合景国际金融中心变风量空调系统设计.doc

1、合景国际金融中心变风量空调系统设计谢东（广州莫伯治建筑师事务所）摘要：介绍广州合景国际金融中心变风量空调系统的设计经验，包括变风量系统设置、新风排风控制、自动控制、噪声控制等方面的内容，并总结了工程中的一些心得体会供设计参考。关键词：公共建筑 节能 变风量空调系统 热回收VAV Air-conditioning System Design in HeJing International Finance CentreXie Dong(MO & ASSOCIATES)Abstract：The experience of VAV air-conditioning system design in H

2、eJing International Finance Centre was introduced, the system division, fresh air and exhaust air control, automatic control, noise control and so on were introduced in detail. Some comments about the project design were given.Keywords： public bulidings, energy efficiency, VAV system, heat recovery1

3、 工程概况该国际金融中心项目为综合商业办公大厦，包括五层地下层，四层裙房和35层办公主楼，总建筑面积约10万平方米，其中地下层约3万平方米。业主对大厦的定位是针对国际跨国大公司的超甲级写字楼，因此在设计中，引入了很多香港超甲级写字楼的设计理念。其中办公楼采用了变风量空调系统，并根据香港礼信工程顾问公司的空调方案进行设计。2 设计情况标准层办公区面积约16002000平方米，楼层高度4.15米，要求的室内净高为2.80米（不含地面架空150mm）。空调采用变风量空调系统，由空调送回风系统、新风/排风系统、冷水系统、自控系统等组成；其中自控系统由弱电专业负责、空调专业配合。2.1空调送回风系统办公

4、区空调系统按层设置，由东西两个空调机房共同组成，包括空气处理设备、送风系统、末端装置、送回风口等。空气处理设备采用组合式空气处理机组，由新风回风混合段、过滤器、消声器、表冷器、送风机和变频器等组成，机组安装在独立的空调机房内。空调机房平面从送风机到各末端装置的送风系统，采用低速低压系统，风管采用镀锌钢板制作；系统采用假定流速法进行设计计算。标准层空调平面末端装置采用单风道型VAV Box，由箱体、调节阀和控制设备组成，外区使用的变风量箱配备辅助电发热丝。送风口采用带静压箱的条缝式散流器，用自带保温的圆形复合软管与末端装置连接；回风利用吊顶内空间集中回风，回风口采用与送风口饰面一致的条缝形风口。

5、2.2新风和排风系统办公区新风系统竖向集中设置，共设四个系统，以避难层为界，分为高区和低区，对应东、西两个空调机房，每个区再分为东、西两个系统；排风系统对应新风系统进行设置。各系统均由新风/排风空调器、送风管道、排风管道、新风调节阀、排风箱等组成。新风/排风空气处理设备采用组合式空气处理机组，由过滤器、消声器、表冷器、转轮热交换器、送风机、排风机和变频器等组成，机组均安装在室外。送、排风管道均采用镀锌钢板制作，并外砌砖墙保护。层间新风由新风支管引入，设计指标每人36m3/h，空调器新风入口处，设电动调节阀自动调节新风量，最小新风量按满足卫生间排风要求设置。层间排风由办公区排风和卫生间排风两部分

6、组成，分别接入排风总管；办公区排风采用变风量箱，排风量随新风量变化而变化；卫生间排风采用定风量箱，排风量衡定不变。2.3冷水系统空调冷水系统采用变水量系统，在层间空调器的冷冻回水管上设置比例积分电动二通阀，通过流量调节来保持设定的送风温度。2.4自控系统方案2.4.1办公区变风量空调器自动控制监控点设置为：监控内容监控点设置采集方式设备DIDOAIAO风机运行状态控制箱预留干接点风机故障报警控制箱预留干接点风机手自动状态控制箱预留干接点过滤网堵塞报警空气压差开关压差传感器风机启停控制控制箱预留干接点送风温度风管温度传感器温度传感器回风温度风管温度传感器温度传感器新风量检测风速传感器风速传感器空

7、气质量空气质量传感器CO2传感器送风压力压力传感器压力传感器最不利点压力检测压力传感器压力传感器烟雾报警管道烟雾探测器烟雾探测器表冷器水温表面安装传感器温度传感器表冷器压差压差传感器压差传感器表冷器水阀开度水阀驱动器表冷器水阀调节水阀驱动器水量调节阀分区风阀开关状态风阀驱动器新风阀开关控制新风阀驱动器风阀驱动器送风阀开关控制送风阀驱动器风阀驱动器频率反馈变频器变频切换状态控制箱预留干接点变频器频率调节变频器2.4.2变风量系统：层间变风量空调器控制图变风量系统控制采用以直接数据处理（DDC）控制为基础的网络系统控制。变风量末端装置采用压力无关型，由DDC控制器根据房间温度设定值对末端装置中的风

8、阀进行调节，控制对房间的送风量以满足用房的要求；但送风量不能小于设定的最小风量。在送风管路距末端1/3全管长处设置压力传感器（最不利环路、一点或多点），取合理的静压值；当系统负荷变化时，根据压力传感器控制风柜变频调速并维持设定送风压力；为提高控制的准确度和稳定性，设定送风压力应能使末端装置的控制阀整体维持在中等开度。在送风管路的前端设置温度传感器测量送风温度，经DDC控制器进行比例积分（PI）运算，通过回水管上的电动阀调节冷水流量，从而保持设定的送风温度。送风温度按以下算法重设（重设范围1320）： 在以下情况，使用PI运算法降低送风温度：a. 当送风机转速大于原有设定值90%时；或b. 当可

9、变风量风箱的出风量大于预设风量（范围设定在100%110%预设值），及室内温度高于预设值（23）； 以下情况，使用PI运算法提高送风温度：a. 当送风机转速低于原有设定值60%时；或b. 当可变风量风箱的出风量低于预设风量（范围设定在40%50%预设值），及室内温度低于预设值（20）； DDC控制器需衡量每个反馈信号并进行计算，从而更改设定值； 当同时接到降低和提高送风温度的指令时，DDC控制器需先处理降低送风温度的指令，并发出“故障”讯号至楼宇管理系统（BMS）； 当空调器已经处于或高于100%预设出风风量，而送风温度已在预设值（13）30分钟，如果控制器依然收到要求降低送风温度的指令时，需

10、要发出“故障”讯号至BMS系统；同样地，当空调器已在或低于40%预设值30分钟，而依旧收到提高送风温度指令时，也需要发出“故障”讯号。当可变风量风箱接近预设最大风量风阀开启位置时（范围设定在80%100%预设值），DDC控制器需增加出风风压的设定值；当其中一台可变风量风箱接近预设最小风量风阀开启位置时（范围设定在30%50%预设值），控制器需降低出风风压的设定值；DDC控制器需对请求作衡量及运算，优先处理增加设定值的请求，并反馈讯号。设在空调器回风管的二氧化碳传感器，需提供有关数值同时给予两台空调器的DDC控制器，控制器以最高的CO2浓度值，调整新风测量器设定值。新风支管设新风风量测量器，用于

11、调节新风量设定值。卫生间排风风箱，风量需与设定值（满足卫生要求）一致。办公区排风风箱，需保持与新风风量联动调节，以保证室内鲜风/排风平衡。为减低过多数据同一时间停留在网络上，使整个网络和设备能稳定运作，抽取传感器的输出讯号和设备的重新设定，需要有可修改的抽取讯号时间设定时段（例如15分钟）。2.4.3新风系统：层间空调器新风入口配备风量量度感应器和自动控制阀门，以调节经处理新风风量在设定水平；空调器回风入口配备二氧化碳浓度感应器，用以调节经处理新风风量设定，以维持二氧化碳浓度不高于设定范围。新风空调器控制器根据末端的状态计算出系统的总新风需求量，从而对变频器进行控制，进而满足末端的新风需求；在

12、变频调控过程中，应优先保证最不利支管的压力值不小于设定值。3 设计体会3.1冷负荷计算无论从设计规范的角度，还是从变风量系统使用特点的角度，都要求在设计过程中，必须进行准确的冷负荷计算。计算过程中，碰到的最大问题是如何确定室内间隔，只有间隔确定了，才能进行准确的冷负荷计算和末端装置选型，才能最大限度地减少室内管线的交叉重叠，尽量提高室内净空。香港机电顾问公司根据其服务经验，提出了最终的处理方案：结合内外区，外区间隔按1020平方米划分，内区间隔按3060平方米划分，并在外区风管上预留控制点，以备用户增加末端装置的需要。标准层间隔平面3.2噪声控制本项目中，办公区的噪声标准是45dB（A），采取

13、的消声减振措施主要有: 选择高效低噪的空调器，风机采用后倾叶片离心式，外壳采用内设保温材料的双层镀锌钢； 空调机房内设置石膏穿孔板作吸声处理； 空调器设置橡胶减振垫，与各管道均采用软连接； 空调送回风管进出机房处，均设置片式消声器； 主送风管段设置隔声保护层； 末端送风口配消声静压箱；施工过程中，系统经初步调试后，测得使用区域的噪声值约为50dB（A），考虑该值是在未安装末端风口和装修未进行施工的情况下测得，可推论噪声影响基本符合设计标准。3.3节能措施 空调系统、新风系统、排风系统均采用变风量调节系统，变频自动调节风机转速； 采用高效空调器，要求风机最低总效率不小于60%； 采用新风需求控制

14、，新风量根据室内CO2浓度进行调节； 采用排风热回收，节约新风负荷；3.4存在问题 由于受建筑条件的限制，新风、排风系统未能实现全新风运行和可调新风比，未能最大限度地节省能耗； 由于大厦的定位对装修提出了高要求，办公室内采用天花回风，使空调区域增加，相应增加了空调能耗，与原来节能的初衷相违背； 采用高效低噪的空调器，其体积较一般机组大，造成空调机房布置过于紧密，给施工带来困难，也给以后的维修保养增加了难度；4 结语本项目设计从2003年开始，2004年底基本完成，2005年中完成施工图审查并开始施工。在设计过程中，尤其是办公区的空调设计，基本遵循了香港工程顾问公司的设计思路，采用了一些内地（特别是华南地区）当时比较少用的节能技术措施，例如变风量空调系统、排风热回收等，达到了比较先进的绿色智能建筑的水平，比较好的达到了国家的节能设计标准。由于现在公共建筑节能标准和绿色建筑评价标准已经正式执行，希望该项目的设计能给其他项目设计带来有益的启发。作者信息：谢东， 1971年7月生，男，大学本科，工程师工作单位：广州莫伯治建筑师事务所