北京国典大厦空调设计

北京国典大厦空调设计 中国建筑设计研究院 蔡 玲m 金 健 李 莹 李冬冬 王 佳 摘要 该大厦是一座以商务办公为主的写字楼,对大厦的空调水系统、风系统、供暖系统、 气流组织、防排烟系统和 DDC自动控制系统的设计作了介绍; 详细介绍了空调冷热源的选择, 阐述了办公类建筑的暖通空调设计; 简单介绍了公共建筑中厨房排风、排烟系统的设计, 并对 设计中的一些经验和教训进行了总结。 关键词 冷热源 溴化锂吸收式直燃型机组 暖通空调设计 防排烟 厨房排烟系统 Air condi tioning system design for Guodian Plaza in Beij ing By Cai Ling n , Jin Jian, Li Ying , Li Dongdong andWang Jia Abstract Guodian Plaza is a commercial o ff ice building. Pr esents the design of w ater system, air system, hea ting sy stem, a ir distr ibution mode, smoke contr ol and extr action sy stems and direc t dig ita l contr o l ( DDC) system. Especially pre sents the se lection o f a ir conditioning co ld and heat sour ces. Expa tia tes the HVAC design fo r o ff ice buildings. Br ief ly pre sents the design o f exhaust air and exhaust smoke systems f o r kitchens in the public building. Summar izes some experience and lessons fr om the de sign. Keywords co ld and heat sour ce, dir ect f ir ed lithium-bromide absorption- type r efr iger ating machine , HVAC design, smoke contro l and ex tr action, e xhaust smoke sy stem f or kitchen n China Architecture Des ign & Research Group, Beijing, China¹ 蔡 玲 代工程: 北京金融街 B7 大厦 天元港国际中心 北京国典大厦 北京电力生产指挥中心 南开大学人文社会科学 研究实验楼 1 概述 北京国典大厦(见图 1)位于北京市朝阳区安 定路,安贞桥东北角,为该地段一地标性建筑。建 筑面积 70 100 m 2 ,地上 15层,地下4层,建筑总高 度为 60 m。建筑功能为商务写字楼,地上 1层为 办公楼门厅、商业用房及超市、银行; 2 层为餐厅、 快餐厅、厨房、精品店; 3层为商务会议室、健身房、 多功能厅; 4 ~ 15 层为办公用房 (分为南楼和北 楼)。地下 1层为职工餐厅、厨房、自行车停车库、 设备用房;地下 2~ 4层为机动车停车库和设备用 房。 该工程设计时间为 2005 年 5 月, 竣工时间为 2007年 4月。 图 1 北京国典大厦效果图 #104# 工程实例 暖通空调 HV&AC 2007年第 37卷第 6期 ¹ m 蔡玲,女, 1968年 12月生,大学,工学学士,高级工程师 100044 北京市西直门外车公庄大街 19号中国建筑设计研 究院 ( 010) 68302657 E- mail: cail@ cadg. cn 收稿日期: 2007- 03- 20 2 设计参数及空调负荷 2. 1 空调房间设计参数(见表 1)。 表 1 空调房间设计参数 夏季 冬季 温度/ e 相对湿度/ % 温度/ e 相对湿度/ % 新风量/ ( m3/ (人# h) ) 办公室 24~ 26 50~ 60 18~ 20 40 30 会议室 24~ 26 50~ 60 18~ 20 40 30 餐厅 24~ 26 55~ 65 18~ 20 40 20 大堂 24~ 26 18 20 商业用房 24~ 26 55~ 65 18~ 20 40 25 多功能厅 24~ 26 55~ 65 18~ 20 40 30 健身房 24~ 26 55~ 65 18~ 20 30 2. 2 全楼空调总冷负荷为 6 147 kW,空调面积冷 负荷指标为 120 W/ m2 ;总热负荷为 6 358 kW,空调 面积热负荷指标为 125 W/ m2。空调面积为 51 000 m 2。 3 空调冷热源与水系统 3. 1 冷源 冷源为溴化锂吸收式直燃机, 在大楼地下 2层 直燃机房设置 3 台直燃机, 单台制冷量为 2 326 kW, 燃料为天然气。冷水供回水温度 7 e / 12 e , 供全楼夏季空调使用。 3. 2 热源 ¹ 远大空调有限公司.直燃机机房设计施工指南, 1999 热源同样为直燃机组¹ ,单台直燃机供热量为 2 511 kW,提供 60 e / 50 e 的低温热水,供全楼冬 季空调使用。 3. 3 水系统 空调水系统为一次泵变水量两管制系统。考 虑到甲方以后的运行需要和末端设备的阻力特性, 空调机组与风机盘管的水路在分、集水器处分开设 置。冬夏转换在机房内分、集水器上手动进行。系 统定压补水采用隔膜式自动气压膨胀水罐,安装在 直燃机房内,按照甲方任务的要求对租户进行冷 热量计量, 南楼 4~ 15层分户计量, 北楼 4~ 15层 分层计量。空调冷热源系统见图 2。 本工程冬季空调加湿采用湿膜加湿。 4 空调风系统 根据房间的使用功能和运行时间, 划分了若干 个独立的空调系统。办公室、会议室采用风机盘管 加新风系统,大堂、多功能厅、健身房、餐厅、商业用 房采用全空气定风量空调系统,并采用双风机变新 风比以保证过渡季尽可能采用全新风节能运行。 其中首层大堂由于层高较高( 9. 8 m)另外设置一 1分水器 2 补水箱 3定压补水装置 4 空调热水循环泵 5 空调冷水循环泵 6 集水器 7全程水处理器 8直燃机 9 冷却水泵 图 2 空调冷热源系统 套低温地板辐射供暖系统,以保证冬季大厅的舒适 性。图 3为层空调平面图。 5 机械通风系统 为了更好地将新风送入室内,本工程在办公区 增设了排风系统, 排风量为新风量的 60% 。设备 用房、库房、厨房、卫生间、地下车库等均设置机械 通风系统。其中厨房的排风量按 50 h- 1换气设计, 厨房补风系统采用热风补风, 补风量为排风量的 80% ,这样既可防止因只设排风而使负压过大、炉 膛倒火, 又能给厨房留出足够的负压, 防止串味。 厨房排油烟风机兼作事故排风机,风机开关分别设 于厨房和屋面,并与浓度报警器联锁。中水处理机 房冬季对补风进行加热,夏季送自然风(电动两通 水阀夏季关闭)。燃气表间排风采用防爆风机, 并 在室内外设置事故通风按钮。直燃机房的通风设 计既考虑了自然通风,也考虑了机械通风及事故通 风, 在直燃机组上空利用吊装孔设置了室外自然进 风百叶, 能很好解决直燃机组燃烧所需的空气量和 直燃机房的防爆问。同时还设置了机械进排风 机供平时室内通风换气使用,排风机还兼作事故排 风机,风机开关分别设于直燃机房室内外, 并与浓 度报警器联锁。直燃机组的烟囱接至竖井,烟气沿 竖井升至 15层屋顶后高空排放。 6 供暖系统 本工程首层大堂采用低温地板辐射供暖系统, 供暖热负荷为 18 kW。考虑到热负荷很小,如果为 此单独设置一套水系统,就需要设置 1台换热器、2 #105# 暖通空调HV&AC 2007年第 37卷第 6期 工程实例 图 3 标准层空调平面图 台循环水泵(一用一备) , 还有相应的定压补水及水 处理装置,这样就使甲方的建设及使用成本大大提 高。为解决此矛盾, 设计时将地板辐射供暖系统的 供回水管直接接在大系统的分集水器上,并在回水 管上设置静态平衡阀以保证其末端阻力与空调系统 的末端阻力平衡。供暖供回水温度为 60 e / 50 e 。 7 防排烟系统 所有的消防楼梯间、消防电梯前室及合用前室 均设加压送风系统。长度超过 20 m 且无自然排 烟的内走廊设置机械排烟系统。地下车库设置排 风兼排烟系统, 排烟补风量大于 50% 排烟量。地 下 1层职工餐厅设置机械排烟系统,机械补风。考 虑到今后业主有可能将开敞办公场所重新分隔,在 北楼办公区预留了一套排烟系统。 8 自动控制 空调系统采用 DDC 系统控制。DDC 系统控 制范围为:除卫生间的吊顶排风扇、各房间风机盘 管、分体空调机组、分体风冷冷水机组等就地使用 的小型空调通风设备外的其他空调设备及控制元 件。 水系统设置供回水压差控制、冷热量控制及机 组和设备运行台数控制。冷却塔风机的运行台数 由冷却水回水温度控制。 在空调机组的回水管上设有比例电动调节阀, 根据设置在回风管上的温度传感器调节进入空气 处理机组盘管的水流量, 以达到控制室内温度的要 求。 在风机盘管回水管上设有双位电动阀,由室内 恒温器对其控制。同时风机设有三速调节开关。 部分排风机及补风机联锁控制,所有纳入 DDC 系统的受控设备均能进行远距离启停和就地启停控 制,当采用就地启停方式时,远距离不能控制。 9 结语 通过本工程的设计,总结出一些经验和教训。 1) 大楼冷热源方式的确定 由于本工程所在地没有市政热网,所以在设计 之初,为了确保设计可靠、效果好和节能,曾经考虑 过 3个:方案 1设置集中制冷机房和燃气锅炉 房; 方案 2 采用水源热泵作为冷热源; 方案 3 采用 直燃机组作为冷热源。比较发现,方案 1这种常规 做法的优点在于运行可靠,管理方便,但该方案既 要设置制冷机房又要设置锅炉房,机房的占地面积 较大,将大大提高甲方的建造及运行成本; 方案 2 的优点在于初投资略少, 运行费用低等, 但采用水 源热泵首先要求有优越的地质条件,丰富的地下水 资源,较高的回灌技术, 而北京属于地下水资源极 其匮乏的城市,目前有多个项目没能成功地取到足 量的地下水, 导致多处设置取水井,且回灌困难, 需 设置更多的回灌井, 从而造成资金的极大浪费; 方 案 3 采用直燃机组,其与常规冷热源方式相比, 节 省电力及配电费用, 节省设备投资及占地, 简化管 理, 维护费用低, 寿命长,噪声小, 由于不用含氯氟 利昂作制冷剂,对臭氧层无害, 在用电高峰期不与 (下转第 45 页) #106# 工程实例 暖通空调 HV&AC 2007年第 37卷第 6期 地上部分回风兼排烟系统, 当火灾发生时, 关闭回风 阀、新风阀, 打开排烟阀,启动回风兼排烟风机排烟; 烟温超 过 280 e 时, 280 e 排烟阀自动关闭, 联锁回风兼排烟风 机停机。 地下部分回风兼排烟系统, 当火灾发生时, 关闭回风 阀,打开排烟阀、新风阀,启动回风兼排烟风机排烟, 并启动 空调送风机补风; 烟温超过 280 e 或新风温度超过 70 e 时, 280 e 排烟阀或 70 e 防火阀自动关闭, 联锁回风兼排 烟风机及空调送风机停机。 汽车库排风兼排烟系统及补风系统,当火灾发生时,排 风兼排烟系统及补风系统启动排烟补风; 当排烟温度超过 280 e 或补风温度超过 70 e 时, 280 e 防火阀或70 e 防火 阀关闭,联锁排烟风机及补风机停机。 7 工程设计特点 7. 1 水系统分区两管制 由于建筑进深大,空调系统分设内外区, 水系统采用分 区两管制,内区盘管全年供冷水,外区盘管则冬季供热水, 夏季供冷水,很好地解决了写字楼进深大、内部热负荷大、 内区全年均为冷负荷的问题,从而大大提高了空调系统的 舒适性、节能性和经济性。 7. 2 排风余热利用 地上建筑排风集中收集,部分排入地下车库,作为地下 车库的平时补风, 充分利用余冷、余热, 节省能源, 节省设 备,并大大改善了车库的冬夏室内温度环境。 7. 3 新风量标准 在新风系统设置上, 加大新风量, 在当时设计标准为 25 m3/ (人# h)的情况下,提高设计标准,按 30 m3/ (人# h)设置新风系统风量, 保证人员在清新的环境中工作, 有 利于提高工作效率。 7. 4 建筑外围结构保温 充分考虑了建筑节能, 建议建筑专业采用了节能材料, 采用 Low-e 玻璃, 其余建筑墙体均作保温, 该建筑属于节 能建筑。 7. 5 水系统采用先进的变频技术,节省电能。 8 设计体会 8. 1 水系统变频运行没有经过系统的理论指导,业主根据 经验运行, 水泵一般在40 H z 下运行,效果良好, 节能明显, 运转平稳,噪声低。 8. 2 标准办公层采用分区两管制系统,系统简单, 工程造 价低,实际使用达到了室内空气质量设计要求。 8. 3 在没有空调供暖设施情况下, 利用主楼排风余冷余 热,实现地下汽车库的冬暖夏凉。 8. 4 大堂冬季供暖效果差, 原因有: 1) 供水温度低, 一般 在 45 e 左右,送风温度不到 30 e ; 2) 大堂层高 13 m,空气 热浮作用大,热空气下不来, 如果采用低温地板辐射供暖, 供暖效果会好得多。 (上接第 106 页) 电网争电,体现了极好的社会和经济效益, 其与水 源热泵系统相比,具有节电、技术成熟, 设备运行管 理对自然环境的依赖少, 环保等优点。最终, 选择 了方案 3,采用直燃机组作为本工程的冷热源。 2) 关于预留排烟系统的问题 对于已建成的工程来说, 使用方最终的房间 布置往往与设计阶段不符, 许多甲方都会分隔出 一些没有外窗或者有外窗但没有可开启窗扇的 房间。这样在精装修阶段就需要加设机械排烟 系统, 会给使用方造成很大的不便。本工程在设 计阶段也是按大空间开敞办公设计, 每一个房间 都满足5高层民用建筑设计防火规范6 ( GB 50045 ) 95( 2005年版) )中规定的开窗面积,所以 不用设机械排烟系统。但是对于北楼办公室来 说, 其北向为玻璃幕墙, 没有可开启外窗。考虑 到今后业主的实际使用情况, 有可能重新分隔房 间, 故设计时预留了一套机械排烟系统以便于今 后的使用更加灵活。 3) 厨房通风问题 尽管设计时厨房工艺由专业公司负责,其中包 括厨房通风设计。但在与厨房专业公司的配合中 发现以下问题: ¹ 厨房排风量的问题。笔者发现按 40 h- 1 换气设计的排风量不能满足厨房公司的设计排 风量, 所以在设计中将排风量提高到 50 h- 1。 º 由于厨房位于地下 1 层靠外墙处, 并设有窗井作 为厨房防爆使用, 且其存在直通室外的外窗, 因 此设计时没有设置机械排烟系统。但是对于厨 房的设计来说, 靠近外墙的部位往往层高较低, 所以将操作间设置在层高较高的内区, 这样就意 味着要增设机械排烟系统, 由于已进入设备安装 阶段, 增加系统已经不可能。厨房公司只能重新 调整方案, 将操作间调至外墙处, 操作间的室内 净高只有 2. 2 m。所以对于今后的厨房设计来 说,应在设计初期预留机械排烟系统, 以保证其 使用及工艺要求。 参考文献 [ 1] 陆耀庆. 实用供热空调设计手册 [ M ] . 北京: 中国建 筑工业出版社, 1997 #45# 暖通空调HV&AC 2007年第 37卷第 6期 工程实例