航天基地空天小镇创新空调系统设计

航天基地空天小镇创新空调系统设计

摘要:多联机空调系统在国内得到了越来越广泛的应用。结合具体工程实例,从负荷计算、空调系统设置、空调系统控制、绿建节能环保、保温防腐等方面介绍了综合体空调形态设计。

关键词:多联机;风机盘管;新风;空调系统;综合体

1工程概况

该项目位于西安航天基地,地处少陵路以北,京东大道以西。建筑为多层民用建筑,耐火等级为二级,地下室为钢筋混凝土结构,地上为钢结构。项目总建筑面积14058m2,其中,地上建筑面积8659m2,地下建筑面积4586m2。地上3层,地下1层,建筑高度24m。地上的主要功能为:展厅、通高多功能厅、会议展馆、餐厅;地下的主要功能为:车库、厨房及设备用房。以折纸飞机为设计灵感,延展折纸的形式构成建筑整体造型。灵动自由的形态,体现航空航天现代、科技、立体、多元的特点。象征着从纸飞机到航天飞机,为了梦想,不断坚持创造、不断开拓向前的精神。建筑效果图见图1。西安市具有夏季炎热干燥、冬季寒冷的气候特征。夏季空调室外计算干球温度35℃,夏季空调室外计算湿球温度25.8℃,夏季通风室外计算相对湿度58%;冬季供暖室外计算温度-3.4℃,冬季空调室外计算温度-5.7℃,冬季空调室外计算相对湿度66%。该项目多联机空调面积为6927m2,夏季设计冷负荷为1246.8kW,冬季设计热负荷为831kW。共设置15套独立的低温变频多联式空调系统,其中2套为低温变频多联式新风系统。因建筑整体造型独特,为配合外立面和屋顶的轻质构造,并契合总体景观风格,所有的空调室外机均集中布置于室外专用机位区,冷媒管通过专用地沟集中敷设。1层入口门厅和报告厅门厅等通高空间设置低温地板辐射系统供暖,热源采用风冷式热水机组,机组与多联机室外机均设置在室外专用机位区。该机组同时为厨房冬季的大量新风补风提供预热热源。风冷式热水机组供/回水设计温度为45℃/35℃,地板辐射供暖面积830m2,供暖热负荷66.4kW,厨房补风热负荷312kW,总热负荷378.4kW,共设置3台风冷式热水机组,每台机组制热量为140kW。1层展厅、多功能厅,2层展厅及3层空天主题餐厅冷热源由变制冷剂流量多联空调系统提供,空调末端采用全空气系统。机组为RAHU系列直膨组合式空气处理机组,共8套,设置于专用空调机房内。1层入口门厅、报告厅门厅、贵宾厅、休息室、办公室采用冷暖型变制冷剂流量(VRV)多联空调系统,共3套。1层消防控制室独立设置1套多联空调系统。2层智能会议室、视频会议室、会议室合设1套空调系统,空调末端均采用风机盘管+新风系统。新风机组设置在空调机房内[1]。

2设计特点

2.1设计参数

2.1.1室外设计参数

空调室外计算干球温度:冬季tdg=-5.7℃,夏季txg=35℃。夏季空调室外计算湿球温度:tws=25.8℃。冬季空调室外计算相对湿度:φ=66%。通风室外计算温度:冬季twd=-0.1℃,夏季twx=30.6℃。冬季供暖室外计算温度:twk=-3.4℃。最大冻土深度:37cm。大气压力:冬季pd=99.1hPa,夏季px=959.8hPa[2]。

2.1.2室内设计参数(见表1)

2.2负荷指标

该项目多联机空调面积为6927m2,夏季设计冷负荷为1246.8kW,冬季设计热负荷为831kW。平均冷负荷指标为180W/m2,平均热负荷指标为120W/m2。

2.3空调系统设置

所有空调室外机集中设置于室外绿化带内的专用区域,室内机通过敷设在地沟里面的冷媒管与室外机相连。冷媒管沟剖面图见图2。大空间展厅、多功能厅及空天主题餐厅末端均采用全空气系统,室内机为RAHU系列直膨组合式空气处理机组,设置于空调机房内。气流组织采用顶送顶回方式,展厅和多功能厅风口采用温控距离调整型条缝形风口,空天主题餐厅风口采用温控自动方向可变圆形风口。全空气系统处理方式:新、回风混合→粗中效综合过滤段→表冷(加热)→加湿→送风→消声。全空气系统采用高压微雾加湿。2套新风系统分别为1层贵宾室、普通休息室、管理办公室和2层智能会议室、视频会议室等输送人员所需的新风。新风系统采用湿膜加湿,新风机组设置于空调机房内。1层通高的狭长通道处设置RPF系列落地暗藏式室内机,室内机内嵌于侧墙里,通过L形导风管将经室内机冷热处理后的空气送到通道里。1层贵宾休息室、2层会议室采用RPI低静压系列天花板内置风管式室内机,风口采用方形散流器。冬季设置在室外的3台HFR-130W/A2F风冷式热水机组通过地下室暖通泵房的循环水泵为1层门厅地板辐射和地下室厨房冬季新风加热提供热源,热水供/回水温度为45℃/35℃。

2.4空调系统控制

所有的多联机均采用全直流变频技术,智能控制。独立新风机过滤网自带报警装置。集中式新风机组综合过滤器两侧设有空气压差开关,当压差超过设定值时,自动报警并显示,装置由厂家配套。为避免冬季机组停机时冻裂,新风排风入口均设置与机组联动的电动风阀,并与风机连锁,当送风机启动时,新风阀全开,反之全关。该阀门及其控制方式由厂家配套提供。为保证室内温度恒定,在空调机组回风入口设置温度探测器,根据温度自动控制制冷剂流量。为保证室内湿度参数,在空调机组内配置高压微雾加湿段,冬季根据测得的回风湿度由调节器自动控制加湿器给水管上电磁阀的开闭。组合式空调器的新风、回风比例由手动调节阀调节,过渡季节采用全新风方式降温及通风换气,以最大限度地利用室外免费能源[4]。

2.5绿色建筑

该工程机械通风机风量耗功率Ws<0.27,新风系统Ws<0.24。VRF多联机空调或单元式空调机组的性能系数、能效比均满足GB50189—2015《公共建筑节能设计标准》的有关规定,并比规范限值提高了16%。不采用电热锅炉、电热水器作为直接供暖和空调系统的热源。建筑物处于部分冷热负荷时和仅部分空间使用时,采取有效措施节约通风空调系统能耗。对空调通风系统按照国家标准GB19210—2003《空调通风系统清洗规范》规定进行定期检查和清洗。采用集中空调的建筑,房间内的温度、湿度、风速等参数应符合GB50189—2005《公共建筑节能设计标准》中的设计计算要求。供暖空调系统末端现场均可以实现独立调节。所有的新风和送风系统均采用过滤除霾装置净化空气。空调工况下的气流组织满足热环境设计参数要求。建筑通风、空调、照明等设备自动监控系统技术合理,系统高效运营。建筑耗电、冷热量等实现计量收费。在人员密度相对较大的多功能厅,设置CO2浓度探测器,根据CO2浓度检测值调节新风量,使CO2浓度始终维持在卫生标准规定的限值内。车库内设置CO浓度探测器,根据车库内CO浓度连锁控制排风机的启停,当车库内CO浓度超过规定值后,开启车库排风机进行排风。

2.6节能与环保措施

户内供暖系统设计采用低温地板辐射末端;分户热计量采用热量表法。建筑物热力入口调压及计量装置设在1层热计量间内,采用带热计量表及自立式压力控制阀的供暖入口装置。所有设备基础均采用减振基础。在风机进、出口处设柔性接头,以减少固体噪声的传递。水管的支吊托架一律采用弹性支架。设备用房内贴吸声材料,门为隔声门,窗为双层隔声窗。采用符合国家环保要求的设备及材料。空调通风系统的送风、回风、排风管上设消声装置以消除空气噪声。

2.7保温与防腐措施

1)风管保温。新风及空调系统的所有送、回风管均须保温,保温材料选用难燃A级发泡橡塑板,导热系数为0.034W/(m•K)。风管管径≥2000mm时,厚度32mm,风管管径<2000mm时,厚度28mm。风机盘管及新风系统连接风口的软接头均采用保温型风管。2)冷媒管和冷凝水管保温。冷媒管采用柔性泡沫橡塑保温材料,绝热材料的性能参数应满足:导热系数(管道平均温度20℃时)0.034W/(m•K),湿阻因子≥10000,氧指数<23,燃烧性能为难燃B1级。保温厚度如下:当6.4mm≤管径≤11.9mm时,厚度为15mm,当11.9mm<管径≤38.1mm时,厚度为20mm,当38.1mm<管径≤54.1mm时,厚度为25mm;室外冷媒管道保温厚度增加10mm,外缠稀松布,并涂3层防晒漆;凝结水管保温采用橡塑保温,保温厚度10mm。3)管道防腐。保温管道、设备等,在表面除锈后刷防锈底漆2遍。不保温的水管道、金属支吊架等,在表面除锈后,刷防锈底漆和色漆各2遍。

作者:陈超 黄惠 贾永宏 单位:中国建筑西北设计研究院有限公司