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工程实验室大楼空调通风

 

1.项目概况 
  深圳国家工程实验室大楼,总建筑面积为107891.76㎡,其中地下室建筑面积26954.34㎡。地下三层为六级人防,平时为停车库;地下一层、二层为停车库和设备用房;地上部分为科研办公、实验室及配套用房,建筑面积为80666㎡。大楼A座地上23层,建筑面积为47398.64㎡,建筑高度为99.30m,使用性质为研发办公;大楼B座地上16层,建筑面积为29197.52㎡,建筑高度为70.25m,使用性质为国家重点实验室,均属于一类高层公共建筑;裙房建筑面积为4069.84㎡,使用性质为配套商业及多功能厅。 
  2. 空调方案选择 
  空调方案有以下几种方案供选择: 
  集中的中央空调系统,采用水冷机组+风机盘管末端+新风机组的形式, 
  变制冷剂流量多联分体式空调系统。 
  国家工程实验室大楼建成后以出租或出售为主,使用单位比较分散,建设单位要求在空调方案的选择上要考虑到每个用户开启、关闭的时间不同,并兼顾到节假日、晚上个别楼层或个别办公室的加班问题。集中的中央空调系统方案很难满足上述建设单位的要求,而多联机空调(热泵)系统则以其安装便捷、使用灵活、维护简便、便于独立计量、占用空间小、可不设专用机房、可分期投入、可以实现“想用就用,想停就停”的个性化使用等特点,更能满足建设单位和用户的要求,也受到了建设单位的青睐。 
  针对以上情况,选择了两种空调方案分区域采用的方式。裙楼(含A座一、二层,B座一、二层)采用集中的中央空调系统。A座、B座采用多联机系统。这样既可以满足裙楼公共区域统一管理的要求,也能满足A座、B座办公、研发、实验室在使用时间上的差异性,灵活方便的要求。 
  另外,在B座三层,建设单位规划了IDC数据机房,数据机房空调选择3台冷水机组(2用1备)+12台恒温恒湿空调末端(10用2备)的空调方案。   
  3. 空调系统设计 
  3.1集中的中央空调系统 
  裙楼(含A座一、二层,B座一、二层)区域选用2台360RT螺杆式水冷冷水机组,数据机房选择3台150RT螺杆式水冷冷水机组,冷媒均为R134a。制冷机房设在地下一层,冷冻水供回水温度为7/12℃。冷冻水泵、冷却水泵均设在制冷机房内。设置2台330t/h冷却塔为裙楼服务,3台150t/h冷却塔为IDC机房服务,冷却塔设置在B座16层屋面。冷却塔进出水管装设电动蝶阀,在制冷机房设手动控制开关,当任一台冷却塔停止运行时,需同时关闭相应的电动蝶阀,在冷却塔现场设置供维护检修时的控制开关。 
  空调水路系统为变水量系统,冷水管路异程设置。运行时,主机侧定流量,负荷侧变流量。在调节过程中,管路的特性曲线将发生变化,系统负荷侧水流量也将发生变化,如果通过冷水机组的冷冻水减少,将会导致冷水机组的运行稳定性变差,甚至出现不安全运行的问题,所以供回水管间设压差压差旁通控制器,保证流经冷水机组的水流量基本不变。当系统供、回水压差增大并超过控制器设定值时,控制器讲控制使阀门开打,更多的水流经旁通阀,从而使系统供、回水压差减小,反之,系统的压差小于设定值,控制器将控制阀门关小,使系统压力增加。供回水管上均设温度计和压力表。 
  冷冻水系统采用闭式机械循环,冷水竖管采用两管制。裙楼和IDC机房各设膨胀水箱一个,设置在裙楼屋面。裙楼采用冷冻水泵3台,流量245m3/h,2用1备;IDC机房采用冷冻水泵3台,流量105m3/h,2用1备。冷却水系统采用开式机械循环,裙楼配置冷却水泵3台,流量287m3/h,2用1备;IDC机房配置冷却水泵3台,流量122 m3/h,2用1备。 
  空调风系统采用全空气空调系统和风机盘管加新风系统。裙房商业部分为大空间格局,由于人员密度较大,冷负荷和潜热负荷大,为了使空间内温度分布均匀且保证系统较强的出湿能力,需要有一定的送风量,因此采用全空气系统。一层大堂采用组合式空气处理机组低风速单风道全空气系统。四层报告厅空调采用座椅送风,上部回风的气流组织形式;送风温差为5℃,送风温度为20℃,系统采用二次回风进行再热;空调机组设裙楼屋面。其它区域采用风机盘管或者吊顶风柜加新风系统。 
  IDC机房按照B级计算机房设计,冷冻机组、冷冻冷却泵、冷却塔、机房专用空调按照N+1冗余,机房空调南北两侧设置两组空调机组,分别设置6台精密空调(5用1备)。空调送风由高架地板送入冷通道,冷却IT服务器,热排风经由热通道顶部设置的回风口,回至精密空调机组。 
  3.2变制冷剂流量多联分体式空调系统 
  3.2.1多联机空调系统室外机的摆放及冷媒管布置的设计 
高层建筑如何布置多联机的室外机,保证每台室外机进进、排风气流组织合理,从而保证空调系统运行的能力和能效意义重大,原因:1)室外机的运行环境对空调耗能有着直接的影响;2)系统冷媒管的增长也引起系统能耗的增加,并增加系统的初投资。因此室外机的摆放要满足:1)尽量做到多联机的室外机分层摆放,有条件做到每两层设一个室外机平台最好;2)摆放室外机的平台最好不要朝向夏季主导风向一侧;3)要有足够的检修、安装空间及气体流通通道,以便日后的维修及室外机充分散热;4)如果建筑立面采用百叶窗来隐蔽室外机,百叶的倾斜角度应小于20°,且开口向下,百叶开口率应大于75%;5)如果室外机数量较多,需要多排摆放,建议一般不超过两排,否则,靠里面室外机散热效果较差。如果出现上述4)、5)条的情况,各室外机的排风扇上应分别设排风导管,排风导管不能合用,直接将热气接出室外。排风管安装时一定要与百叶连接紧密,不能出现缝隙,确保进、排风完全分开,并留有足够的进、排风面积。 
  多联机空调系统的冷媒管过长,其管路的沿程阻力加大,总阻力损失也越大,其直接后果是系统效率的进一步降低。在设计过程中,应严格根据生产厂家提供的随着等效配管长度的增加,室内机与室外机相对位置的高、低差对制冷(热)容量进行修正。为降低等效配管的长度,安装时应尽量将管路铺直,减少弯头,避免过多管路搭接现象,以减少局部阻力。另增加主汽配管和主液配管(室外机-支管段)的直径,可以按生产厂家修正系数重新计算总等效管长。一般生产厂家会建议等效配管和主液配管总长为90m以上或高低差50m以上时,必须增加主汽配管和主液配管(室外机与管段)的直径,同时补足制冷剂。 
  根据以上原则,A座在东、西两侧设室外机机房,每两层设置一个机房,室外机的排风扇设置排风导管,机房外百叶开口率应大于75%。B座每层在西侧设两组室外机,并设置排风导管,满足机房百叶开口率大于75%。 
  空调室内机选用天花板内置风管式室内机,装修阶段需配合室内功能、天花等施工。 
  3.2.1多联机空调系统新风系统的设置 
  采用多联机空调系统,其新风系统的设置也是一个重要方面。配合多联机空调系统的新风补充途径有多种,常用的有以下几种方式:1)采用全热交换新风换气机的新风系统,2)采用直接膨胀式新风处理机的新风系统,3)传统集中空调新风系统,4)采用蒸发式冷凝方式全热回收新风空调热泵机组的新风系统。 
  本工程办公区域A座、B座每层分别设置两台全热交换新风机组,全热交换新风机组进、排风口在同一个方向时,水平距离须大于10米。 
  4. 防排烟系统设计 
  塔楼防排烟设计较为常规,A座、B座的核心筒防烟楼梯间、合用前室满足加压送风要求,A座、B座内走道分别设置了走道排烟井,层高大于6m的大堂按照中庭排烟考虑。通风空调系统送回风管道穿越防火分隔处及竖风道与各水平支管的连接处均设置70℃防火阀;风管穿过空调机房、送排风机房隔墙及未设机房的排烟、补风风机至风井处均需加设两小时防火保护层,并在两端加280℃的防火阀。 
  5. 总结 
  1)需要为机电设备用房、管井留有一定的空间,不宜一味挤压。IDC机房确定使用水冷机组,与裙楼制冷机房合用后,制冷机房面积过小。管井使用很紧张。 
  2)采用集中空调系统出现节假日、晚上加班的问题和空调收费的问题,采用多联机空调系统能解决这些问题。通过电表及多联机配套的智能控制系统配合使用的计费方式计费。多联机系统使用简单、计费合理。但是多联机空调系统能效比小于水冷冷水机组,也是存在的问题。 
  3)多联机系统室外机位置设置的合理性很重要。 
  4)座椅送风能较好的防止直吹冷风感和扬尘,又具有较好的节能效果。 

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