
摘要:本文主要介绍了南京地区某地块高层办公建筑群的空调系统设计方案,从工程概况到系统设计进行了重点介绍,并对多联机系统在高层办公建筑的应用进行总结。
关键词:高层办公;多联机;系统自控
引言
多联式空调系统是一种以制冷剂为介质直接与室内空气进行换热的空调系统,因其控制灵活、安装方便、部分负荷性能好等特点,在我国公共建筑中得到了越来越广泛的应用。统计数据表明,截至2016 年,多联式空调系统在我国中央空调分类产品占有率接近50%,在办公和家装市场的占有率分别为25%和22%[1]。
高层办公建筑大多会分楼层出售和出租给不用的单位或业主,同一单体建筑存在多家的使用单位的情况比较普遍,不同的单位空调使用时段存在差异,而且各楼层租售业主随时会发生变更,针对这样的建筑,采用集中冷热源的空调水系统,设计阶段难以明确部分负荷系数,易造成主机选型过大,主机、水泵长期运行在低效工况,对用户而言,集中冷热源的水系统存在不便于独立运行管理和独立计量的问题,鉴于此,近年来越来越多的高层办公建筑采用直膨式的多联式空调系统[2],多联式空调系统在办公建筑中一般按楼层分设系统,甚至单个楼层按房间或区域细分独立的小系统,新风系统可分层设置,亦可集中设置。
多联机系统具有安装便携、施工迅速、使用灵活、便于独立计量、可不另设冷热源机房、易于分期建设等特点,与高层办公建筑的应用场景相得益彰[3]。
本文以南京地区某高层办公建筑空调系统设计方案为例,通过项目调研,归纳多联式空调系统运行存在的问题; 通过分析多联机空调控制系统功能,结合办公建筑功能和业主管理要求,提出多联式空调系统的优化控制策略,以利办公建筑多联式空调系统节能运行和空调效果提升。
1工程概况
本项目位于南京江北新区,东至星火北路,西至磐石路,北至华伯仪器,南至中国移动,占地面积81130.8平方米。规划用地性质为科研设计用地,容积率≤2.5,绿地率≥30%,建筑高度≤60米,建筑密度≤35%。本项目总建筑面积约为337340平方米,其中地上建筑面积约为202572平方米,地下建筑面积约为134767平方米。
地上一共11个单体公共建筑,如图1所示。其中,1#、2#、4#、5#、6#、7#、8#为一类高层公共建筑, 3#、9#、10#、11#为多层公共建筑。
1#、2#、4#、5#、6#、7#、8#功能为科研办公,钢筋混凝土框架结构,地上14层、地下2层 ;3#楼功能为会议中心,装配整体式框架结构,地上3层、地下2层;10#、11#功能为科研办公,地上3层、地下2层;9#功能为科研办公,钢筋混凝土框架结构,地上3层、地下2层。
项目按绿色二星目标设计,采用了太阳能光伏可再生能源、太阳能热水系统。地上建筑均为预制装配式建筑,预制装配率不小于40%;項目采用了轻质墙板、装配栏杆、单元幕墙、干式铺装地坪、装配吊顶及预制楼梯、叠合楼板、叠合梁等装配设计构件及部品部件。
2空调系统设计
2.1 室外设计参数
南京地区夏季通风室外计算温度为31.2℃,空调室外计算干球温度为34.8℃,空调室外计算湿球温度为28.1℃,空调室外计算日平均温度为31.2℃,室外平均风速为2.6m/s,室外大气压为1004.3mbar,最多风向SE,频率13%。
冬季通风室外计算温度为2℃,空调室外计算干球温度为-4.1℃,空调室外计算相对湿度为76%,室外平均风速为2.4m/s,室外大气压为1025.5mbar,最多风向NE,频率10%。[4]
2.2 室内设计参数
本项目各单体均为科研办公用途,主要的房间室内设计参数详见表1。
2.3 空调负荷计算结果汇总
通过对本项目各个单体的空调负荷分别建模计算,得到本项目空调冷热负荷统计值,详见表2。
2.4 空调设计
对于办公建筑,需要考虑各楼层空调系统独立运行的灵活性、节能性,本项目所有单体大楼空调系统均采用变频(变制冷剂流量)多联式空调系统。所有室外机均放置于各自单体屋面。室内机选型和室外机选型详见下文,新风采用竖向系统提供,核心筒竖向设置进、排风井,直通屋面,每层设置2~3台吸顶式全热回收全热交换器,用于各层办公室的独立新风运行以及排放室内污浊空气,既方便调节,也可维持大楼内的风量平衡。
2.4.1 室内机选型设计
多联式空调系统,其室内机的选型需要根据建筑朝向、层高、室内房间布局、送回风气流组织及装修天花平面来确定。
以1#科研办公楼为例,一层商业区域采用环绕送风天花板嵌入式空调室内机,气流组织顶送顶回,入口办公大堂为挑空区(调高至二层)采用中静压风管式室内机+旋流风口,气流组织顶送顶回。其余各标准层均于核心筒四周均布环绕送风天花板嵌入式空调室内机,后期可根据入住单位布局和装修需求,灵活调整室内机布置,标准层部分室内机配置红外探测风向控制器,避免直吹人员头部引起不适。此外,各层狭长的侯梯厅采用中静压风管式室内机,气流组织顶送顶回。[5]
2.4.2 室外机选型设计
以1#科研办公楼为例,一层商业区域独立设置一套系统KT-1-1,入口办公大堂(挑空区)独立设置一套系统,因其安装于2F吊顶内,该系统命名为KT-2-1。二层大开间办公区设置一套独立的系统KT-2-2;其余各标准层每层均分为两套系统(KT-i-1和KT-i-2,i为楼层数)。多联机系统室外机集中设置于屋顶,对于低区楼层的多联机系统,应根据选型样本适当考虑冷媒管超长衰减——室外机能力=室外机额定工况能力室内、外界温度条件的修正系数配管距离、室内外机高差的修正系数。[6]
2.4.3 新风系统选型设计