南昌会展中心暖通空调设计.pdf

南昌会展中心暖通空调设计王建伟（上海中森建筑与工程设计顾问有限公司，上海）摘要：以南昌会展中心项目的暖通空调设计为例，归纳了大型会展项目设计的特色与难点，有针对性地介绍了会展中心的冷热源系统、空调系统及消防防排烟系统等的设计，并对工程设计中采用的一系列节能减排措施进行了深刻总结。关键词：会展中心；冷热源系统；消防防防排烟系统；节能减排王建伟，年生，大学，高级工程师，副总工程师 上海普陀区同普路 号 栋楼上海中森建筑与工程设计顾问有限公司 ：收稿日期：工程概况南昌绿地国际会展中心，位于江西省南昌市红谷滩新区。会展建筑面积为 万，其中地上约 万，地下 万；建筑高度为 （到女儿墙），最高点为 。会展中心为层空间设计，层为有柱空间，柱网 ，净高 ，满足布展需求；层为无柱大空间，净高。该项目属特大型展览建筑，建筑规模大、功能复杂，集会展、餐饮、办公、商业于一体，为我国中部地区规模最大、功能最全、规格最高的大型城市会展中心，其实景图见图。图项目实景图工程设计的特点与难点）会展中心体量大，且功能复杂，集餐饮、会议中心及行政办公等多功能于一体，给空调冷热源的选择带来了一定的难度；同时对应冷却塔区域面积很大，对景观影响巨大，其选址、美观、降噪设计均有一定的困难。）为适应大型展览的需要，每个展厅的跨度很大，净高较高，给空调末端系统设计提出了新的要求，同时展厅内机电管线大、多、杂，其综合管线设计难度加大。）会展中心的人员较为密集，空调负荷集中，能耗巨大，为节能设计带来了挑战。）为增强自然采光，该建筑通透性好，外立面、顶面以玻璃幕墙为主。而空调系统中新风口、排风口较为分散，且面积较大，为配合建筑外立面整体、美观，所有空调通风百叶均需隐蔽设计。）会展中心内每个展区面积在 以上，每层个展厅，防火分区面积和安全疏散距离均超过了现有防火规范的要求，给消防设计带来了新的难度。空调设计方案 空调系统冷热负荷通过 计 算，该 项 目 展 厅 区 域 的 夏 季 空 调 冷 负 荷 为 ，冷负荷指标为 ；冬季空调热负荷为 ，热负荷指标为 。后场后勤用房区域的夏季空调冷负荷为 ，冷负荷指标为 ；冬季空调热负荷为 ，热负荷指标为 。空调系统冷热源设计该项目按功能可分为展馆区域和后场后勤用房，考虑展馆、后勤区域对温湿度要求和使用时间的不同，空调冷热源采用集中和分散相结合的方式，充分提高冷热源机组的能源使用效率，满足不同功能房间的使用。展厅区冷热源选择展厅区域采用集中空调系统，冷源采用高压大温差离心式冷水机组，热源采用真空燃气锅炉。为减少冷水机组启动电流对电网的冲击、减少运行电流带来的电缆和母排的损耗，同时降低一次综合造价，采用 高压冷水机组。本次设计冷源选用台制冷量为 的 离心式冷水机组，冷水的供水温度为，回水温度为；热源采用台制热量为 的燃气真空热水锅炉，热水的供水温度为 ，回水温度为 ，锅炉房设置于地上层。后场后勤区域冷热源设计后场后勤用房包含行政办公、职工餐厅、营业餐厅，其均为分散性小房间，考虑不同房间使用的独立性、方便性，空调冷热源采用变制冷剂流量集中空调系统，设置于层的夹层内，室外机设置导风管；空调新风选用热回收机组。其他冷热源设计消防控制中心、电梯机房等处，均预留了 独立的分体空调机的插座。室外广场独立小卖部、售票处，均预留了独立的分体变频空调机的插座。空调风系统）展厅采用全空气空调系统。气流组织为上送下回，旋流风口送风、单层百叶回风。空调设备置于前、后场层暖通空调 年第 卷增刊 空调制冷夹层的空调机房内。每个展厅设台组合式空调机组（混合段粗中效过滤段冷热盘管段送风机段（变频）及相应的回风机（变频）。送、排风机采用变频控制，过渡季节及冬季可采用大新风比到全新风工况调节运行，抵消展厅的室内冷负荷。）前厅公共区域采用全空气定风量空调系统。气流组织为侧送下回，喷口送风、单层百叶回风。空调设备置于层夹层，空调送、排风机采用变频控制，过渡季节及冬季可采用大新风比到全新风工况调节运行，抵消展厅的室内冷负荷。）后场后勤用房等分散小房间采用多联式空调系统，气流组织为上送上回。）新风系统设计：展馆部分的空调机组均设置新回风电动比例调节阀，在过渡季节可实现 以上的全新风运行；当空调机组全新风运行时，展厅开启电动排烟窗或排烟风机，以达到风量平衡效果。后场后勤用房等分散小房间选用热回收新风机组。空调季节，利用排风对新风进行预热（预冷）处理，降低新风负荷，其热回收机组的热回收效率不低于。空调水系统 空调水系统空调冷、热水系统为两管制异程式、二级泵闭式机械循环系统。冷、热源侧采用一级泵定频运行，水泵与主机设备一一对应。负荷侧采用二级泵变频运行，分为南、北、中个回路，并按回路分别设置冷、热水循环水泵。空调冷水温差比选由于会展弧长约 ，宽约 ，在制冷站和锅炉房设在负荷中心的前提下，水系统的服务半径也很大，超过 ，供回水管长达 ，造成水系统输送能耗非常大。根据 公共建筑节能设计标准 第 条的要求：系统作用半径较大、设计水流阻力较高的大型工程，当各环路的设计水流阻力相差较大时，宜按区域或系统分别设置二级泵，且二级泵应采用调速泵。而二级泵系统相对一级泵系统初投资大，控制烦琐，且能耗较高。此次设计为了最大可能地减少初投资，降低水系统的输送能耗，对系统采用温差与温差进行了对比，如表所示。表不同供回水温差的耗电量比较方案冷水机组一级泵（六用一备）二级泵（二用一备）功率合制冷量数量台 功率总功率 流量（）功率数量台总功率流量（）功率数量台总功率计温差 温差 从表可知：当冷水主机的供回水温差由 变为时，其设计工况冷水机组的 从 降为了 ，能耗增加了，共计增加 ；而对于输送系统，一级泵与二级泵合计的能耗从 降到了 ，节能率约为；比较个方案的总能耗，温差相对温差，总耗电量稍低，节能率约为。从初投资来看，供回水温差为相比，水流量减少了 ，冷水供回水管道的管径和阀门的管径均降低了挡，对于服务半径如此巨大的系统，大大节省了系统管道及阀门部件费用，减少了管廊及管井空间，从而也节省了土建造价等，大大减少了初投资费用。空调供回水系统平衡方式冷水机组和水泵的台数控制为一一对应，控制方法为负荷控制法，由回（供）水总管上设置的流量传感器和设置于供、回水总管上的温度传感器测得流量和温度，经计算后得到冷量，并与设定值比较来控制冷水机组和对应水泵投入运行的台数。二级泵采用变频调速控制，根据负荷侧最不利环路供回水管的压差控制水泵的转速，调节水泵的流量，从而调节系统的流量。综合管线设计展厅桁架内机电管线、照明灯具、旋流风口沿展厅弧形等距排列，整体成形大气美观，布置协调优美，其实景图见图。图层展厅综合管线实景图 冷却塔的选址设计该项目集中设置能源站，其冷却塔区域所需安装面积约 。会展中心冷却塔的布置有种方式，一种是融入建筑主体，一种是和主体脱开独立设置。融入建筑主体，会产生震动和噪声，并对功能房间有大的影响，而项目屋顶是大跨度钢桁架屋盖，屋面荷载无法满足，且安装操作不利又影响建筑的立面造型，故选择与主体建筑脱开，独立设置。在会展后场区域，距离建筑主体 处，设置 的独立构筑物。层设计为冷却水泵房和为冷却塔、冷却水泵服务的专用变电所，顶部放置冷却塔。外立面通过镂空格栅遮挡处理，外围再通过景观弱化场地的影响，比较巧妙地解决了功能需要和建筑造型的矛盾，实景图见图。空调制冷暖通空调 年第 卷增刊图室外冷却塔实景图 消防系统设计防排烟设计采用消防性能化设计，排烟系统的排烟量、加压送风量的选取严格依据 公司“南昌绿地国际会展中心性能化防火设计研究”报告及江西省消防局有关批文。加压送风系统无外窗封闭楼梯间，设直灌式机械加压送风系统，在每个楼梯间顶层设置个常开型加压送风口，加压送风机设在专用风机房内。排烟系统设计层、层展厅区域均分为个防火分区，面积分别为万、万左右。标准展厅及其前厅，属于高大空间，每个展厅面积约万。本次排烟设计按每个展厅个防烟分区，、层合用排烟系统，每个防烟分区设置个竖向的排烟系统，其排烟量、补风量以理论计算量和火灾模拟结果为依据，并予以综合考虑；每个排烟系统设置常闭型多叶排烟口，当任何一个常闭型多叶排烟口自动或手动开启时，通过消防控制中心，自动停止所有与消防无关的空调和通风风机的运行，启动该防烟分区内的排烟风机。消防补风采用直接对外的疏散门进行自然补风。项目总结本项目属特大型展览建筑，其节能设计尤为重要。建筑设计考虑了自然采光与自然通风；暖通设计时，注重能源站的选址，并对能源站方案进行了对比并优化，确定了大温差高压冷水机组的选型，降低了输送能耗，减少了设备及管线的投资；在输配系统和空调末端设计时，采用了大温差分区供水、变新风比和过渡季节全新风运行、分层空调、风机和水泵等变频、新风热回收、智能控制和能耗计量等节能技术。在安全、可靠、舒适的基础上，实现了降低建筑空调系统初投资，节省运行费用的目的。自然采光和通风设计庞大的展厅空间如全部采用人工照明和通风会造成很大的能源浪费，此次展厅设计大面积的玻璃墙面或天窗，利用自然采光，减少人工照明；层展厅还采用了自然通风，这些措施不仅节约了能源，也节约了展馆的运营费用。能源站的选址由于该项目建筑规模大，能源站选址时，选在后场设备用房区域，位于负荷的正中央，同时制冷机房、水泵房临近设置其专用的变配电室，以减少能耗的损失。大温差供水技术的运用通过负荷计算，该项目的冷负荷较大，对应水泵选型和空调水管设计时，其型号和管径均太大。经过经济性比较分析，设计时选用大温差的高压离心冷水机组，供回水温差控制在，锅炉供回水温差控制在，采用大温差供水。分区供水技术的运用由于该项目建筑规模大，供水半径很长，出于对节能运行和方便管理的考虑，设计时采用分区供水技术，整个输配系统分为南、北、中个回路，并按回路分别设置二级变频循环水泵。变频技术的应用）空调水泵变频技术：当空调负荷变化时，为恒定空调机组的送风温度，系统会自动调节空调机组回水管上的电动比例调节阀开度，以改变空调机组的供水流量，从而管路压力变化，系统自动调节二级循环水泵频率，改变其转速，使水泵的输出流量与空调负荷的变化规律一致，从而减少水泵输送能耗，实现水泵节能运行。）空调机组变频技术：空调机组风机均采用变频风机，使空调机组送风量能够适应服务场所空调负荷的变化规律，当末端负荷低于峰值负荷时，通过调节风机转速，减少送风量，降低风机输送能耗。排风热回收技术的应用后场后勤用房等分散小房间，设置独立的热回收新风机组，在空调工况时利用排风对新风进行预冷、预热处理，其热回收效率不低于。分层空调送风技术的应用会展中心有 的前厅，且北立面全为玻璃幕墙，能耗较大，对于高大门厅等空间，采用分层空调，减少空调能耗。为了最大限度节约能源，空调系统设计时只保证从地面开始高度内的温湿度要求，空调送风采用电动喷口，侧送风。为解决高大空间冬季地面人员活动高度附近温度偏低的问题，空调回风口均设置于低处，空调送风口使用电动可调的喷口，冬、夏季采用不同的送风角度，保证高大空间不同季节的舒适度要求。能耗计量系统设计）用水用气计量措施：空调补水、天然气用量均有统一计量表进行分类、分项计量。）用能计量措施：设置必要的仪表和计量设备；每台锅炉的供热量、每台冷水机组的制冷量、每个主环路的供热量和制冷量均单独计量；空调、通风系统设置电表计量耗电量。所有用能计量装置均具有数据通讯功能，接入 系统，同时预留与市建筑能耗监管信息系统联网条件。）控制与显示、系统监控等自动控制节能设计措施：整个空调系统采用 控制，可实现就地和远程的显示与监控，能高效准确地进行冷、热负荷分析，让空调通风设备在最佳工况运行，最大限度地降低了能源消耗。参考文献：中国建筑科学研究院公共建筑节能设计标准：北京：中国建筑工业出版社，暖通空调 年第 卷增刊 空调制冷