，但辦公寫字樓在出租時，面積需要按照用戶的使用要求重新進行分割。由于各用戶所占用的面積不同，很難保證用戶都能在一個單獨控制的空調(diào)單元內(nèi)，再加上各單位的進住時間、日常辦公模式、辦工時間、環(huán)境溫度要求等均有所不同，集中空調(diào)系統(tǒng)管理控制起來十分困難。因此，必須更新傳統(tǒng)的設(shè)計理念，打破高檔辦公建筑一定使用大型中央空調(diào)的觀念，緊緊圍繞高檔辦公樓的使用功能及特點，量體裁衣，定制出適合高檔辦公寫

2、字建筑的空調(diào)系統(tǒng)形式。近年來，辦公寫字樓的市場急劇增長，眾多公司、企業(yè)紛紛搬進了辦公寫字樓辦公，使得辦公寫字樓的物業(yè)管理行業(yè)變得十分興旺，空調(diào)系統(tǒng)作為辦公寫字建筑的重大能耗，各運行單位更加注意該系統(tǒng)的運營成本問題。戶式空調(diào)，又稱戶式中央空調(diào)，科學(xué)的名稱叫“家用型集中空調(diào)”，源于美國，適合于當(dāng)?shù)厝龑右韵碌莫毩⑹絼e墅建筑使用，近年來被引入我國。戶式空調(diào)分許多類型，最常用的是空氣源熱泵系統(tǒng)。由于該系統(tǒng)具有設(shè)計施工簡單、控制靈活方便、計量和收費容易、檔次較高等眾多優(yōu)點，在我國的發(fā)展速度很快，不但被用于高級住宅和別墅建筑，還有相當(dāng)一部分被用于商業(yè)和辦公建筑，遠遠超出了該空調(diào)系統(tǒng)的“家用”范疇，成為名副其

3、實的“中小型集中空調(diào)”，為此，我們在本文中暫稱它為“戶式集中空調(diào)”。本文以某辦公建筑群體的空調(diào)設(shè)計為例，對使用這種戶式集中空調(diào)系統(tǒng)的辦公建筑進行全面解析，闡述了戶式空調(diào)系統(tǒng)用在辦公寫字建筑中的優(yōu)勢和在設(shè)計、施工中應(yīng)注意的問題，為今后辦公寫字建筑采用戶式集中空調(diào)系統(tǒng)時作為參考。2 工程概況和空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計方案的確定本建筑群體座落在北京某開發(fā)園區(qū)，一、二期工程建筑面積共45萬平方米，全部建筑為獨棟式辦公樓建筑，環(huán)境好，品位高，各建筑之間獨立性好，面積劃分靈活，適用性強，是非常理想的辦公場所，開發(fā)商將其定位在各大公司在中國的總部基地。其中一期工程總建筑面積為20萬平方米，由 83棟十層建筑組成。我們在

4、大廈進行設(shè)計調(diào)研過程時發(fā)現(xiàn)，經(jīng)常發(fā)生一個客戶加班需要空調(diào)，整座大廈的空調(diào)水系統(tǒng)、空調(diào)冷熱源系統(tǒng)全部投入運行的情況，盡管有工作人員值班，但僅水泵電耗就可想而知。而且，經(jīng)常發(fā)生用戶與物業(yè)因為空調(diào)問題發(fā)生的糾紛，有時還會造成物業(yè)管理收費困難。為此，開發(fā)商想尋求一種適合獨棟式辦公樓建筑、可靈活地進行空調(diào)面積劃分、可分區(qū)域單獨控制溫度和計量收費的中央空調(diào)模式。經(jīng)數(shù)輪多方調(diào)研、論證、比較，最終將數(shù)碼戶式集中空調(diào)系統(tǒng)作為該項目的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計方案之一。用戶選擇的數(shù)碼戶式多聯(lián)變冷媒流量的集中空調(diào)系統(tǒng)，是由采用了數(shù)碼寬度脈沖調(diào)節(jié)控制技術(shù)的變?nèi)萘繙u旋壓縮機的室外機與多臺可單獨控制的室內(nèi)機組成, 室內(nèi)機還可以按501

5、10的室外機容量進行靈活配備，是新一代模塊化、集約化的多聯(lián)機系統(tǒng)（簡稱DVM）。該空調(diào)的最大冷媒配管長度可達150米，室外機與室內(nèi)機高低差可達50米，完全可以解決室外機的放置問題。室內(nèi)機之間高差可以達到15米，完全可以滿足較大范圍內(nèi)分散空間的空氣調(diào)節(jié)。該空調(diào)系統(tǒng)既可制冷又可制熱，安裝維護簡便、靈活性強，無任何電磁干擾，適用于多種場所特別是數(shù)碼渦旋技術(shù)能讓壓縮機在10至100的容量范圍下實現(xiàn)無級調(diào)節(jié)運行，能耗低于一般壓縮機綜合能源損耗40以上，實現(xiàn)了整個范圍內(nèi)的無級調(diào)節(jié)運行，具有優(yōu)秀的季節(jié)能耗比，特別適合負荷變化較大的建筑，完全符合節(jié)能設(shè)計規(guī)范中對設(shè)備的要求。在當(dāng)時，如此大面積單獨使用戶式中央空

6、調(diào)系統(tǒng)的辦公建筑群在北方地區(qū)還不多見，由于北方地區(qū)有冬季采暖及部分建筑設(shè)備保溫防凍的問題，單一使用戶式中央空調(diào)進行冬季采暖的設(shè)計風(fēng)險較大，作為設(shè)計者，在設(shè)計之初對該方案是否可以在冬季正常供暖和設(shè)備、管道是否會凍壞的問題上也無太大把握。為保險起見，除提議建筑上加強了維護結(jié)構(gòu)的保溫性能外，還特別對衛(wèi)生間內(nèi)和管道井中的管道采取了保溫防凍措施，避免冬季發(fā)生不測。 3 空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計3.1室外空調(diào)通風(fēng)計算參數(shù)見表1：室外空調(diào)通風(fēng)計算參數(shù) 表1項 目參 數(shù)項 目參 數(shù)夏季空調(diào)計算干球溫度33.2通風(fēng)計算干球溫度30.0空調(diào)計算濕球溫度26.4平均風(fēng)速1.9m/s空調(diào)計算日均溫度28.6風(fēng)向N大氣壓力99.

7、86Kpa冬季空調(diào)計算干球溫度-12.0采暖計算干球溫度-9.0空調(diào)計算相對濕度45通風(fēng)計算干球溫度-5.0大氣壓力102.04Kpa平均風(fēng)速2.8m/s風(fēng)向NNW3.2 室內(nèi)設(shè)計參數(shù)見表2：室內(nèi)設(shè)計參數(shù)表 表2房間名稱室內(nèi)溫度相對濕度新風(fēng)量m3/h人排風(fēng)量次/h室內(nèi)噪聲標準NR夏季冬季夏季冬季辦公室2426202230/3040個人辦公室2426202240會議室2527182040/3040衛(wèi)生間/1618/6/3.3 空調(diào)設(shè)備的選型本建筑群一期工程共有建筑83棟，四種樓型，10余種戶型，由于樓層、朝向有所不同，各房間冷熱負荷也不相同（單位面積平均最大冷負荷為146w/m2，熱負荷為130

8、 w/m2）?？紤]到房間供熱、制冷效果和溫度升降速度，這里以設(shè)備選型匹配的負荷值進行選型說明機組的配型。某棟建筑的機組配型表 表3樓層房間名稱房間面積機種臺數(shù)機器容量系統(tǒng)配置m2W/m2W一層產(chǎn)業(yè)用房186.00AVMLH140118835,00022HP(1-1)1-1-1 1-1-2 1-1-3AVMLH1052產(chǎn)業(yè)用房186.00AVMLH140118835,0002-1-1 2-1-2 2-1-3AVMLH1052產(chǎn)業(yè)用房186.00AVMLH140118835,00014HP(1-2)1-2-1 1-2-2 1-2-3AVMLH1052小計372.00918870,000二層產(chǎn)業(yè)用房

9、186.00AVMLH105316931,50022HP(2-1)1-1-4 1-1-5 1-1-6產(chǎn)業(yè)用房183.00AVMLH105317231,5002-1-4 2-1-5 2-1-6產(chǎn)業(yè)用房183.00AVMLH105317231,50010HP(2-2)2-2-1 2-2-2 2-2-3小計369.00917163,000三層產(chǎn)業(yè)用房215.00AVMLH140217938,50026HP（3-1）3-1-1 3-1-2 3-1-3AVMLH1051產(chǎn)業(yè)用房215.00AVMLH140217938,5004-1-1 4-1-2 4-1-3AVMLH1051產(chǎn)業(yè)用房215.00AVML

10、H140217938,50014HP(3-2)3-2-1 3-2-2 3-2-3AVMLH1051小計430.00917977,000四層產(chǎn)業(yè)用房215.00AVMLH140217938,50026HP（4-1）3-1-4 3-1-5 3-1-6AVMLH1051產(chǎn)業(yè)用房215.00AVMLH140217938,5004-1-4 4-1-5 4-1-6AVMLH1051產(chǎn)業(yè)用房215.00AVMLH140217938,50014HP(4-2)4-2-1 4-2-2 4-2-3AVMLH1051小計430.00917977,000五層產(chǎn)業(yè)用房215.00AVMLH140217938,50026H

11、P（5-1）5-1-1 5-1-2 5-1-3AVMLH1051產(chǎn)業(yè)用房215.00AVMLH140217938,5006-1-1 6-1-2 6-1-3AVMLH1051產(chǎn)業(yè)用房215.00AVMLH140217938,50014HP（5-2）5-2-1 5-2-2 5-2-3AVMLH1051小計430.00917977,000六層產(chǎn)業(yè)用房215.00AVMLH140217938,50026HP（6-1）5-1-4 5-1-5 5-1-6AVMLH1051產(chǎn)業(yè)用房215.00AVMLH140217938,5006-1-4 6-1-5 6-1-6AVMLH1051產(chǎn)業(yè)用房215.00AVML

12、H140217938,50014HP（6-2）6-2-1 6-2-2 6-2-3AVMLH1051小計430.00917977,000七層產(chǎn)業(yè)用房215.00AVMLH140217938,50010HP（7-1）7-1-1 7-1-2AVMLH10516HP（7-2）7-2-1產(chǎn)業(yè)用房215.00AVMLH140217938,50010HP（7-3）7-3-1 7-3-2AVMLH10516HP（7-4）7-4-1產(chǎn)業(yè)用房215.00AVMLH140217938,50014HP（7-5）7-5-1 7-5-2 7-5-3AVMLH1051小計430.00917977,000合計2,891631

13、79518,000需要說明的是，在配置室內(nèi)機組時，應(yīng)按照室內(nèi)機組的冷、熱最大出力與建筑物的冷、熱負荷值進行比較，取最大值做為選配機組的依據(jù)，特別還應(yīng)注意到戶式中央空調(diào)冬季制熱工況除霜逆運行時，反吹造成的室溫下降對制熱效果的影響。室內(nèi)機組可根據(jù)建筑的性質(zhì)和使用情況按照50110的主機容量配置室內(nèi)機數(shù)量。該工程共設(shè)置不同型號的室外機509臺，不同型號的室內(nèi)機1929臺，同時還使用用于新風(fēng)置換的全熱空氣交換器1200余臺。一期工程已于2003年年底至2004年4月陸續(xù)竣工，目前已有眾多用戶在本基地落戶，從空調(diào)系統(tǒng)的使用效果看，既解決了收費問題，也解決了用戶對市內(nèi)參數(shù)的不同需要問題，取得非常好的效果，

14、各方均比較滿意。建設(shè)方?jīng)Q定二期25萬平方米建筑，繼續(xù)采用這種空調(diào)方式。4數(shù)碼戶式空調(diào)在設(shè)計、施工時應(yīng)注意的問題：戶式集中空調(diào)在北方地區(qū)應(yīng)用時，在設(shè)計和施工時還應(yīng)注意如下問題：4.1設(shè)計時應(yīng)注意的問題選擇適當(dāng)?shù)慕ㄖY(jié)構(gòu)保溫形式和恰當(dāng)?shù)拇皦Ρ?，使建筑的冷、熱負荷減少，從而減少空調(diào)裝機容量，使空調(diào)的初投資和運行費用大幅度下降。北方地區(qū)單獨使用戶式空調(diào)時，應(yīng)特別注意衛(wèi)生設(shè)備和管道的保溫防凍問題。這也是設(shè)計者最擔(dān)心的問題之一。解決室內(nèi)設(shè)備、管道的防凍問題解決的途徑有兩個：第一，與建筑專業(yè)配合，盡量將廚房、衛(wèi)生間等房間設(shè)計在合理位置，并盡量設(shè)置管道豎井及廚衛(wèi)排風(fēng)管道，通過人工控制排風(fēng)引起的負荷。其次，根據(jù)

15、不同性質(zhì)建筑，對明裝管道和管井中的管道進行保溫設(shè)計，必要時可采用電伴熱防凍措施。設(shè)計室內(nèi)機組時，應(yīng)充分考慮室內(nèi)氣流組織問題。根據(jù)所選機型和出風(fēng)口形式，保證室內(nèi)氣流組織合理，避免出現(xiàn)死角。設(shè)計時，還應(yīng)該注意較大建筑的內(nèi)外區(qū)劃分問題，盡量使內(nèi)外區(qū)的空調(diào)機組分開設(shè)置，以保證不同的需要。“非典”流行過后，人們對空氣的品質(zhì)要求提高，許多戶式空調(diào)用戶希望能夠提供足夠的新風(fēng)，但從建筑節(jié)能的角度，新風(fēng)量又不宜過大。通常提供新風(fēng)有三種方法：第一種方法也是最簡單的方法，就是定時開窗通風(fēng)換氣；第二種方法是將新風(fēng)用管道直接引到機組的新風(fēng)接口，但提供的新風(fēng)量有限；第三種方法就是采用恒溫換氣機（全熱空氣交換器）進行通風(fēng)置

16、換，由于換氣機同時進行送排風(fēng)，使房間壓力基本保持平衡，并能提供足夠的新風(fēng)，同時還可以回收部分冷熱量，節(jié)約了能源，但會增加初投資。在條件允許的情況下，應(yīng)盡量采用該種方式。4.2施工中應(yīng)注意的問題由于空間高度的限制，凝結(jié)水管的坡度有時難以保證，國外多采用在設(shè)備上增加排水泵進行強排的方法，凝結(jié)水排放沒有任何問題，而國產(chǎn)末端設(shè)備大多數(shù)沒有凝水排水泵，有些產(chǎn)品將排水泵作為選配件，多被用戶訂貨時取消，而采用自然排水，這就需要根據(jù)實際情況采取必要的技術(shù)措施，確保凝水的排放。筆者在工程中曾嘗試過如下的作法：在吊頂內(nèi)采用d40的U-PVC管，基本無坡環(huán)形敷設(shè)，室內(nèi)機的凝結(jié)水全部排放到管道中，在環(huán)形管的幾個地方分

17、別引出排水管至排水點，解決了凝水排放問題?，F(xiàn)在的許多末端產(chǎn)品都可以配備排水泵，建議有條件的用戶采用這種排水方式為宜。在北方地區(qū)，有時會忽視冬季的設(shè)備管道保溫防凍內(nèi)容，在施工時應(yīng)作提醒。特別是對于民用建筑，由于人們習(xí)慣人走關(guān)空調(diào)，在沒有其他輔助采暖措施時，亦發(fā)生管道凍壞現(xiàn)象，因此管道設(shè)備保溫十分重要。在冬季取暖時，其室外溫度越低，建筑所需的熱負荷就越大，但這時空調(diào)機組的供熱出力是最低的，因此，應(yīng)在做好經(jīng)濟比較的前提下，決定是否同時采用其他輔助采暖方式。室外機的安裝，既要不影響建筑物的美觀，還要注意集中安置室外機對周圍氣流產(chǎn)生的影響，盡量避免因室外熱氣流引起的溫度隨樓層升高而形成的溫度場對空調(diào)效率

18、的影響。以本設(shè)計為例，建筑專業(yè)較好的解決了室外機的安裝位置，但我們發(fā)現(xiàn)，在夏季某無風(fēng)天測量室外機安裝位置附近的溫度時（室外溫度33，其機組全部開啟），其上部溫度比首層溫度高出2左右，這將會影響上部空調(diào)系統(tǒng)的制冷效率。曾有研究表明：室外溫度升高1，其空調(diào)的效率下降0.51左右。因此，盡量避免室外機外設(shè)置不必要的遮擋，在凹陷式露臺設(shè)置室外機組時，還應(yīng)當(dāng)設(shè)置必要的導(dǎo)流措施。5戶式空調(diào)系統(tǒng)的運行問題。戶式空調(diào)的最佳運行方式是連續(xù)不間斷運行，公共建筑、辦公建筑能夠做到，對于民用建筑，往往習(xí)慣人走關(guān)閉空調(diào)的“行為節(jié)電”運行方式。這種運行方式在夏天尚可行，但在北方地區(qū)冬天如此運行卻是非常危險的。從蓄熱和供熱安全的角度看，建議采用連續(xù)運行方式，可以利用機組的運行自控功能?？蓪C組設(shè)置成兩種運行模式，即 “正常（溫度）工況”和“值班（溫度）工況”，兩者按設(shè)定時間和設(shè)定的參數(shù)自動進行切換運行，這對于數(shù)碼戶式空調(diào)系統(tǒng)是很容易做到的，當(dāng)然也可以進行人工控制，這樣就滿足不同用戶、不同時間段的運行要求。 6結(jié)論不管今后戶式空調(diào)形式被定義為“家用集中空調(diào)”或是其他什么名稱，但完全可以適應(yīng)辦公寫字樓建筑使用，甚至還是一種不錯的空調(diào)方案選擇，這一點是勿需質(zhì)疑的。從已建成的使用戶式集中空調(diào)系統(tǒng)的建筑和運行效果來看，也證明了這一點。再從運