冬季热源及采暖系统设计
采暖空调热负荷为12650kW,热指标为115.8W/m2。热源由城市热网供给,一次水供回水温度为95/70℃,经热交换后,高温二次水供回水温度为85/60℃,供采暖系统及空气、新风处理机组使用。各类机房、自行车库等设5~8℃的值班采暖,人防掩蔽体采暖设计温度为18℃,厕所为16℃;低温二次水供回水温度为60/50℃,供风机盘管和汽车坡道化雪系统使用(化雪系统因故未上)。为保证一层室内良好的温度环境,抵挡大门的冷风侵入,在各大门入口处均设置了热空气幕。
通风防排烟系统
各类机房或库房的通风换气次数
|
名称
|
换气次数(次/h)
|
名称
|
换气次数(次/h)
|
|
地下库房
|
3
|
变配电所
|
20
|
|
厕所
|
10
|
油库、油泵房
|
10
|
|
厨房
|
40
|
冷冻机房、
|
8
|
|
汽车库
|
6
|
水泵房
|
3
|
|
煤气表房
|
10
|
热交换站、锅炉房
|
10
|
|
柴油发电机房
|
12
|
电缆引入小室
|
5
|
为避免二次污染,结合大厦建筑结构的特点,地下各类用房分别采用窗井排、补风及屋顶高空排放两种通风排烟方式。地下各类机房、库房和汽车库均通过不同窗井排风排烟和补风;垃圾间、厕所和厨房分别通过排风竖井将排风从屋顶排出。须设机械排烟的库房、汽车库及厨房等均设置采用双速风机的通风兼排烟两用系统及补风系统。部分系统根据需要同时设置了通风电动风阀和排烟防火阀。平时通风时,双速风机低速运转,开启电动风阀,关闭排烟防火阀;火灾时,双速风机高速运行,关闭电动风阀,按防烟分区开启各排烟防火阀及启动补风系统,以保证通风兼排烟的双重功能要求。
中庭通风兼排烟风机位于屋顶设备层。平时根据中庭的空气温度开启部分风机,火灾时,所有风机全开,以保证顺利排烟。
楼梯间及其前室,消防电梯间前室均分别设置机械加压送风系统。着火时,通过楼梯间常开风口及被开启的前室着火层及其上下各一层的风口送风,使风压按楼梯间→前室→走道形成递减的压力梯度,以达到防烟的目的。
须设机械排烟的空调房间及内走道均设置机械排烟系统或通风兼排烟系统。为保证排烟顺利,在无自然补风条件的空调房间,利用其空调系统进行补风:即按防烟分区分别设置排烟防火阀,着火时,开启机械排烟系统及该防烟分区的排烟防火阀,保持空调送风作为补风,达到空调系统按防烟分区及时补风,排烟系统顺利排烟的目的。
空调系统控制
作为大厦先进的BAS楼宇自控系统重要组成部分的空调系统控制,是保证空调系统达到高效节能的目的,实现现代化运行管理的重要手段。根据大厦的功能特点,为了便于管理和节省投资,空调系统控制采取了中央控制和局部区域自控相结合的方式。
冷冻机房设置双重控制即以机房就地控制为主,以中央控制室监控为辅的方式。自控包括开停机的自动动作程序,通过负荷流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、新风处理机采取以中央控制为主、就地控制为辅的方式。空气处理机组自控包括根据回风温、湿度控制其表冷(或加热)段及加湿器(冬季)的水阀开度、调节新风比、通过过滤器两侧的压差传感信号报告过滤器的堵塞情况、提供风机故障报警及设备停机时自动关闭新风阀。新风处理机组自控包括根据室外空气焓值控制其表冷(或加热)段及加湿器(冬季)水阀开度,通过过滤器两侧的压差信号报告过滤器的堵塞情况,提供风机故障报警及设备停机时自动关闭新风阀,冬季当加热段后温度低于5℃及停机时提供防冻保护。
门厅、厕所等公共场所的风机盘管采取中央控制方式,由中央控制室实行远程群控。其它专用场所风机盘管采取局部区域就地控制方式。通过温控三速开关控制风机盘管风机的启停和三速运转,根据室温自动调节盘管水阀的开关。
经验及教训
冷水机组的配置及外遮阳的应用
远洋大厦冷水机组配置方案因业主的原因及建筑的变化经历了“部分冰蓄冷”、“二大一小主机”、及目前的“三大主机”的配置变动。大厦在建期间,由于加层(增加了二层)以及带形镀膜玻璃窗改为落地白色透明玻璃点式幕墙,使建筑面积增加了近1.5万m2,窗墙比由原来的1:4变为3:1,窗玻璃的遮挡系数也变大,导致冷负荷大为增加。在冷冻机房和变配电所无法扩大增容的情况下,采取了三台1250RT/台的冷机配置,并在大厦东、西、南三受光面设置了大面积卷帘式智能化外遮阳。经过四个夏季的运行,冷水机组和外遮阳的联合使用满足了设计要求,但晚上须正常启用一台冷机才能负担夜间负荷。由于大厦24小时工作的部门均设置了独立的局部空调系统,当晚上加班人员离去后冷水机组就停止制冷,晚上加班期间负荷变化不显著,因此在本工程中,大冷机低负荷运行的不合理情况并不明显。卷帘式外遮阳的有效使用,大大减少了窗玻璃的辐射得热,达40%以上。削减了装机冷量和电量,缓解了过渡季东、南、西向房间过热的程度,是节能和节省运行费用的途径之一。
四管制供水及动、静态平衡阀的配合使用
由于大厦大面积使用白色透明玻璃点式幕墙,在冬季和过渡季部分时段,大厦北侧和南、西侧热负荷不平衡,当卷帘式外遮阳无法使用时,出现北侧需要供暖、南侧需要供冷的情况。四管制的空调水系统为满足这一要求提供了可能性。虽然四管制增加了系统的投资,但与满足不了用户的舒适性要求,造成物业经营管理上的较大经济损失相比,还是合理的。
在大厦57台空气、新风处理机组中,新风处理机组占86%,远远多于空气处理机组,新风处理机组负荷也远大于空气处理机组负荷。并且绝大部分新风处理机组风量一样,负荷相同,使用时间一致。要保证机组正常工作,供水系统主要矛盾是保证流量按比例分配。工程中利用静态平衡阀调节性能基本上按线性变化的特性解决了这一问题。不仅在设计工况下,保证了流量的合理分配,即使当管路供水量因大厦负荷变化而改变时,各机组之间的流量分配比例仍大致不变。对于采用并联环路制冷系统而言,保证安全平稳运行的难题是避免多台冷水机组并联运行时发生出力不均的偏载现象和部分机组运行时,因流量减少管路水力特性发生变化,造成水泵电机电流过载的问题。利用动态平衡阀自动调节补偿管路阻力的特性可有效避免偏载和电机电流过载的发生。
本工程中,由于动、静态平衡阀的配合使用,保证了水系统安全、有效及平稳的运行,避免了人为疏忽造成危害的可能,节省了管理维护工作量。
冬季日照的充分利用及技术经济的合理平衡
因采用白色透明玻璃幕墙导致不同朝向得热不平衡的问题,同时也提供了冬季合理利用日照,减少供热量,节省能源的契机。由于时间和空间的限制,本工程不能做到将南、西受光面多余的日照得热提供给需热量大的地方。但合理利用日照得热对于平衡大楼的热负荷和节能来说,是很有意义的。
在现代建筑中,由于建筑美观的需要,大量采用玻璃等通透性建筑材料,为建筑节能和节省设备投资带来了很大的困难,如果能够综合考虑技术经济诸方面的因素,协调好各专业的关系,应该能够找到一个合理的平衡点。
结束语
远洋大厦暖通空调系统自投入使用以来,经过三个冬季、四个夏季的运行,事实证明系统达到了设计的要求,为大厦各项功能的完美实现做出了贡献。
参考文献
⑴陆耀庆.实用供热空调设计手册.北京:中国建筑工业出版社,1994
⑵顾兴蓥.民用建筑暖通空调设计技术措施(第二版). 北京:中国建筑工业出版社 1996
⑶钱以明.高层建筑空调与节能. 上海:同济大学出版社 1990
⑷柴慧娟等.高层建筑空调设计. 北京:中国建筑工业出版社 1995
⑸张祯周治湖.空调自控设计基础及图例集北京:.中国建筑工业出版社 1993