陳小明 凌嘯 李啟宇 羅志文
1 中國建筑五局建筑設計院
2 湖南建工集團工程設計研究院有限公司
本項目位于長沙市岳麓區(qū)梅溪湖國際新城片區(qū),總建筑面積為214694.61 m2,其中地上建筑面積為169332.33 m2,地下建筑面積為45362.28 m2。1#棟超高層1~3 層為底層商業(yè),4~55 層為住宅,建筑總高度195.2 m。2#超高層1~3 層為底層商業(yè),4~51 層為公寓,建筑總高度211.9 m。3#商業(yè)地上1~3 層。地下車庫為-1~-3 層,其中-3 層局部為人防區(qū)域。
室外設計參數(shù)表見表1[1]??照{室內設計參數(shù)具體見表2。
表1 室外設計參數(shù)表(夏熱冬冷地區(qū),長沙市)
表2 空調室內設計參數(shù)
進行逐時空調負荷計算,如表3 所示。
表3 空調負荷計算
目前,分布式能源站[2-3]已得到廣泛應用。如表4為三種空調方案的比較。
表4 空調方案比較
1#住宅和2#公寓為超高層建筑,分體空調安裝條件較差,通風百葉影響立面效果,因此1#超高層住宅和2#超高層公寓150 m 以上采用多聯(lián)機空調系統(tǒng),多聯(lián)機室外機設置于每層設備平臺。3#商業(yè)每鋪獨立經(jīng)營,獨立計費,分體空調較為適合。附近梅溪湖能源站距本項目地塊距離為1050 m,供能距離較短,且能源站已在同步建設中,因此本項目2# 超高層公寓150 m 以下樓層空調冷熱源全部由能源站提供。能源站采用“污水源+天然氣冷熱電三聯(lián)供”的復合供能方式,能源配比情況如下:夏季供冷能源配比由15%分布式+55%污水源+30%水冷組成,冬季供熱能源配比由25%分布式+10%鍋爐+65%污水源組成。
1)能源站在本項目中的應用
對于超高層建筑,集中空調系統(tǒng)的空調設備、管材等需承受較大的水靜壓,當設備、管材等的工作壓力超過2.0 MPa 時,其工程成本將大幅上升,因此合理的空調水系統(tǒng)分區(qū)將對工程的安全性,節(jié)能性,經(jīng)濟性和運行管理產(chǎn)生非常大的影響[4-5]。本工程2#超高層公寓150 m 以下(4~33F)空調冷熱源接附近能源站,換熱機房位于地下一層??照{水系統(tǒng)圖如圖1 所示。
空調水系統(tǒng)豎向分高、低共兩個區(qū):低區(qū)(4~22F)、高區(qū)(24~33F)。低區(qū)總換熱量4500 kW,選用1 套一體化水-水板式換熱器(含2 臺換熱器,3 臺水泵及控制系統(tǒng)),單臺換熱量不小于總熱量的70%。高區(qū)總換熱量2500 kW,選用1 套一體化水-水板式換熱器(含2 臺換熱器,3 臺水泵及控制系統(tǒng)),單臺換熱量不小于總熱量的70%。一次側冷水供、回水設計溫度為:5.5 ℃/12.5 ℃,二次側冷水供、回水設計溫度為:13.5 ℃/6.5 ℃。一次采暖水側供、回水設計溫度為:50 ℃/40 ℃,二次側采暖水供、回水設計溫度為:38 ℃/48 ℃。高層建筑水系統(tǒng)須滿足設備承壓能力的需要,空調水系統(tǒng)分區(qū)承壓:低空調水系統(tǒng)定壓為1.1 MPa,工作壓力1.46 MPa,試驗壓力2.0 MPa。閥門及水管承壓1.6 MPa。高區(qū)空調水系統(tǒng)定壓為1.6 MPa,工作壓力1.98 MPa,試驗壓力2.5 MPa。閥門及水管承壓2.0 MPa。
圖1 空調水系統(tǒng)原理圖
集中空調水系統(tǒng)采用雙管制,整個水系統(tǒng)采用閉式循環(huán)系統(tǒng),每個空調水環(huán)路均為同程布置。每層回水管設置靜態(tài)平衡閥,在系統(tǒng)最高點設自動排氣閥??照{供、回水總管間設置差壓旁通管,使末端設備低流量時水系統(tǒng)壓力保持穩(wěn)定??照{系統(tǒng)采用膨脹水箱定壓補水??照{分區(qū)域回水總干管及每層回水干管、每戶空調回水總管上設置能量計進行計量。
圖2 Loft 公寓下層空調布置
2#超高層公寓空調室內機的布置需與精裝緊密配合??照{室內機布置影響設備安裝及維護,室內機布置不合理會造成室內噪音超標。如圖2 和圖3 所示,為公寓Loft 室內機及風口布置。公寓每層通過新風機房內設置新風全熱回收機組,采用豎風井集中送排風,每層新風量為3000 m3/h,焓回收效率不小于65%。
圖3 Loft 公寓上層空調布置
2)多聯(lián)機系統(tǒng)在本項目中的應用
本工程2#公寓150 m 以上(35~51 層)空調冷熱源采用分層分戶設置多聯(lián)式空調,可實現(xiàn)分戶計量。室外機分層擺放在設備平臺。對于如圖4 所示,東側兩戶空調室外機處在凹槽處,造成室外機氣流短路,影響室外機正常散熱,有必要對該處空調室外機散熱進行氣流解析。
圖4 公寓35~51 層多聯(lián)機空調室外機布置示意圖
圖5 多聯(lián)機空調室外機平臺吸風溫度及速度立面圖(最不利51 層)
選取2#公寓35~51F 東側兩戶空調室外機機位進行氣流解析。根據(jù)圖5 計算結果,吸風溫度最高值為51 層機位49.11 ℃,未超過室外機的運轉極限溫度50 ℃。因此,按照本次氣流解析的外機散熱條件,設備平臺擺放的室外機在35~45、47~51 層空調機位產(chǎn)生氣流短路的可能性比較小。
1)防煙設計
由于新規(guī)《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術標準》(GB51251-2017)已于2018 年8 月1 日執(zhí)行,因此本工程根據(jù)GB51251-2017 進行防排煙系統(tǒng)設計。
1#超高層住宅(地下3 層,地上55 層),2#超高層公寓(地下3 層,地上51 層)其防煙樓梯間、合用前室、前室、避難層前室均設計機械加壓送風系統(tǒng),加壓風機設置于避難層風機房或屋頂風機房內。避難層設計機械加壓送風系統(tǒng),加壓送風量按避難層凈面積每平方米不小于30 m3/h 計算,避難層的防火窗為可開啟,有效面積不小于避難層地面面積的1%,火災時關閉,有煙時手動(或自動)開啟防火窗排煙。3#商業(yè)防煙樓梯間和前室、合用前室、消防前室均設置機械加壓送風系統(tǒng),加壓送風機設置在專用送風風機房內。防煙樓梯間內機械加壓送風系統(tǒng)的余壓值50 Pa,前室、合用前室為25 Pa。設置機械加壓送風系統(tǒng)的防煙樓梯間,在其頂部設置不小于1 m2的固定窗。靠外墻的防煙樓梯間,在其外墻上每5 層內設置總面積不小于2 m2的固定窗。機械加壓送風系統(tǒng)的設計風量按計算風量乘以1.2 倍確定。加壓送風系統(tǒng)采用管道送風,土建豎井各內壁邊預留75~100 mm 空間以便安裝管道。
2)通風、排煙設計
地下車庫均設計平時排風和火災時排煙合用系統(tǒng)。平時排風量按室內凈高3 m、5 次/h 換氣次數(shù)計算。車庫火災時排煙量按《汽車庫、修車庫、停車場設計防火規(guī)范》GB50067-2014 中表8.2.5 的規(guī)定值。負一層有直通室外車道的防火分區(qū)利用直通室外的車道自然補風外。其余防火分區(qū)均設置機械補風系統(tǒng),補風量不小于排煙量的50%且不小于排風量的80%。選用雙速柜式離心風機,平時低速運行排風,火災時切換至高速運行排煙。地下車庫設置一氧化碳氣體濃度檢測器,根據(jù)監(jiān)測到CO 實時濃度情況,對排風機進行自動運行控制。
有自然排煙條件的房間采用可開啟外窗自然排煙,自然排煙窗設置在儲煙倉以內,其有效開窗面積不小于房間面積的2%,設置在高處不便于直接開啟的可開啟外窗在距地高度為1.3 m 的位置設置手動開啟裝置。
不滿足規(guī)范自然排煙要求的,面積大于50 m2的地下室房間、面積大于50 m2的地上無窗房間、地上設有外窗經(jīng)常有人停留面積超過100 m2或可燃物較多面積超過300 m2的房間,以及長度大于20 m 的疏散走道均設置排煙系統(tǒng)。超過60 m 的商業(yè)建筑的公共走道,需在外墻或屋頂設置固定窗,布置間距不宜大于20 m,每個固定窗面積不小于1 m2。
公共衛(wèi)生間設機械排風系統(tǒng),排風量按換氣次數(shù)15 次/h 計算。配電房采用氣體滅火,設置機械排風系統(tǒng)兼作氣體滅火后通風系統(tǒng)。地下室消防水泵房、生活泵房、換熱機房、通訊設備間均根據(jù)房間換氣次數(shù)設置機械排風系統(tǒng)及補風系統(tǒng)。
地上商鋪均預留廚房排油煙支管,排油煙風管接口處設置止回閥及150 ℃防火閥,以防止煙氣倒灌及火災通過油煙支管蔓延至其他商鋪,處理后油煙濃度應小于2 mg/m3,油煙凈化處理設備及配套風機由用戶根據(jù)實際需要自行安裝。
火災時,由消防控制中心切斷除正壓送風機,排煙風機及消防補風機以外的所有空調通風電源。負一層換熱機房控制系統(tǒng)由廠家配套提供。機房高效節(jié)能優(yōu)化控制系統(tǒng)招標確定后由供應商完成的二次深化設計。
換熱機房設備聯(lián)鎖功能:
a)循環(huán)水泵啟動后,一次網(wǎng)的電動調節(jié)閥才能開啟,異常停電或循環(huán)泵異常停止,實現(xiàn)關閉一次網(wǎng)電動調節(jié)閥,同時發(fā)出報警信號。
b)水泵啟停及連鎖機組啟動時:管道上電動閥-水泵。停機時,次序反之。
任何一臺水泵均可由時間程序,遠控及現(xiàn)場手動啟動。對空調供,回水溫度及壓差設計控制裝置。同時對設備設計監(jiān)測和故障報警裝置監(jiān)測設備的運行。風機盤管的表冷器出水管上均安裝電動兩通閥,室內控制面板設三速開關,在室內溫度達到要求時停止風機運轉并聯(lián)動關閉電動兩通閥。新風機組,風機等設備自帶控制箱。通風系統(tǒng):通風系統(tǒng)的啟??刂?。風機運行狀態(tài)顯示,故障報警。
本工程屬于超高層建筑,需要根據(jù)實際情況,選擇適合的冷熱源類型。多聯(lián)機系統(tǒng)從安裝到調試、計費較為便捷,設計時需避免在過深凹槽處布置多聯(lián)機室外機,當多聯(lián)機室外機組散熱很好的情況,多聯(lián)機是一種可靠、靈活的空調系統(tǒng)。對于超高層公寓接能源站系統(tǒng),從空調水系統(tǒng)分區(qū)、空調系統(tǒng)計費、新風設計、Loft 公寓室內機布置等各方面均需加大研究,從而保證整個空調系統(tǒng)能高效、穩(wěn)定的運行。