邢紀鋒 牛明波

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淺談寒冷地區(qū)某綜合樓暖通空調設計

邢紀鋒1牛明波2

（1.河南智博建筑設計有限公司鄭州分公司 鄭州 450018； 2.河南省機場集團有限公司 鄭州 450000）

該工程為建筑高度超過50m的一類高層綜合辦公樓，對全樓辦公區(qū)域的RVR空調系統(tǒng)，地下室立體機械停車庫和非機動車庫的通風防排煙系統(tǒng)，高低壓配電房、弱電機房、消防和生活泵房等設備用房的通風系統(tǒng)設計做了全面介紹。

暖通空調設計；VRV系統(tǒng)；辦公樓；機械停車庫

0 引言

隨著中國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，全國各地高層綜合辦公建筑如雨后春筍般的增加，這類綜合辦公樓整個暖通空調系統(tǒng)設計方案也是各有不同。本工程根據(jù)建筑特點和建設方要求，空調采用VRV[1]系統(tǒng)，即變制冷劑流量多聯(lián)式中央空調系統(tǒng)，自1982年日本大金公司開發(fā)推出以來，打破了水冷冷水機組+熱水鍋爐（或市政熱水）+空調末端的傳統(tǒng)中央空調系統(tǒng)設計理念，VRV技術于90年代初引入我國以來因其設備少、占用安裝空間小、布置靈活、節(jié)能、運行維護簡單等特點得以迅速推廣[2]，此外本文還詳細介紹了辦公建筑內設備用房、機械停車庫等的通風、防排煙系統(tǒng)的設計，為綜合辦公樓建筑暖通空調系統(tǒng)的設計提供了參考。

1 工程概況及設計內容

1.1 工程概況

圖1 建筑效果圖

Fig1 The construction effect chart

本工程位于鄭市鄭州東新區(qū)，辦公樓總建筑面積為27806.5m2，地下共兩層，地上十二層，建筑總高度為59.95m，建筑性質為建筑高度超過50m的一類高層公共建筑。負一層層高為6.5m，局部為夾層，層高為3.2m，負二層層高為5.8m，夾層作為非機動車庫，負一負二層其余部分為機械停車庫和設備用房。地上一層層高為4.3m，二層層高為4.0m，3～12層每層層高5.02m。一層為商業(yè)用房，2～12層為辦公用房，負二層平時為機械立體車庫，戰(zhàn)時為人防工程。建筑效果圖如圖1所示。

1.2 設計內容

地上三～十二層辦公部分采用VRV舒適性空調，全樓通風、防排煙系統(tǒng)設計。其中三～十二層空調室內風機盤管應建設方要求不做設計，僅預留室內機冷媒管接頭，因為交房時甲方僅裝修公共內走道部分，為了避免裝修后再次破壞內走道吊頂，本次設計僅室內機待業(yè)主裝修時自行安裝，其余全部設計安裝到位。地上一、二層房間及消防控制室設分體式空調，預留室外機空調機位，電氣專業(yè)預留空調機電源位置及電量。地下二層人防工程由建設方委托有相關資質的單位另行設計。

2 空調系統(tǒng)設計

2.1 冷熱負荷計算

采用天正暖通負荷計算軟件計算8:00～20:00逐時冷負荷。3～12層商業(yè)逐時最大總冷負荷出現(xiàn)在16:00，最大值為2204.57kW，熱負荷為1314.86kW；冷負荷指標為135.78W/m2，熱負荷指標為80.98W/m2。室內外氣象計算參數(shù)見表1、3，本建筑圍護結構傳熱系數(shù)見表2。

表1 室外氣象計算參數(shù)

注：室外計算參數(shù)依據(jù)GB50736-2012《民用建筑供暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范》確定。

表2 建筑維護結構傳熱系數(shù)

表3 主要空調房間室內設計參數(shù)[3-5]

注：應建設方要求不設集中新風系統(tǒng)。

2.2 VRV系統(tǒng)設計

本工程空調新風考慮通過門窗縫隙及開窗換氣進入，新風負荷由多聯(lián)機空調系統(tǒng)承擔。一層大廳及地上三～十二層多聯(lián)機空調室外機均置于頂層屋面，系統(tǒng)采用R410A新型環(huán)保冷媒；壓縮機采用全封閉渦旋式直流變頻壓縮機；室外機散熱風扇采用直流變頻風扇電機。多聯(lián)機室外機通過冷媒銅管將冷媒根據(jù)室內冷負荷分配給所有空調區(qū)域的室內機，辦公部分多聯(lián)機室內機應建設方要求不做具體設計，但整個系統(tǒng)設計時必須考慮業(yè)主自己裝修時的室內機冷負荷，同時電氣專業(yè)預留電源及電量。一層大廳多聯(lián)機室內機采用低噪音薄型風管天井式，氣流組織采用側送下回式，所有回風口均采用可拆卸的門鉸式風口且?guī)в羞^濾網(wǎng)。各空調室內機均由所在區(qū)域的控制器控制，室外機設計時考慮根據(jù)室內機的運行狀況自動啟停，大廳風機盤管有溫控器加高中低三檔風速調節(jié)。多聯(lián)機空調系統(tǒng)原理見圖2。

圖2 多聯(lián)機空調系統(tǒng)原理圖

3 通風、防排煙設計

3.1 防煙設計

本工程地上部分共有防煙樓梯間四部，合用前室兩個，獨立前室兩個；地下部分設有防煙樓梯間三部，合用前室兩個，獨立前室一個。本工程為建筑高度大于50m的一類公共建筑，上述所有部位均設置加壓防煙系統(tǒng)。防煙樓梯間及合用前室地上地下分別合用系統(tǒng)，帶獨立前室的防煙樓梯間地上地下分設加壓送風系統(tǒng)。核心筒地上樓梯間及其合用前室風機置于屋面，合用前室每層均設電動多葉送風口，平時常閉?；馂臅r，由消防控制室自動（也可現(xiàn)場手動）開啟火災層及其上層風口送風防煙，并聯(lián)鎖打開屋面送風風機；核心筒樓梯間每兩層設自垂式百葉風口。帶獨立前室的防煙樓梯間地上地下分設加壓送風系統(tǒng)，地上加壓送風機置于地上樓梯間頂部防火吊頂內。地下防煙樓梯間加壓送風機置于送風機房內，地上地下部分的樓梯間均采用自垂式百葉風口，火災時，由消防控制室自動（也可手動）開啟送風機送風防煙。樓梯間余壓值為40～50Pa，前室、合用前室余壓值為25～30Pa。

3.2 自然排煙設計

地上4～12層每層內走道端頭均設有可開啟外窗，且可開啟面積及排煙距離均滿足自然排煙要求，自然排煙。1、3層每層內走道端頭設有可開啟外窗及外門，外門及外窗可開啟面積及排煙距離均滿足自然排煙要求，自然排煙。其中外門高均為2.7m，外門2m以上部分做為自然排煙口自然排煙。一、二層門廳上部靠外墻部位設有可機械開啟的外窗，二層內走道端頭設有可開啟外窗及外門，且門廳上部可機械開啟外窗、二層內走道端頭可開啟外窗及外門2m以上部位，可開啟面積總和大于一層門廳地面及二層內走道地面面積之和的5%，作為自然排煙口，排煙距離也滿足自然排煙要求，自然排煙。一層門廳上部電動排煙窗距地1.2m位置設機械開啟裝置。

3.3 機械停車庫通風排煙設計

本工程車庫面積超過1000m2，按照《汽車庫、修車庫、停車場設計防火規(guī)范》GB50067-2014要求需設置機械排煙系統(tǒng)。每層汽車庫以防火墻、防火卷簾及防火門為分割劃分防火分區(qū)，每個防火分區(qū)面積均小于2000m2，所以每個防火分區(qū)作為一個防煙分區(qū)，分別設置獨立的排煙及補風系統(tǒng)并且與平時使用的通風系統(tǒng)合用。依據(jù)GB50067-2014每臺排煙風機排煙量不應小于30000m3/h且不應小于GB50067-2014中表8.2.4中相應數(shù)值，排煙風機排煙量直接取GB50067-2014中表8.2.4中相應數(shù)值。此工程地上為出入頻率一般的辦公類建筑，平時排風量按每輛車400m3/h確定，補風系統(tǒng)采用平時的送風系統(tǒng)，火災時補風量按排風量80%～90%且大于排煙量的50%計算。平時通風時的送風量也可不機械送風而由汽車坡道自然補入。排風機為雙速風機，平時低速運轉排風，火災時由消防控制室根據(jù)煙感信號控制跳高速排煙，滿足排煙量要求。排煙管道上設排煙防火閥，排煙溫度超過 280℃時排煙防火閥自動關閉，排煙風機連鎖關閉。補風管道上設防煙防火閥，溫度超過70℃時，防煙防火閥自動關閉，補風風機聯(lián)鎖關閉。負一層車庫通風排煙平面圖見圖3。

圖3 負一層車庫通風排煙平面圖

3.4 非機動車庫通風排煙設計

負一層局部夾層為非機動車庫，非機動車庫內通過梁下大于0.5m的擋煙垂壁劃分防煙分區(qū)，每個防煙分區(qū)面積小于500m2，非機動車庫設排風與排煙共用系統(tǒng)，風機排風量按換氣次數(shù)每平方米6次/時計算，排煙量按最大防煙分區(qū)面積每平方米120m3/h計算，風機選用雙速低噪音高溫排煙風機，每個防煙分區(qū)內設有常閉板式排煙口和常開單層百葉排風口，每個防煙分區(qū)內的排煙量按防煙分區(qū)面積每平方米60m3/h計算，排煙口前設280℃常開排煙防火閥，排風口前設70℃常開電動防火閥，排煙口距最不利點平面距離不大于30m，滿足排煙要求。風機平時低速運轉通過單層百葉風口排風，火災時由消防控制室自動（也可現(xiàn)場手動）關閉常開的70℃電動防火閥，同時由消防控制室自動（也可現(xiàn)場手動）開啟著火區(qū)的板式排煙口，并聯(lián)鎖風機跳高速排煙，當煙氣溫度高于280℃時排煙支管的防火閥關閉，風機繼續(xù)運轉，當風機前煙氣溫度超過280℃時，280℃防火閥關閉且聯(lián)鎖排煙風機關閉。機械排風排煙的同時，設有機械送補風系統(tǒng)，送風機送風量為排風量的80%～90%且大于排煙量的50%，送風機置于送風機房內，補風管道上設防煙防火閥，溫度超過70℃時，防煙防火閥自動關閉，補風風機聯(lián)鎖關閉。負一層夾層非機動車庫通風排煙平面圖見圖4。

圖4 負一層夾層非機動車庫通風排煙平面圖

3.5 設備用房通風設計

本工程設備用房包括高低壓變配電所，變配電室各一個，弱電機房一個、生活水泵房一個，消防泵房一個，消防控制室一個。弱電機房和消防控制室采用手提式干粉滅火器滅火，因此，只設置機械通風系統(tǒng)。排風量按8～12次/h換氣次數(shù)確定，機房進風由房間下部設置的帶70℃常開防火閥的防火風口從車庫自然補入。排風系統(tǒng)上的70℃常開防火閥，煙氣溫度超過70℃時自動關閉，聯(lián)鎖關閉排風機，消防泵房面積小于50m2，消防泵房、生活水泵房僅設置機械通風系統(tǒng)。送排風量按換氣次數(shù)4～6次/h計算，機房隔墻處設置70℃常開防火閥，火災時防火閥自動關閉，切斷火災煙氣，防止火災蔓延。高低壓變配電所和變配電室配合氣體滅火系統(tǒng)設有平時通風兼滅火后排風系統(tǒng)，房間上下部均設有排風口。排風量按6次/h計算，送風量為排風量的80%～90%。送排風機平時通風排除配電間余熱，火災時由消防控制室自動（也可手動）關閉送排風機前后的電動防火閥并聯(lián)鎖關閉送排風機進行氣體滅火，滅火后由消防控制中心自動（也可手動）開啟電動防火閥并聯(lián)鎖打開送補風機排除廢氣，現(xiàn)場手動開關室內外均設。地上其余房間靠外墻可開啟外窗面積均大于房間地面面積的2%，滿足自然排煙要求自然排煙，室內暗衛(wèi)生間均設有管道式換氣扇，換氣扇接入走廊吊頂內的排風管道集中排至排風豎井，最終排至屋面大氣中。排風換氣次數(shù)按10～15次/h計算。屋頂電梯機房設機械通風，排風換氣次數(shù)按15次/h計算。

4 結束語

本工程設計時充分考慮了建筑的不同使用功能、初投資、運行費用、維護管理及甲方要求等因素，整棟樓空調設計采用VRV系統(tǒng)，同時重點詳細介紹了全樓的防煙樓梯間、前室、合用前室的機械加壓送風防煙系統(tǒng)的設計，地下室非機動車庫、機械停車庫平時通風和火災排煙系統(tǒng)的送排風排煙量的計算和系統(tǒng)設計，高低壓配電室、水泵房等設備用房通風量的計算及系統(tǒng)設計，對高層辦公建筑的暖通空調系統(tǒng)的設計提供了參考。

[1] 邵雙全,石文星,李先庭,等.多元變頻VRV空調技術綜述[J].制冷與空調,2003,3(2):6-10.

[2] 王洪利,馬一太,姜云濤,等.多聯(lián)機VRV系統(tǒng)研究[C].中國制冷學會2007學術年會論文集,2007:75-79.

[3] 住房和城鄉(xiāng)建設部工程質量安全監(jiān)管司.全國民用建筑工程設計技術措施-暖通空調·動力[M].北京:中國計劃出版社,2009.

[4] 住房和城鄉(xiāng)建設部工程質量安全監(jiān)監(jiān)督與行業(yè)發(fā)展司.全國民用建筑工程設計技術措施/節(jié)能專篇-暖通空調·動力[M].北京:中國計劃出版社,2007.

[5] GB50736-2012,民用建筑供暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2012.

Discussion on the HVAC Design of a High-rise Complex Office Building in Cold Region

Xing Jifeng1Niu Mingbo2

(1.Henan Zhibo Architectural Design Co., Ltd, Zhengzhou Branch, Zhengzhou, 450018;2.Henan Province Airport Group, Co., Ltd, Zhengzhou, 450000 )

This project is a class of high-rise composite office building that’s construction height is more than 50m, this paper introduces the RVR air conditioning system of the whole building office area, the ventilation and smoke control system of the basement three-dimensional mechanical parking garage and the non motorized garage, the ventilation system design of high and low voltage distribution room, weak current machine room, fire fighting and living pump room etc.

HVAC design;variable refrigerant volume system;office building;mechanical parking garage

TU831

A

1671-6612（2018）02-149-05

邢紀鋒（1983.3-），男，碩士研究生，工程師，E-mail：xjf20036510@163.com

2017-11-16