程小瑀
恒大地产集团
摘 要：介绍了深圳某超高层建筑的空调系统设计，主要包括冷热源、空调系统和通风系统的设计。详细介绍了该项目的空调系统形式、节能措施、自控方式等方面的设计内容，并阐述了设计中的体会。
关键词：冰蓄冷 变风量空调 节能
HVAC System Brief analysis of a 400 meters High Rise Building in Shenzhen
CHENG Xiao-yu
Evergrande real estate group
Abstract:Presents the HVAC system design including the cold and heat sources，HVAC systems and ventilation system. Emphatically presents the design of HVAC systems，measures of energy saving，automatic control etc. Summarizes some difficulties and experience from the design.
Keywords: ice-storage，VAV air conditioning，energy conservation
1工程概况
深圳某超高层建筑位于深圳市南山区，建筑面积约34万平。地下为6层，地上75层，
建筑总高度398.9米，为深圳重点标志性地标建筑。该项目75层塔楼为超甲级办公大楼。地下部分6层地下室分别为办公、商业、停车库、人防及机电设备用房等，地下部分与城市轨道交通直连。地上部分1F~9F为餐饮、多功能厅、商业用房、文化展厅等，11F~69F为办公，71F~75F为空中观景大堂。本楼共设8个避难层，分别为10F、19F、28F、37F、46F、55F、64F、70F。
2室内设计计算参数
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3空调系统设计
3.1空调冷负荷
本工程地下车库（B6~B3）、裙房商业（B2~9F）和地上11F~65F的商业办公采用一套中央空调制冷系统。66F~69F的办公采用自由冷暖多联机系统，71F采用单独的风量热泵系统。本项目空调冷负荷如下表1：
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图1空调冷负荷统计表
3.2空调冷源选择
本项目B6~65F采用集中冷热源系统。冷源采用部分冰蓄冷系统，即夜晚低谷电价阶段机组满负荷制冰，白天融冰和机组运行以满足总冷负荷。项目选用3台1800RT/1116RT离心式双工况冷水机组以及2台350RT基载冷水机组，采用串联系统、双工况冷水机组上游的布置，制冷机房设置在地下6层。设计蓄冰装置总容量为26800RTH，蓄冰槽采用拼装式，选用70台钢制蓄冰盘管，蓄冰槽设置在地下6层至地下3层的蓄冰槽机房内。冷却塔设置于通风良好的裙房屋面上。
开式冷却塔位于裙房屋面，选用超低噪音、节能型及防白雾冷却塔，冷却塔风机变频运行。室外冷却水管设置保温层，并包1mm厚规格铝板做保护层。
基载冷水机组空调供回水温度为5/13℃，冷却水供回水温度为32/37℃；双工况冷水机组制冰工况，制冰主机供回水温度为-2.0/-5.5℃，制冰工况冷却水供回水温度为33/30℃了其中空调工况制冷机组供回水温度为3.5/11.5℃，经板换供应5/13℃的空调一次冷冻水；联合供冷工况时制冷主机供回水温度为5.5/11.5℃，再经过蓄冰盘管温度降为3.5℃，经过板换供应5/13℃的空调一次冷冻水。主机不同工况下的温度设计参数如下表2：
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图2主机不同工况下的温度设计参数
冰蓄冷系统运行策略：考虑运行效率和控制稳定性等因素，充分利用冰槽的冷量，又可以实现降低设备的装机容量，实现了冰槽和制冷机同时分摊高峰冷负荷最合理的搭配。过渡季节空调冷负荷将会相应减少，当蓄冰量可以足够承担所需的空调冷负荷时，可考虑将基载主机停止运行，全部利用蓄冰供冷。
夜间电价低谷时段（晚23:00~次日7:00时，共8小时），双工况主机制冰，蓄冰槽蓄冰，基载主机制冷只满足加班工况。日间电价平时及峰时时段（早8:00~晚22:00时），融冰优先运行，不足部分由双工况主机及基载主机补充，基载主机优先于双工况主机运行，如制冷需求增大，再启动双工况主机。
3.3空调水系统
3.3.1蓄冰装置与双工况主机采用主机上游的串联系统，融冰供冷与双工况联合供冷时，以融冰优先运行模式。蓄冰装置采用蓄冰盘管，盘管安装于地下6层至地下3层的机房内，融冰采用内融冰方式。制冷原理图见表3：
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图3制冷机房原理图
3.3.2空调冷冻水系统竖向分为地下车库（B6~B3）+裙房商业（B2~9F）、低区办公（11F~27F）、中区办公（29F~50F）、高区办公（51F~65F）四区。冷水泵根据系统内最不利环路末端压力变化，变频运行。
分区一：地下车库（B6~B3）+裙房商业（B2~9F）单独设置一套冷水板换与冷水机组提供的空调冷水进行换热，空调末端最大承压1.6MPa，冷冻水供回水温度为6.5/13.5℃。
分区二：低区办公（11F~27F）采用冷水机组直供，空调末端最大承压1.6MPa，冷冻水供回水温度为5/13℃。
分区三与分区四：空调一次冷冻水通过设置于设备层（28F）的板式换热器换热后分别供给中区办公（29F~50F）及高区办公（51F~65F），空调末端最大承压1.6MPa，二次冷冻水供回水温度为6.5/14.5℃。空调水系统原理图见表4：
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图4空调水系统原理图
3.4空调风系统
3.4.1在充分考虑房间功能需求和可实施条件，系统的舒适性、节能性、经济性及运行管理的可靠性的基础上，对本项目的主要区域的空调形式如下：
办公大堂及多功能厅：设置全空气定风量空调系统（AHU），气流组织方式为上送/侧送+下回，送风口采用喷口、温控型旋流风口及条形风口。风机变频调节，过渡季可变新风比。
6F~9F商业用房、文化展厅：设置全空气定风量空调系统（AHU），气流组织方式为上送+上回。送风口可采用散流器或条形风口。风机变频调节，过渡季可变新风比。
11F~65F办公：小开间采用风机盘管+新风系统，风机盘管为卧式暗装，顶送或侧送，新风系统经过处理后应直接送入室内。大开间采用全空气变风量系统（VAV），气流组织方式为上送+上回，送风口可采用散流器或条形风口，内外区均采用单风管变风量末端装置，外区局部末端采用单风管变风量末端带辅助电加热盘管。办公层的空气处理机房根据建筑平面图布置在标准层卫生间或更衣室上方的夹层，空调机组送风管连成环形，以便其中一种故障，可由另外一台负担一定的负荷，以及加班时可只运行其中一台，空调送风管环路上设有电动开关阀，根据实际情况开启。标准层办公空调通风平面图见表5：
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图5标准层办公空调通风平面图
66F~69F办公：采用自由冷暖多联机空调（四管制）+新风系统。
空中观景大堂：采用地板送风全空气变风量空调系统，过渡季节可利用通风器自然通风，同时可以满足屋顶花园植物的环境温度要求，空调机组布置在70F设备层。
4通风系统
4.1机械车库通风量除应满足废气量计算要求，且排风量不应小于换气次数法或单台机动车排风量计算的风量。根据《车库建筑设计规范》JGJ100-2015排风量不小于表7.3.4-1或7.3.4-2的1.2倍。设置CO浓度检测装置，与排风设备联动，以控制地下室CO浓度。
4.2餐饮厨房使用燃气的设置事故排风系统，事故通风换气次数不小于12次/小时，兼平时排风用。厨房设置补风，维持厨房的负压状态，员工餐厅厨房的岗位送风空调预处理。餐饮租户设置排油烟系统，厨房按照餐饮面积三分之一取，油烟量按照换气次数计算不小于60次/小时。由于目前餐饮租户尚未确定区域，设计在各个区域预留厨房排油烟系统，每套排油烟系统服务厨房面积不超过200平。
4.3对于人员密度较高且随时间变化大的功能房间（多功能厅）设置二氧化碳监控系统，对室内的二氧化碳浓度进行数据采集、分析，并与排风系统联动。
4.4变电所、UPS等使用气体灭火的机电用房均设灾后排风系统，在气体灭火系统启动时，所有进出该防护房间风管上的风阀均自动关闭。当气体灭火结束后，通过设置在房间外的气体灭火控制开关开启排风机和风阀将室内的有毒气体排出室外，并满足不小于5次/小时换气次数要求。事故通风的通风机在室内外便于操作的地点设置电气开关。
5 自控要求
本项目设置楼宇自控系统，采用中央集中监控与就地控制相结合的（BAC）方式，楼宇自控系统对其进行状态监视、并提供大运行策略指令。通风设备、空调机组、冷热源设备等的运行状况、故障报警及启停控制均可在该系统中显示和操作。
5.1冷源机房自控群控系统：根据冷负荷的需要进行冷源机组运行台数控制，结合电价的平峰值，合理选择融冰负荷容量，优化设备启停控制，启停联锁控制及机组轮班控制。冷源系统运行模式分为夜间制冰工况、夜间制冰加基载主机供冷工况、蓄冰设备供冷工况、主机及蓄冰设备联合供冷工况、白天主机供冷工况。
5.2压差旁通控制：空调冷、热水系统均采用一次泵变流量系统，可根据用户实际流量自动调节水泵转速，在最不利环路水系统末端设置压差旁通，根据末端的压差测量值与设定值偏差，调节冷、热水泵频率，维持末端设定压差，当转速低于低限值或高于高限值时，减少或增加运行台数。
5.3空调末端系统控制
5.3.1定风量空调系统控制：根据室内温度控制回水管上的电动调节阀开度；空调机组风机启停、故障、报警、运行状态显示和手自动状态显示；空调系统各种温、湿度监示；大堂、多功能厅、展厅、公共走道等在过渡季及冬季可实现变新风比控制。
5.3.2新风空调控制系统：新风送风温度控制回水管上的电动调节阀；新风空调机组风机启停、故障、报警、运行状态显示和手自动状态显示。
5.3.3变风量空调系统其空调箱变频采用定静压控制，在风管系统中设置静压传感器，当VAV末端风量变化引起系统管路静压变化，静压传感器测量静压变化并传递至风机变频器，变频器根据静压变化信号，控制空调箱点击转速，两台变频风机同步变频，满足风量变化需求，调整总出风量，维持送风管路系统的静压恒定。
6 工程的设计特点及体会
6.1采用冰蓄冷系统有效利用峰谷电价提高了项目运行的经济性；末端采用先进的节能环保变风量VAV空调系统。
6.2地下停车库设置CO监测装置，在CO浓度超过设定值时开启送排风风机，避免了浪费，达到了节能效果。
6.3标准层空调机房有效利用卫生间上部空间，提高了核心筒的使用面积。
本项目于2018年正式动工，预计2023年正式投入使用，现正在建设中。