公共建筑暖通空调系统设计要点研究.pdf

江西建材规划设计与建筑1442023年6 月公共建筑暖通空调系统设计要点研究许 艳中铁第五勘察设计院集团有限公司天津分院，天津 300000摘 要：文中阐述了公共建筑暖通空调系统类型，并以公共商业建筑项目为例，从冷热源配置、空调系统设计、通风与防排烟系统设计等方面对暖通空调系统设计要点进行了分析，以期为同类项目设计提供参考。关键词：公共建筑；暖通空调系统；风系统；水系统中图分类号：TU24文献标识码：B文章编号：1006-2890（2023）06-0144-03Research on Design Essentials of HVAC Systems in Public BuildingsXu YanTianjin Branch of China Railway Fifth Survey and Design Institute Group Co.Ltd.,Tianjin，300000Abstract:The article elaborates on the types of HVAC systems in public buildings,and takes public commercial building projects as an example to analyze the design points of HVAC systems from the aspects of cold and heat source configuration,air conditioning system design,ventilation and smoke exhaust system design,etc.,in order to provide reference for similar project designs.Key words:Public buildings;HVAC system;Wind system;Water system作者简介：许艳（1991-），女，河北井陉人，硕士，助理工程师，主要研究方向为暖通空调。0 引言暖通空调系统是当代建筑的重要组成部分，其在通风、采暖与制冷等方面发挥着关键作用。在进行公共建筑设计时，应结合项目实际合理设计暖通空调系统，以满足用户对公共建筑的使用功能需求。1 公共建筑暖通空调系统类型概述1.1 分层空调系统公共建筑暖通空调系统设计为分层空调系统，只作用下部空间，气流组织更为合理。从系统中间处设置高速喷口，以喷射方式产生射流层，回风口在送风口侧下方。相较于其他暖通空调系统而言，其能耗低，可节省20%40%1。同时，通风为侧送下回，从侧墙处建立送风喷口，初始射速5.511.5 m/s，送风温差7.511.5，喷射广角不变，当达到固定射程之后，射流就会折回、下落，且回流速度减缓通过工作区，流速0.20.5 m/s。1.2 全空气空调系统公共建筑大多采用全空气空调系统，如体育馆、剧场等。该空调系统可采用上送侧回与上送下回等多种形式。公共建筑空间大，人员密集，热湿负荷大，对新风量需求多，通常要建立大风道。在全空气空调系统设计中，其与地面距离不超过2.0 m，风速0.20.5 m/s，而送风口风速约为10 m/s2。上送风系统包括螺旋风口与喷口等，其中，螺旋风口操控简单，具有风量大与噪声小等优势，应用较普遍。1.3 下送风空调系统公共建筑暖通空调系统设计对噪声要求较高，尤其人员密集场所，可采用下送上回形式的低风速全空气空调系统。将送风口设计在观众座椅的下方，回风口设计在顶棚，同时从送风柱均匀设计小送风口。2 工程概况该项目为商业楼，一共为8 层（地上6 层、地下2 层），分为商业、餐饮、影院以及地下车库等，建筑高度约为46 m，建设面积15 229.51 m2，其中，商业面积3 028 m2，地下车库2 938.7 m2。3 系统设计3.1 参数指标公共建筑空调参数指标设计分别见表1、表2。表1 空调室内参数区域名称夏季冬季新风量温度/湿度/%温度/风量/（m3/h p）商业区2640602019餐饮区2640602025电影院2540552011表2 设计指标面积/m2冷负荷/kW热负荷/kW冷负荷指标/（W/m2）热负荷指标/（W/m2）71 80010 3554 25813058.63.2 冷热源配置该商业楼涵盖餐饮、娱乐、购物等模块，不同模块对空调需求有所区分。以电影院为例，通常全天营业，所以，冷热源配置方案既要注重经济性、安全性，也要满足各种业态下实际使用需求。按照节能绿色理念，围绕房间模块功能，采取分区方式设计集中空调系统。餐饮、商业等模块，热源设计为风冷热泵机组，提供空调系统热水；冷源设计为风冷热泵机组与离心式冷水机组，提供空调系统冷冻水，实际运行中，优先由冷水机组进行供冷，若是冷水机组出现供冷量不足，则可以启动风冷热泵进行供冷补给。配置风冷热泵机组一共为4 台，制冷量可达1 255 kW，冷江西建材规划设计与建筑1452023年6 月冻水的供水与回水温度在611。而温度修正与融霜修正之后的制热量是976 kW，供水与回水温度在4045。配置离心式冷水机组一共为2 台，单机容量是650 RT，冷冻水供水与回水温度在6113。商业楼的6 层为电影院、餐厅等，设计独立冷热源，从6 层屋面安装风冷热泵作为冷热源。不同功能模块区设计多联机空调系统，能够结合房间需求进行灵活调整，实现空调系统独立管控。从6 层屋面安装空调外机，新风设计为直膨式新风空调箱。有关参数见表3。表3 部分冷源：离心式水冷冷水机组设备类型冷水机组制冷量/kW2260（650RT）台数/台2COP6.09 5.9冷冻水供水与回水温度/611冷冻水流量/（m h-1）388.5冷却水流量/（m h-1）450.7冷却水供水与回水温度/31363.3 空调系统设计（1）风系统。商业楼1 层人员较为密集，该层不设空调机房。2 层配置空调机房，为1 层、2 层提供空调服务，余下机房均选在非人员密集区，公共区域设计为吊顶空调机组。楼内大型商铺设计成全空气空调系统，气流组织方式为上送下回，机组配置为变频调速风机，以室内负荷变化情况调节送风量，春秋季节可以采取全新风运行模式，风量控制在50%；楼内小商铺、公区的末端空调系统形式设计成“新风+风机盘管”或“吊顶式空调机组”，按照铺面分割情况进行灵活调整，从专用机房中安装新风机组，且进行消声隔护4。此外，新风百叶和排风百叶之间距离10 m，若条件允许，从外墙处开百叶取新风；若条件不允许，可建立进风竖井，多层可以共用新风管井，然后从某层或是屋面安装进风百叶，以免影响建筑立面效果。（2）水系统。该空调系统中的水系统设计两管制一次泵系统，冷热源一侧的为定流量、负荷一侧的为变流量，利用水分器与 A、B、C、D区域连接。在水系统首次调节过程中，主路水平支管均采用静态平衡阀。此外，屋顶配置横流式冷却塔，一共为4 台，以回水温度为参考自动控制冷却塔启动台数。3.4 通风系统设计商业楼人员较为密集，内部空气流动性较差，设计通风系统能够显著改善内部空气质量，提升舒适度。该楼1-4 层是连通空间，从屋顶安装排风机，设计中，统一排风形式，计算分析各楼层新风量后，选取变频风机，使空调房处于微正压5。该商业楼靠近外墙的餐饮厨房通燃气，内部厨房热源为通电。燃气厨房设计日常排风系统与事故通风系统，配置双速风机，日常采用低速排风，满足餐饮新风需求，事故采用高速排风。无燃气厨房，设计为日常排风系统。负1 层冷冻机房设计机械通风系统，配置双速风机，采用“日常+事故”通风形式，设计下排口，同时，在日常与事故通风的支管安装电动风阀，其中，日常风阀处于常开状态，而事故风阀则处于常闭状态，发生事故后，可立即关闭日常风阀，并打开事故风阀。负1层变电所设计为气体灭火系统，包括日常排风系统与事故后通风系统，日常排风量结合设备发热量进行计算。商业楼污水泵房等存在异味的房间，设计为机械通风系统，从屋面安装排风风机，要求排风管内为负压状态，同时，房间设计采用纳米光子除臭设备，达到杀菌、净化空气的效果。3.5 排油烟系统设计商业楼布局与房间使用受排油烟系统的影响较大，如何在保证厨房排烟效果基础上，科学确定管井位置与数量十分关键。若管井数量太多，就会限制房间布局与屋面空间；若是管井数量太少，就会造成多个厨房共用空调系统，需要大量布设排油烟管道，影响吊顶高度。以分散型餐厅为例，通常每户采用独立排油烟系统与管井，运行互不影响，利于管理。但该排油烟系统设置的竖井数量比较多，且占用过多的屋面面积，不适用于商业楼项目。以大型商业楼为例，通常多个厨房共用排油烟系统与管井，减少对建筑空间使用的影响。共用设备仅包括屋顶排油烟设备，厨房内不安装排油烟设备，但厨房内要配置二级接力排油烟风机与净化设备。借鉴成功运营的工程经验，通过设计二级接力系统，可以更好地满足厨房排油烟要求，且净化效果较好。该商业楼负1层与地上5层都有餐饮区，按照餐厅面积、分区、房间布局、管井等综合条件，分别设计排油烟系统。以大型餐厅为例，考虑厨房面积大，同时与其他厨房相距较远，其不适合共用排油烟系统，所以需要单独设计排油烟系统与设置管井，以便对系统进行管控。以小型餐厅为例，按照防火区进行划分，所有防火区均设计排油烟系统6。此外，该商业楼所有厨房配置二级接力排油烟风机与净化装置，使排油烟与净化效果达到要求。3.6 防排烟系统设计该商业楼的立面与造型具有复杂性，房间无法实现自然开窗排烟，因此，所有房间设计一套机械排烟系统。对于楼梯间等密闭无法通风的内部空间，均设计一套正压送风系统。从屋面专用机房中配置排烟风机与正压送风风机（除地下车库的所有排烟系统），排烟口和正压送风口之间水平间距20 m。该商业楼各层连通，所有防火区都要设计一套补风系统。1层是商业楼的主要入口区，遇到火灾后，可实现自然补风；除1 层外，全部防火区设计的补风系统，能够直接由室外引入新鲜空气，而地下与2 层以上的所有防火区，都设计一套机械补风系统，将补风口设计在公共区7。另外，地下车库设计“机械排风+排烟系统”，以2 000 m2为单位对防烟区进行划分，以标准规范要求为准确定排烟量，若条件允许，可以利用室外车道进行自然补风，否则就要设计机械送风系统，通风量以排风量的80%进行计算，同时进行火灾后补风，具体补风量不低于排烟量50%8。4 结语该商业楼功能较复杂，如何科学配置冷热源、机房与管井等，直接关系到商业楼的运营。根据当地同类工程实际运营状况，以及综合分析燃气锅炉与风冷热泵机组投资费用，热源设计为风冷热泵。该项目应减少设备机房与管井数量，减少其对建筑空间的影响，并将机房设置在非人员密集区。大型餐厅设计独立式排油烟系统，小型餐厅设计共用排油烟系统，各厨房均配置一套二级接力排油烟风机系统与净化装置，以提升排油烟与净化效果。参考文献 1 曲晓宁，王少华，王光芹，等.济南某高校学生公寓暖通空调及热水系统设计分析J.节能，2019，38（12）：21-23.2 赵奕瑄，陶寒冰，任邦华，等.高层建筑暖通空调系统设计探讨J.科技资讯，2022，20（12）：83-85.（下转第148页）江西建材规划设计与建筑1482023年6 月的初始网格顶点，进行模型构建。2 结果分析依据上述方法获取研究对象的点云数据后，完成大跨度复杂钢结构六面体模型生成，模型的生成结果如图2 所示。图2 大跨度复杂钢结构六面体模型生成结果依据图2 测试结果可知：以采集的钢结构点云数据为依据，采用细分法进行大跨度复杂钢结构六面体模型生成，生成结果较好，能够呈现钢结构的空间分布以及空间形态。因此，该方法具有较好的应用性，能够完成目标钢结构模型的构建，为钢结构空间测量提供可靠支撑。为验证本文方法的钢结构空间测量效果，以构建的大跨度复杂钢结构六面体模型为依据，获取结构各个转角点的位置结果，由于篇幅限制，结果仅随机呈现10 个不同位置转角点的位置结果，如表1 所示。表110 个不同位置转角点的位置结果转角点位置空间位置1（65.2,15.3,40.0）2（70.2,44.5,25.8）3（20.6,55.7,27.3）4（15.3,77.7,15.8）5（20.0,70.6,25.1）6（17.6,80.0,20.4）7（15.6,90.4,22.5）8（41.1,92.4,15.8）9（47.5,85.6,22.4）10（50.1,55.5,17.6）依据表1 的测试结果可知：本文方法构建的钢结构六面体模型能够清晰呈现结构各个转角点的空间位置结果，以此可掌握钢结构的整体空间分布情况，应用效果较好。为判断钢结构的空间分布结果是否满足设计方法的空间分布结果，将模型的生成结果和设计方案进行对比，以此实现钢结构的空间测量，判断其空间分布情况，测试结果如图3所示。图3 钢结构空间测量结果依据图3 测试结果可知：采用本文方法构建大跨度复杂钢结构模型后，模型结果和设计结果的吻合程度较高6，各个关键点的空间位置结果和设计空间位置结果几乎吻合，存在的微小偏差均在工程的允许范围内。因此，本文方法的应用性较好，能够满足大跨度复杂钢结构的空间测量需求。3 结语大跨度复杂钢结构在施工过程中，由于其跨度较大，安装工序较为复杂，在焊接以及施工技术等因素影响下，会导致其发生不同程度的形变，影响钢结构的整体空间分布情况，因此，钢结构在施工过程中，为保证其施工质量，需对其空间分布以及空间形态进行测量，判断施工质量。因此，本文提出基于细分法的大跨度的钢结构空间测量方法，该方法依据采集的钢结构点云数据，通过细分法构建大跨度钢结构模型，以此进行钢结构空间分布情况的测量，判断施工质量，经测试，该方法的应用效果较好，能够满足大跨度复杂钢结构的空间测量需求，可为大跨度复杂钢结构的施工提供可靠依据。参考文献 1 刘耀鹏，张紫娟，白睿，等.使用无形变单元的复杂钢结构施工分析方法J.建筑钢结构进展，2022，24（4）：92-100.2 徐福斌，曲相屹，王健，等.基于 LiDAR 点云的复杂钢结构模型重建J.测绘通报，2022（5）：170-173.3 李文德，黄韬睿，徐辉.三维激光扫描技术在大型复杂钢结构高空对接中的应用J.施工技术，2021，50（8）：38-42.4 王星星，于竞宇，毛江峰，等.基于 BIM 和 RFID 技术的军民合用机场大跨度钢屋架高精度定位方法研究J.建筑结构，2021，51（S2）：1243-1248.5 李勇杰，吴海燕，谢津，等.结合体细分的复杂六面体网格模型交互式构造方法J.计算机辅助设计与图形学学报，2022，34（11）：1647-1658.6 王永志，李振朝，刘鹏彧，等.基于能量算子的三维空间实体LOD 建模方法J.系统仿真学报，2022，34（2）：247-257.3 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