LG北京大厦暖通空调设计

LG 北京大厦暖通空调设计 北京市建筑设计研究院 郑小梅m 段 钧 摘要 介绍了该工程的概况和冷热源、空调及供暖系统、空调冷热水系统、租户冷却水系 统、通风系统及防排烟系统的设计,出几点经验教训。 关键词 变风量空调 内外区 四管制 租户冷却水 HVAC system design of LG Beij ing Building By Zheng Xiaomei n and Duan Jun Abstract Pre sents the gene ra l situation o f the pro je ct and the design o f co ld and hea t source s, air con- ditioning and hea ting systems, w ate r sy stem, tenant condenser wa ter system, vent ilating sy stem, and sm oke contr o l and ex tract ion systems. Summar izes som e exper ience and lessons. Keywords VAV air conditioning, inner and per ipher al zone, four-pipe mode, tenant condenser wa ter n Beijing Ins titute of Architectural Design, Beijing, China ¹ 1 工程概况 LG 北京大厦(现名为双子座大厦, 外景见图 1)位于北京建国门外永安里, 建筑功能为高档写字 楼及部分商业用房, 建筑面积 15 万 m2 , 地上 30 层,地下 4层,由两座主楼及连接两主楼的裙房组 成,建筑高度地上 125 m。首层至 5层为大堂、商 业用房、餐厅等, 6~ 29层为办公用房, 15层局部为 避难区, 30层为电梯机房、风机房及水箱间,地下 1 层为快餐厅及商业用房, 地下 2层为制冷机房、换 热机房、水泵房、变配电室、备用发电机房等, 地下 3层和地下 4层为汽车库。该工程由北京市建筑 设计研究院与美国 SOM 公司、韩国创造建筑士事 图 1 LG北京大厦外景图 务所合作设计,大厦建成后成为了 LG集团在中国 地区总部的标志性建筑。 2 冷热源设计 夏季空调设计总冷负荷为 19 596 kW,冬季供 暖、空调设计总热负荷为 14 231 kW。空调冷源由 设在地下 2层制冷机房内的 6台 3 516 kW( 1 000 rt )的离心式冷水机组提供, 冷水供回水温度为 5 e / 10 e ,冷却水进出水温度为 32 e / 37 e , 冷却 塔设在两个主楼的屋顶,空调冷源系统示意图见图 2。供暖、空调热源为市政热网提供的高温热水, 经 图 2 空调冷源系统示意图 #106# 工程实例 暖通空调HV&AC 2008年第 38卷第 9期 ¹ m 郑小梅,女, 1956年 8月生,大学, 教授级高级工程师, 副总工 程师 100045 北京市南礼士路 62号北京市建筑设计研究院 ( 010) 88042067 E- mail : z hengx m@ biad. com. cn 收稿日期: 2008- 06- 23 设在地下 2层换热机房内的板式换热器交换出 80 e / 60 e 的二次水供供暖、空调系统使用。 3 空调及供暖系统设计 3. 1 首层~ 5层的大堂、商业用房、餐厅等采用全 空气定风量空调系统。地下 1层快餐厅、商业用房 及标准办公层采用全空气变风量空调系统。各空 调系统设回风/排风机, 过渡季均可全新风运行。 地上层每层空调机房靠外墙设置, 新风引入口、排 风口可直通室外, 以满足进风、排风百叶风口面积 要求。设计中需注意新风引入口与排风口的间距 要求。 3. 2 全空气变风量空调系统采用单风道定静压控 制, 送、回风机均可变频运行。 3. 3 标准办公层进深较大, 人员、灯光及办公设备 发热量较大, 存在内区。冬季内区需要供冷, 而外 区需要供热, 所以变风量空调系统按内、外区分别 设置,图 3为标准办公层空调平面图。将外窗墙线 至进深 4. 6 m 的范围划为外区, 超过这个进深划 为内区。内区采用 VAV 变风量末端装置,全年供 冷; 外区采用风机动力型变风量末端装置与散热器 组合的方式, 在外窗处设冬季供暖用铜制串片散热 器。冬季变风量空调系统的送风温度按内区要求 设置,外区通过控制散热器的加热量使室内温度满 足设计要求。 图 3 标准办公层空调平面图 与外区设变风量末端装置内置热水盘管冬季 送热风的方式相比, 外区设散热器供暖更舒适,无 吹热风感;冬季还可用于夜间值班供暖, 避免出现 早晨上班后室温过低的情况, 也减少了风机的运行 能耗。散热器供暖具有舒适、节省运行费用的特 点,符合实用、节能的原则,在设计中可作为外区供 暖的优选。 3. 4 在空调机房、风机房等冬季有供热要求的区 域设热水暖风机。在消防控制室、自动交换机房、 电梯机房等部分季节需要 24 h 供冷或需要独立供 冷的房间设水冷整体式空调机组。 4 空调冷水、供暖及空调热水系统设计 4. 1 空调水系统为四管制,分空调冷水系统和供 暖与空调热水合用的热水系统两种。各空调机组 的冷却盘管、加热盘管分别设置。 4. 2 空调冷水系统全楼竖向不分区, 冷水机组承 压 2. 0 MPa。系统形式为一次泵系统,在机房冷水 供回水总管之间设压差控制的电动旁通调节阀。 闭式膨胀水箱设在 30层的机房内。 4. 3 热水系统为全楼的空调机组加热盘管、暖风 机加热盘管及散热器提供热水。热水系统竖向分 高区、低区、裙房区三个区, 板式换热器承压 2. 1 M Pa。各区热水循环泵变频运行, 闭式膨胀水箱分 别设置在 30, 15, 5层机房内。 4. 4 热水系统接各层空调机组加热盘管、暖风机 加热盘管及散热器的水管为双管水平横串式布置。 4. 5 每台空调机组的冷却盘管、加热盘管的回水 支管设平衡阀及电动控制调节阀,暖风机加热盘管 的热水回水支管设电动控制调节阀,散热器回水支 管设温控调节阀及定流量阀。 5 冷却水系统设计 5. 1 冷却水系统包括大厦空调冷却水系统和租户 #107# 暖通空调HV&AC 2008年第 38卷第 9期 工程实例 冷却水系统。由于许多进驻办公楼的公司设有专 用设备机房,机房内发热设备多, 设备运行时对环 境温度有一定要求, 而且是全天 24 h运行、全年四 季运行,所以设备机房需要设专用空调机组, 全年 供冷[ 1] 。考虑到大厦未来出租的需求,设置了为水 冷整体式专用空调机组服务的租户冷却水系统,也 可兼为大厦特殊用冷部位, 如消防控制室、自动交 换机房、电梯机房等服务。 5. 2 空调冷却水系统和租户冷却水系统合用冷却 塔,分别设置冷却水泵。冷却塔采用开式冷却塔, 为提高租户冷却水系统水质, 在地下 2层的制冷机 房内设置了两组板式换热器, 将租户冷却水系统分 为冷却塔一次水系统及租户二次水系统。租户二 次水供回水设计温度为 33 e / 38 e , 能满足水冷 专用空调机组的运行要求。冷却水系统见图 2。 5. 3 因设计阶段很难预计租户设置水冷专用空调 机组的需求量, 租户冷却水系统的冷却水量便成为 一种预留量,不同设计项目有不同的考虑。该大厦 冷却塔容量按空调冷却水系统容量加大 25% 选 取,加大的余量即是为专用设备机房和租户设备机 房的水冷整体式空调机组预留。冷却水泵两用一 备,单台泵流量 370 t/ h。 5. 4 租户二次水系统竖向不分区, 板式换热器承 压 2. 0 M Pa, 闭式膨胀水箱设在 30 层的机房内。 租户二次水循环泵定速运行, 为适应系统流量变 化,在机房内供回水总管之间设压差控制的电动旁 通调节阀。 5. 5 为控制冷却水供水温度不致过低, 冷却塔供 回水总管之间设温度控制的电动旁通调节阀。 6 通风系统设计 6. 1 制冷机房、换热机房、电梯机房、水泵房、变配 电室及备用发电机房等各类机房的通风系统分为 送风系统和排风系统。 6. 2 厨房、汽车库的排风系统兼作排烟系统用,送 风系统兼作排烟补风系统用。厨房送风用新风机 组的冬季送风温度可控制在 13 e , 汽车库新风机 组的冬季送风温度可控制在 10 e 。汽车库排风系 统的排风口按上部排风 1/ 3、下部排风 2/ 3布置, 下部排风支风道设电动阀, 火灾排烟时电动阀关 闭。汽车库还设有一氧化碳监测系统, 每 7. 6 m 半径范围内设一个探头。 6. 3 卫生间、配电小室各设独立的排风系统,竖向 分两个区, 14层以下为一个区, 16~ 29 层为一个 区, 排风机分别设在 15, 30层。为使排风均匀, 卫 生间各区竖向又分设两条风道,一条接分区下部、 另一条接分区上部楼层排风口。 6. 4 大厦主楼还设了一般的排风系统, 竖向分 15 层以下、16~ 29 层两个区, 排风机均设在 30层。 各区的各楼层设支风道,根据楼层办公用房或租户 的需要(如设置复印室、自备茶水间等)接支风道、 安装排风口。 6. 5 各通风系统的送风机、排风机为双速控制。 7 防排烟系统设计 7. 1 大厦主楼防烟楼梯间及合用前室分别设正压 送风系统,全楼竖向分三个系统设置,分别为地下 层系统、首层至 15层系统、16~ 30 层系统,正压送 风机分别设在首层、15层、30层。防烟楼梯间正压 送风系统每隔一层设常开风口,风口处配风量调节 阀。合用前室正压送风系统每层设常闭电动风口, 加压送风时打开着火层及其上下层。15层避难区 设加压送风系统。 7. 2 排烟系统大多与通风或空调系统共用。大厦 外窗为不可开启窗,地上各层有外窗的房间也需设 消防排烟系统。 7. 3 标准办公层空调系统回风道与排烟风道共 用, 回风/排烟风道按防烟分区设电动风阀,平时全 部打开, 火灾时着火区域电动风阀打开, 其他防烟 分区电动风阀关闭。通过设在空调机房内的排烟 总竖风道将烟气排至 30层, 经排烟风机排至室外。 排烟总竖风道在每层支风道处设防火排烟阀,火灾 时着火楼层的防火排烟阀打开。空调机房回风总 风道设工况转换用电动阀,火灾时关闭, 且着火层 空调机组送风机及回/排风机停止运行。与着火层 相邻的上下楼层回/排风机停止运行, 送风机全新 风运行作为排烟补风用。 8 经验教训 8. 1 冷水机组与冷水泵及冷却水泵的连接方式可 采用一对一连接或共用集管连接, 前者控制简单, 后者控制较复杂,需要在冷水机组的冷水接管及冷 却水接管处设电动阀,与水泵联锁启闭。该工程冷 水泵及冷却水泵各设有一台备用泵,采用了共用集 管的连接方式,冷水机组的冷水接管及冷却水接管 共装有 12个电动阀。 从目前运行情况看,即使全楼空调系统都投入 #108# 工程实例 暖通空调HV&AC 2008年第 38卷第 9期 使用,也几乎不会有 6台冷水机组全部投入运行的 时段,这表明配置的冷水机组、冷水泵及冷却水泵 有余量。根据大量工程回访调查的运行情况看,设 计选用 3台以上冷水机组时, 几乎没有冷水机组全 部投入运行的时段, 水泵完全可以不设备用。因此 冷水机组与泵的连接就应该优先选用一对一连接 方式,以节省电动阀的投资、安装及运行管理费用, 也节省了制造电动阀的资源及能量的消耗。有的 设计项目在电动阀前后还安装关断阀及设旁通管 并安装旁通关断阀, 如果改用一对一连接方式,节 省的阀门费用就更多。 工程设计中选用 2 台或 3台冷水机组的情况 较多,也宜采用冷水机组与水泵一对一连接方式, 在水泵出水管之间设连通管, 连通管上安装手动转 换阀,使水泵可互为备用;或设一台备用泵,通过连 通管对其他泵起备用作用。这种一对一连接方式 也是文献[ 2]提出的宜采用的做法。 8. 2 租户冷却水系统管道在大厦每层预留接口, 但各层租户的需求量有很大不同, 有的楼层没有用 户,有的楼层需求量远大于设计平均楼层供应量。 实际操作中当新申请用户所在楼层冷却水用量已 超过设计平均楼层供应量后, 就为新申请用户从上 一层或下一层接管。因此,建议在设计租户冷却水 系统时,各层水平支干管的管径按几倍设计平均楼 层供应量确定, 以解决冷却水用户的不确定性、不 均匀性带来的问题。 8. 3 正压送风系统、排烟系统施工完成后达不到设 计要求的情况时有发生,该工程也同样出现了这种 情况。因吊顶内管道交错难以避让,使得施工过程 中每层排烟支风道与排烟总竖风道连接处风道断面 急剧减小,并有几个来回弯头,导致排烟系统阻力大 大增加,实际测得的排烟量小于设计要求的排烟量。 一般遇此类问题后会考虑更换风机,该工程试 着换了高风压的排烟风机后, 排烟量还是达不到要 求。原因是排烟系统风速很大,弯头处断面缩小后 风速更大,弯头的局部阻力非常大,并且风机风压 增大后系统漏风量也随之增大,所以换了高风压的 风机也没有从根本上改变所测排烟口排烟量不足 的状况。最后还是在风道连接上想办法,所有风道 断面急剧减小的地方进行拆改,最终保证了排烟量 要求。 曾有另一工程,正压送风系统的送风量达不到 设计要求,查看系统时发现风机进风口处拐了几个 死弯且断面很小, 经风道改造后送风量大大增加。 因此,合理的风道系统设计及施工安装才能保证设 计及使用要求。设计中还需注意风道、风口的漏风 量, 选择风机时应乘以附加系数。 8. 4 由于没有足够的机房面积, 裙房层、地下层空 调系统的回/排风机选用了轴流风机, 空调运行中 轴流风机的噪声较大。投入使用后对噪声超标的 部位进行了改造, 将轴流风机改为离心风机, 或将 轴流风机移位、增设消声器。 层高低、机房面积小给暖通空调设计带来了困 难, 要与建筑师很好地沟通, 让建筑师了解暖通空 调专业, 了解设计条件不足将会给施工、运行管理 带来的困难, 甚至是无法改变的不良后果。同时, 暖通空调设计人员也要努力争取得到合理的建筑 层高、机房面积及管井面积等。 9 结语 大厦于 2006年竣工投入使用。标准办公层空 调系统分内外区设置,较好地满足了冬季内外区不 同的要求,经过几年的运行, 目前内区无冬季过热 的投诉。租户冷却水系统全年运行,满足了客户的 特殊需求。 参考文献: [ 1] 段钧, 郑小梅, 章宇峰. 租户冷却水系统设计探讨 [ J] . 暖通空调, 2007, 37(增刊) : 125- 127 [ 2] 中国建筑标准设计研究院. 全国民用建筑工程设计 技术措施节能专篇 暖通空调# 动力[ S] . 北京: 中 国计划出版社, 2007 # 简讯# 我国制定首个5通风空调系统清洗服务标准6 根据住房和城乡建设部文件 (建标 [ 2008] 103 号)通知 的要求,中国建筑科学研究院近日开始制订5通风空调系统 清洗服务标准6。主要内容包括:术语和定义、清洗设备的 使用、清洗剂的使用、清洗构件的拆分、单独构件的清洗要 求、清洗流程、清洗的组织与实施、人员的操作规程和服务 制度、质量控制、售后等。希望有关单位及个人积极参与此 项工作,为我国首个5通风空调系统清洗服务标准6的科学、 完整、适用性共同献计献策。 (谭 翔) #109# 暖通空调HV&AC 2008年第 38卷第 9期 工程实例