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摘要：随着城市建设的发展和人民生活水平的提高，新建筑不断涌现，建筑中应用暖通空调的数量在逐年增加。本文主要结合高层办公楼建筑实际，对其暖通空调系统设计进行了探讨。
关键词：办公楼;空调系统设计
1 工程概况及设计内容
1.1 工程概况
该工程总建筑面积为74155m2，地下共三层，地上二十五层建筑总高度99.50m，建筑性质为建筑高度超过50m的一类高层公共建筑。负一层层高为6m，负二、三层层高为4.8m，地上一层4.75m，二层4.3m，三、四层4.2m，5～25层每层层高3.9m。建筑功能布局方面1～4层为配套商业用房，5～25层为办公用房，负一层主要用作商业餐饮，局部有设备用房和机械立体车库;负二层全部为机械立体车库;负三层为机械立体车库及人防工程。建筑效果图见图1。
图1 建筑效果图
1.2 设计内容
负一层餐饮、1～4 层配套商业舒适性中央空调系统;5～25层办公区域舒适性中央空调系统设计。不满足自然排烟的防烟楼梯间、前室、消防合用前室机械加压送风防烟设计。内走廊及负一层餐饮区机械排烟系统设计。地下室机械立体汽车库的通风及排烟系统设计。高低压配电室、生活泵房、消防泵房、不通风暗房间及电梯机房的通风设计。负三层战时人防工程由人防设计单位另行设计。
2 空調系统设计
2.1 冷热负荷计算
采用天正暖通负荷计算软件计算8：00～20：00逐时冷负荷。B1～F4层商业逐时最大总冷负荷出现在16：00，最大值为2930.38kW，热负荷为1121.14kW;F5～F25层办公部分逐时最大总冷负荷出现在16：00，最大值为4532.96kW，热负荷为2602.41kW。本建筑围护结构传热系数见表1。
表1 建筑维护结构传热系数m2
外墙W/ m2·K
内墙W/ m2·K
屋面W/ m2·K
地下室楼板W/ m2·K
架空楼板W/ m2·K
门W/ m2·K
玻璃幕墙及外窗
夏季
0.67
0.76
0.38
1.87
2.15
2.70
2.8
2.2 冷热源设计
本工程B1～F4层用一个冷热源系统，由设在四层屋面的3组制冷量1000kW/制热量1000kW的风冷热泵冷热水机组负担冬、夏季空调系统的冷、热水。每组分别由两台A、B模块组成，三组共六台模块机。热泵机组夏季供回水温度为7℃/12℃，冬季供回水温度为45℃/40℃。定压方式为高位膨胀水箱定压，膨胀水箱置于五层空调设备用房内，外皮加40mm厚柔性泡沫橡塑保温层。膨胀管接入循环水泵入口的回水干管上，膨胀水箱容积为1m3。
F5～F25层全部为办公用房，考虑到该部分投资方以后用于出售，每层空调在使用时间上不同每层分设VRV系统，制冷剂为环保冷媒R410a，VRV室外机置于每层的室外机平台，根据传热学和流体力学原理，经过冷凝器热交换后排出的热空气在浮升力的作用下，逐渐往高层流动形成上升热气流，可能与高层空调室外机的回风形成短路，造成高层空调回风温度升高。
经室外机平台环境模拟分析该建筑空调室外机摆放空间较大，使得各外机热交换产生的热空气能较好的散入大气中，对外机的正常工作无影响，各室外机的回风温度均在所选室外机正常工作范围（-10℃～48℃）之内，故在实际使用中能够保证所有室外机的回风温度和换热效果，故该室外机布置方案是合理的。
2.3 空调水系统及风系统设计
表2 主要空调房间室内设计参数
夏季
冬季
新风量/
m3/
（人·h）
A级噪
声/dB
温度/℃
相对湿度/%
温度/℃
相对湿度/%
负一层餐饮
26
60
18
50
20
55
物管用房
26
65
20
-
30
45
配套商业
26
60
18
50
20
55
大厅
26
-
18
-
10
50
办公
26
60
20
-
30
45
消防控制室
26
-
20
-
30
45
（1）B1～F4层采用一次泵变流量两管制闭式循环系统，主机侧为定水量，负荷侧为变水量。水系统为垂直异程式，水平同程式无坡敷设，供回水总管之间设压差旁通阀，供回水水平管和立管均采用自然补偿或安装波纹补偿器。立管最高点和空调、新风机组水平管上均设自动排气阀，立管最低点设放水排污阀，冷凝水就近排到卫生间拖布池或地漏。 （2）B1～F4层空调水系统采用四台循环水泵（三用一备），冬夏共用。每组热泵机组A、B两模块并联与循环水泵一对一连接。
（3）B1～F4层空调风系统采用2管制的风机盘管或吊顶式空调机组+独立新风系统。预处理新风通过吊装在新风机房内的新风机组进行处理后，由管道输配至每个空调房间。地上F1～F4层每个办公房间保持5～10Pa的正壓，负一层餐厅新风量为排风量的80%～90%，保持微负压防止餐厅的异味串入其他房间。
（4）F5～F25层VRV室外机每层均设置在空调平台上并设置导流罩，室内风系统采用风机盘管+独立新风系统，新风机组与室外机一对一连接，通过冷媒铜管将冷媒均匀分配给所有空调房间的室内机。
（5）消防控制室采用3HP分体式空调机，由电气专业预留空调电源及电量。
2.4 室内气流组织
（1）一层门厅采用旋流风口下送风，顶部集中回风。
（2）F5～F25层VRV室内机采用薄型风管天井式室内机，考虑到业主二次装修改造，送风方式暂时均采用侧送风口送风，回风箱下回风。
（3）其他房间采用顶部散流器、条缝或上部侧送风，顶部设置排风口。
2.5 自动控制系统
（1）吊顶式空调机组及风机盘管前设电动两通阀，与温度控制器连锁，控制阀门开度，调节水量，室外机根据室内机的运行状况自动启停;风机
盘管采用温控器加三速开关进行控制，用户可根据需要自行调节。
（2）所有空调系统均与消防报警中心连锁，由自动报警系统自动（也可手动控制），火警时，所有非消防的空调机组立即停止运行。
（3）热泵机组根据流量和供回水温差（能量控制）确定启停台数。房间温度由回风温度（或温控器测定的室内温度）与设定温度的差值控制回水管道上的的电动阀开度，调节供水流量，达到控制室内温度的目的。空调自动控制内容主要有：系统的运行管理、主要冷热源及空调设备的启停机负荷调节及工况转换、设备的自动保护，故障诊断等。
（4）所有空调新风系统进风口均加电动调节阀，调节阀与风机连锁。穿越防火墙、楼板的风管均安装防火阀。
2.6 卫生防疫及消声隔振
卫生防疫：所有空调新风均在清洁处采取，新风量按国标执行;所有风机盘管，空调机组及新风机组回风口均设过滤网，且新风机组进风口设金属防鼠护网（铝板网或者不锈钢丝网）;卫生间设置排风道集中高空排放废气。
消声隔振：所有风机盘管均采用低噪音型，所有新风机组均置于新风机房内，机房门采用防火隔声门，机房墙面贴吸声材料。裙房及负一层所有空调器与风管连接均采用软接连接，卧式空调机组采用隔振基础隔振，风管支架采用弹性减振支架。新风机组、吊装式空调机组出风管均安装有矩形阻抗复合式消声器或消声弯头。
3 通风防排烟设计
本工程地下室立体机械车库均设有机械排风兼火灾排烟共用系统和送补风系统，送补风机均置于送风机房内，地下室消防泵房设有平时通风兼火灾时机械排烟系统和送补风系统，高低压配电室配合气体灭火设有灭火后事故排风系统，其余地下室设备用房和电梯机房均设有机械通风系统。地上不满足自然排烟的防烟楼梯间、前室、合用前室均设有机械加压送风防烟系统，不满足自然排烟条件的内走廊按竖向划分防烟分区设有机械排烟系统，一层门厅上部设有电动排烟窗且在距地1.2米适当位置设电动按钮，火灾时电动开启自然排烟。公共卫生间设有机械排风系统。除上述外的其余地上房间均满足自然排烟条件自然排烟。
4 结束语
本工程设计时充分考虑了建筑的不同使用功能、初投资以及投资方销售因素，在使用时间基本相同的B1～F4层商业部分采用水系统中央空调，F5～F25层因后期售出时间不同及业主使用功能和使用时间不同每层分设VRV系统，这样层与层使用上互不干扰，销售和使用都更加灵活，常规建筑的VRV室外机集中布置在屋面或地面，造成管道敷设半径较大系统衰减严重，而本工程VRV系统室外机均置于每层的室外机平台，为高层建筑VRV系统设计提供了一种新思路。
关键词：办公楼;空调系统设计
1 工程概况及设计内容
1.1 工程概况
该工程总建筑面积为74155m2，地下共三层，地上二十五层建筑总高度99.50m，建筑性质为建筑高度超过50m的一类高层公共建筑。负一层层高为6m，负二、三层层高为4.8m，地上一层4.75m，二层4.3m，三、四层4.2m，5～25层每层层高3.9m。建筑功能布局方面1～4层为配套商业用房，5～25层为办公用房，负一层主要用作商业餐饮，局部有设备用房和机械立体车库;负二层全部为机械立体车库;负三层为机械立体车库及人防工程。建筑效果图见图1。
图1 建筑效果图
1.2 设计内容
负一层餐饮、1～4 层配套商业舒适性中央空调系统;5～25层办公区域舒适性中央空调系统设计。不满足自然排烟的防烟楼梯间、前室、消防合用前室机械加压送风防烟设计。内走廊及负一层餐饮区机械排烟系统设计。地下室机械立体汽车库的通风及排烟系统设计。高低压配电室、生活泵房、消防泵房、不通风暗房间及电梯机房的通风设计。负三层战时人防工程由人防设计单位另行设计。
2 空調系统设计
2.1 冷热负荷计算
采用天正暖通负荷计算软件计算8：00～20：00逐时冷负荷。B1～F4层商业逐时最大总冷负荷出现在16：00，最大值为2930.38kW，热负荷为1121.14kW;F5～F25层办公部分逐时最大总冷负荷出现在16：00，最大值为4532.96kW，热负荷为2602.41kW。本建筑围护结构传热系数见表1。
表1 建筑维护结构传热系数m2
外墙W/ m2·K
内墙W/ m2·K
屋面W/ m2·K
地下室楼板W/ m2·K
架空楼板W/ m2·K
门W/ m2·K
玻璃幕墙及外窗
夏季
0.67
0.76
0.38
1.87
2.15
2.70
2.8
2.2 冷热源设计
本工程B1～F4层用一个冷热源系统，由设在四层屋面的3组制冷量1000kW/制热量1000kW的风冷热泵冷热水机组负担冬、夏季空调系统的冷、热水。每组分别由两台A、B模块组成，三组共六台模块机。热泵机组夏季供回水温度为7℃/12℃，冬季供回水温度为45℃/40℃。定压方式为高位膨胀水箱定压，膨胀水箱置于五层空调设备用房内，外皮加40mm厚柔性泡沫橡塑保温层。膨胀管接入循环水泵入口的回水干管上，膨胀水箱容积为1m3。
F5～F25层全部为办公用房，考虑到该部分投资方以后用于出售，每层空调在使用时间上不同每层分设VRV系统，制冷剂为环保冷媒R410a，VRV室外机置于每层的室外机平台，根据传热学和流体力学原理，经过冷凝器热交换后排出的热空气在浮升力的作用下，逐渐往高层流动形成上升热气流，可能与高层空调室外机的回风形成短路，造成高层空调回风温度升高。
经室外机平台环境模拟分析该建筑空调室外机摆放空间较大，使得各外机热交换产生的热空气能较好的散入大气中，对外机的正常工作无影响，各室外机的回风温度均在所选室外机正常工作范围（-10℃～48℃）之内，故在实际使用中能够保证所有室外机的回风温度和换热效果，故该室外机布置方案是合理的。
2.3 空调水系统及风系统设计
表2 主要空调房间室内设计参数
夏季
冬季
新风量/
m3/
（人·h）
A级噪
声/dB
温度/℃
相对湿度/%
温度/℃
相对湿度/%
负一层餐饮
26
60
18
50
20
55
物管用房
26
65
20
-
30
45
配套商业
26
60
18
50
20
55
大厅
26
-
18
-
10
50
办公
26
60
20
-
30
45
消防控制室
26
-
20
-
30
45
（1）B1～F4层采用一次泵变流量两管制闭式循环系统，主机侧为定水量，负荷侧为变水量。水系统为垂直异程式，水平同程式无坡敷设，供回水总管之间设压差旁通阀，供回水水平管和立管均采用自然补偿或安装波纹补偿器。立管最高点和空调、新风机组水平管上均设自动排气阀，立管最低点设放水排污阀，冷凝水就近排到卫生间拖布池或地漏。 （2）B1～F4层空调水系统采用四台循环水泵（三用一备），冬夏共用。每组热泵机组A、B两模块并联与循环水泵一对一连接。
（3）B1～F4层空调风系统采用2管制的风机盘管或吊顶式空调机组+独立新风系统。预处理新风通过吊装在新风机房内的新风机组进行处理后，由管道输配至每个空调房间。地上F1～F4层每个办公房间保持5～10Pa的正壓，负一层餐厅新风量为排风量的80%～90%，保持微负压防止餐厅的异味串入其他房间。
（4）F5～F25层VRV室外机每层均设置在空调平台上并设置导流罩，室内风系统采用风机盘管+独立新风系统，新风机组与室外机一对一连接，通过冷媒铜管将冷媒均匀分配给所有空调房间的室内机。
（5）消防控制室采用3HP分体式空调机，由电气专业预留空调电源及电量。
2.4 室内气流组织
（1）一层门厅采用旋流风口下送风，顶部集中回风。
（2）F5～F25层VRV室内机采用薄型风管天井式室内机，考虑到业主二次装修改造，送风方式暂时均采用侧送风口送风，回风箱下回风。
（3）其他房间采用顶部散流器、条缝或上部侧送风，顶部设置排风口。
2.5 自动控制系统
（1）吊顶式空调机组及风机盘管前设电动两通阀，与温度控制器连锁，控制阀门开度，调节水量，室外机根据室内机的运行状况自动启停;风机
盘管采用温控器加三速开关进行控制，用户可根据需要自行调节。
（2）所有空调系统均与消防报警中心连锁，由自动报警系统自动（也可手动控制），火警时，所有非消防的空调机组立即停止运行。
（3）热泵机组根据流量和供回水温差（能量控制）确定启停台数。房间温度由回风温度（或温控器测定的室内温度）与设定温度的差值控制回水管道上的的电动阀开度，调节供水流量，达到控制室内温度的目的。空调自动控制内容主要有：系统的运行管理、主要冷热源及空调设备的启停机负荷调节及工况转换、设备的自动保护，故障诊断等。
（4）所有空调新风系统进风口均加电动调节阀，调节阀与风机连锁。穿越防火墙、楼板的风管均安装防火阀。
2.6 卫生防疫及消声隔振
卫生防疫：所有空调新风均在清洁处采取，新风量按国标执行;所有风机盘管，空调机组及新风机组回风口均设过滤网，且新风机组进风口设金属防鼠护网（铝板网或者不锈钢丝网）;卫生间设置排风道集中高空排放废气。
消声隔振：所有风机盘管均采用低噪音型，所有新风机组均置于新风机房内，机房门采用防火隔声门，机房墙面贴吸声材料。裙房及负一层所有空调器与风管连接均采用软接连接，卧式空调机组采用隔振基础隔振，风管支架采用弹性减振支架。新风机组、吊装式空调机组出风管均安装有矩形阻抗复合式消声器或消声弯头。
3 通风防排烟设计
本工程地下室立体机械车库均设有机械排风兼火灾排烟共用系统和送补风系统，送补风机均置于送风机房内，地下室消防泵房设有平时通风兼火灾时机械排烟系统和送补风系统，高低压配电室配合气体灭火设有灭火后事故排风系统，其余地下室设备用房和电梯机房均设有机械通风系统。地上不满足自然排烟的防烟楼梯间、前室、合用前室均设有机械加压送风防烟系统，不满足自然排烟条件的内走廊按竖向划分防烟分区设有机械排烟系统，一层门厅上部设有电动排烟窗且在距地1.2米适当位置设电动按钮，火灾时电动开启自然排烟。公共卫生间设有机械排风系统。除上述外的其余地上房间均满足自然排烟条件自然排烟。
4 结束语
本工程设计时充分考虑了建筑的不同使用功能、初投资以及投资方销售因素，在使用时间基本相同的B1～F4层商业部分采用水系统中央空调，F5～F25层因后期售出时间不同及业主使用功能和使用时间不同每层分设VRV系统，这样层与层使用上互不干扰，销售和使用都更加灵活，常规建筑的VRV室外机集中布置在屋面或地面，造成管道敷设半径较大系统衰减严重，而本工程VRV系统室外机均置于每层的室外机平台，为高层建筑VRV系统设计提供了一种新思路。