胡先芳 周敏銳 雷建平 陳焰華

中信建筑設(shè)計(jì)研究總院有限公司

1 項(xiàng)目概況

1.1 建筑概況

項(xiàng)目位于珠海市橫琴新區(qū)，總建筑面積約18.3 萬(wàn)m2，建筑高度約為333m，地下四層（主要為設(shè)備用房及車(chē)庫(kù)），地上68 層，其中1 至3 層為配套會(huì)展，4 至45 層為甲級(jí)寫(xiě)字樓及配套會(huì)所，46 至54、56 至68 層為商務(wù)公寓，55 層為避難兼設(shè)備層。商務(wù)公寓均為一層八戶(hù)（兩種戶(hù)型，其中1、3、5、7 戶(hù)型套內(nèi)面積為120 m2，2、4、6、8 戶(hù)型套內(nèi)面積140 m2），其中每戶(hù)有一個(gè)設(shè)備陽(yáng)臺(tái)，位于建筑平面凹槽內(nèi)，各戶(hù)平面布置如圖1 所示。

圖1 商務(wù)公寓平面布置圖

1.2 空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)

珠海市位于北緯21.48°，東經(jīng)113.03°，夏季室外計(jì)算干球溫度為33.7 ℃，濕球溫度27.5 ℃，東南季風(fēng)，室外平均風(fēng)速2.1 m/s，屬于夏熱冬暖地區(qū)，空調(diào)系統(tǒng)主要考慮夏季制冷，室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度26 ℃，相對(duì)濕度60%，通過(guò)負(fù)荷計(jì)算，各戶(hù)負(fù)荷統(tǒng)計(jì)參見(jiàn)表1 所示。

表1 各戶(hù)冷負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表

2 多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 室外機(jī)布置方案

分析項(xiàng)目周邊能源現(xiàn)狀和后期運(yùn)行管理需求，空調(diào)系統(tǒng)采用分戶(hù)變頻多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)，結(jié)合各戶(hù)平面布置，多聯(lián)機(jī)室外機(jī)擺放位置有以下三種方案：

方案一：室外機(jī)均布置于各戶(hù)陽(yáng)臺(tái)上（位于凹槽內(nèi)），如圖2 及圖3 所示，便于后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)，缺點(diǎn)是由于陽(yáng)臺(tái)位于凹槽內(nèi)，可能會(huì)有散熱不良造成機(jī)組無(wú)法開(kāi)啟的風(fēng)險(xiǎn)。

圖2 多聯(lián)機(jī)室外機(jī)布置平面圖

圖3 多聯(lián)機(jī)室外機(jī)布置立面圖

方案二：室外機(jī)集中布置于55 層設(shè)備層和69 層屋面，沒(méi)有散熱風(fēng)險(xiǎn)，但冷媒管過(guò)長(zhǎng)，衰減大，且因?yàn)闄C(jī)組集中布置，噪音比較大，影響附近樓層的居住舒適性。

方案三：將方案一和方案二進(jìn)行綜合考慮，一部分室外機(jī)設(shè)置于陽(yáng)臺(tái)，另一部分設(shè)置于設(shè)備層和屋面。

1 號(hào)房朝向西南側(cè)且兩面玻璃幕墻，屬于最不利戶(hù)型，計(jì)算負(fù)荷為23.14 kW，采用方案一對(duì)1 號(hào)房的散熱狀況進(jìn)行模擬。

如果采用方案一，從圖4 可以看出，因排風(fēng)熱氣流貼附效應(yīng)，下層熱氣流上升，室外機(jī)側(cè)熱氣流聚集在凹槽內(nèi)，不能及時(shí)散開(kāi)從而形成了熱空氣膜，縮短了室外機(jī)排風(fēng)距離，室外機(jī)存在氣流短路，熱氣倒吸情況，散熱情況隨著樓層的增加逐漸惡化。從圖5 可以看出，在室外干球溫度33.7 ℃的情況下，隨著樓層的增高，多聯(lián)機(jī)室外機(jī)進(jìn)風(fēng)溫度逐漸升高，當(dāng)樓層高于51 層時(shí)，進(jìn)風(fēng)溫度已高于室外機(jī)安全運(yùn)行的極限進(jìn)風(fēng)溫度50 ℃，此時(shí)室外機(jī)已不能正常工作[1]。

圖4 多聯(lián)機(jī)室外機(jī)散熱模擬云圖

圖5 1 號(hào)房不同樓層多聯(lián)機(jī)室外進(jìn)風(fēng)溫度模擬值

如果采用方案二，考慮冷媒管長(zhǎng)度衰減，采用就近布置原則，將46～61 層室外機(jī)布置在55 層設(shè)備層，62～68 層室外機(jī)布置在屋面層。55 設(shè)備層需布置的室外機(jī)總臺(tái)數(shù)為120 臺(tái)，因設(shè)備層外圈面積限制，120 臺(tái)已超出設(shè)備層可布置室外機(jī)數(shù)量上限（80 臺(tái)），且最不利冷媒管當(dāng)量長(zhǎng)度為64.2 m，已超過(guò)50 m，冷量衰減較大。

綜合上述對(duì)方案一和方案二的分析，室外機(jī)布置采用方案三：46～51 層室外機(jī)布置在本層各戶(hù)的陽(yáng)臺(tái)上。52～61 層室外機(jī)布置在55 層設(shè)備層，室外機(jī)總臺(tái)數(shù)為72 臺(tái)，最不利冷媒管長(zhǎng)度為45.2 m。62～68 層室外機(jī)布置在大屋面上，室外機(jī)總臺(tái)數(shù)為56 臺(tái)，最不利冷媒管長(zhǎng)度為46.6 m。多聯(lián)機(jī)室外機(jī)布置詳表2 所示。

表2 多聯(lián)機(jī)室外機(jī)布置方案

2.2 冷媒管、凝結(jié)水管及配電系統(tǒng)方案

1）46～51 層室外機(jī)布置在本層各戶(hù)的陽(yáng)臺(tái)上，冷媒管就近接至戶(hù)內(nèi)室內(nèi)機(jī)，各戶(hù)陽(yáng)臺(tái)上設(shè)置冷凝水集中排放立管，空調(diào)室外機(jī)、室內(nèi)機(jī)為單獨(dú)回路配電，用電取自戶(hù)內(nèi)配電箱；

2）52～61 層室外機(jī)集中布置在55 層設(shè)備層，各戶(hù)陽(yáng)臺(tái)上設(shè)置冷凝水集中排放立管，各戶(hù)冷媒管通過(guò)設(shè)置在核心筒內(nèi)的冷媒管井集中布置，按照距離最短原則分別接至55 層對(duì)應(yīng)的室外機(jī)?？照{(diào)室外機(jī)、室內(nèi)機(jī)為單獨(dú)回路配電，用電均取自各戶(hù)配電箱，室外機(jī)配電線(xiàn)和控制線(xiàn)分別通過(guò)設(shè)置在核心筒內(nèi)的強(qiáng)弱電井接至戶(hù)內(nèi)，為防止外界因素對(duì)弱電控制線(xiàn)路產(chǎn)生干擾，控制線(xiàn)采用屏蔽材料進(jìn)行包裹。在后期安裝的過(guò)程中，應(yīng)按照各戶(hù)門(mén)牌號(hào)對(duì)室外機(jī)、冷媒管、供配電線(xiàn)路、控制線(xiàn)路進(jìn)行編號(hào)，以防止在安裝過(guò)程中室內(nèi)外機(jī)匹配錯(cuò)誤，并便于后期檢修。

3）62～68 層室外機(jī)布置在大屋面上，冷媒管、凝結(jié)水管及配電系統(tǒng)同52～61 層。

綜上可知，項(xiàng)目多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)用電均取自各戶(hù)戶(hù)內(nèi)配電箱，用電計(jì)量到戶(hù)，不存在費(fèi)用分?jǐn)倖?wèn)題，便于后期運(yùn)維管理。

3 新風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

項(xiàng)目外立面均為玻璃幕墻，為保證外立面效果，且避免新排風(fēng)短路，新風(fēng)取風(fēng)點(diǎn)設(shè)置于55 層設(shè)備層和屋面，采用集中+分散的新風(fēng)送風(fēng)模式。集中新風(fēng)由設(shè)置在55 層設(shè)備層和屋面的組合式新風(fēng)處理機(jī)組（帶初中效過(guò)濾段）集中處理后，通過(guò)核心筒內(nèi)的新風(fēng)豎井送至各樓層電梯廳，電梯廳與回廊直接相連，新風(fēng)通過(guò)回廊送至各戶(hù)室內(nèi)。為保證回廊凈高，回廊內(nèi)不設(shè)置新風(fēng)管。戶(hù)內(nèi)新風(fēng)系統(tǒng)采用小型新風(fēng)換氣機(jī)，新風(fēng)直接取自回廊，排風(fēng)排至設(shè)備平臺(tái)（陽(yáng)臺(tái)凹槽處）。

3.1 集中新風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

各層公共區(qū)電梯廳內(nèi)設(shè)置空調(diào)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)參數(shù)為干球溫度27 ℃，相對(duì)濕度70%，露點(diǎn)溫度20.9 ℃，新風(fēng)送風(fēng)參數(shù)需保證送風(fēng)口不結(jié)露，最低送風(fēng)溫度應(yīng)比電梯廳內(nèi)露點(diǎn)溫度高1.5 ℃，即新風(fēng)最低送風(fēng)溫度為22.4 ℃。將集中新風(fēng)處理至電梯廳空調(diào)設(shè)計(jì)狀態(tài)點(diǎn)等焓線(xiàn)，送風(fēng)參數(shù)為：干球23.3 ℃（高于22.4 ℃，新風(fēng)口外表面不會(huì)結(jié)露），相對(duì)濕度95%，露點(diǎn)溫度為22.4 ℃（低于室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度27 ℃，內(nèi)表面不會(huì)結(jié)露），焓值67.8 kJ/kg，集中新風(fēng)處理過(guò)程詳圖見(jiàn)圖6 中的W-L過(guò)程線(xiàn)。

圖6 集中新風(fēng)經(jīng)表冷處理過(guò)程圖

3.2 分散新風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

各戶(hù)室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度26 ℃，相對(duì)濕度60%，采用戶(hù)式小型新風(fēng)換氣機(jī)，新風(fēng)直接取自回廊，當(dāng)集中新風(fēng)經(jīng)過(guò)處理時(shí)，各戶(hù)新風(fēng)換氣機(jī)取風(fēng)溫度為公共區(qū)設(shè)計(jì)溫度27 ℃（70%），略高于戶(hù)內(nèi)設(shè)計(jì)溫度26 ℃，新風(fēng)取風(fēng)焓值67.8 kJ/kg，高于戶(hù)內(nèi)設(shè)計(jì)焓值58.8 kJ/kg，對(duì)不同熱回收方式的極限熱回收率進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果詳表3，從表中可以看出在設(shè)計(jì)狀態(tài)點(diǎn)下，全熱回收熱回收量遠(yuǎn)高于顯熱回收，因此本項(xiàng)目采用全熱回收型新風(fēng)換氣機(jī)[2]，戶(hù)內(nèi)新風(fēng)處理過(guò)程詳圖6 中的N’-S 過(guò)程線(xiàn)。當(dāng)集中新風(fēng)不經(jīng)表冷處理時(shí)，戶(hù)內(nèi)新風(fēng)處理過(guò)程詳圖7 中的W-S 過(guò)程線(xiàn)。

圖7 集中新風(fēng)不經(jīng)表冷處理過(guò)程圖

表3 不同熱回收方式極限熱回收率

項(xiàng)目選型設(shè)備熱回收效率不低于55%，新風(fēng)入口設(shè)置靜電過(guò)濾器，新風(fēng)機(jī)組吊裝在設(shè)備平臺(tái)上空（陽(yáng)臺(tái)凹槽處）。

3.3 新風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行與計(jì)量方案

從表3 可以看出，當(dāng)公共區(qū)（回廊和電梯廳）空調(diào)開(kāi)啟時(shí)，集中新風(fēng)經(jīng)表冷器處理后送至公共區(qū)，此時(shí)戶(hù)內(nèi)新風(fēng)換氣機(jī)極限熱回收率（理論值）為30.8%，考慮換熱損失和機(jī)器漏風(fēng)，實(shí)際熱回收率約為20%（圖6中N’-S 處理過(guò)程）左右，回收量過(guò)小，扣除熱交換器送、排風(fēng)機(jī)自身功耗，并不節(jié)能[3-4]，因此新風(fēng)換氣機(jī)運(yùn)行方式如下：

1）制冷季公共區(qū)空調(diào)開(kāi)啟，集中新風(fēng)經(jīng)過(guò)表冷處理時(shí)，戶(hù)內(nèi)新風(fēng)換氣機(jī)送風(fēng)側(cè)采用旁通直接送至室內(nèi)，排風(fēng)側(cè)風(fēng)機(jī)關(guān)閉，送排風(fēng)不進(jìn)行熱交換。各戶(hù)通過(guò)設(shè)置于衛(wèi)生間的排氣扇進(jìn)行排風(fēng)，維持風(fēng)量平衡。

2）制冷季公共區(qū)空調(diào)不運(yùn)行，集中新風(fēng)未經(jīng)過(guò)表冷處理時(shí)，戶(hù)內(nèi)新風(fēng)換氣機(jī)送、排風(fēng)側(cè)風(fēng)機(jī)均開(kāi)啟，送排風(fēng)進(jìn)行熱交換，新風(fēng)經(jīng)熱回收后送至戶(hù)內(nèi)。

3）過(guò)渡季節(jié)，室外新風(fēng)溫度及焓值低于室內(nèi)，集中新風(fēng)不經(jīng)過(guò)表冷處理，直接送至公共區(qū)，此時(shí)戶(hù)內(nèi)新風(fēng)換氣機(jī)運(yùn)行方式同。

分散新風(fēng)系統(tǒng)（新風(fēng)換氣機(jī)）配電取自各戶(hù)室內(nèi)配電箱，單獨(dú)回路，分戶(hù)計(jì)量，不存在能耗分?jǐn)倖?wèn)題。集中新風(fēng)系統(tǒng)耗能按照總量計(jì)量、面積分?jǐn)偟脑瓌t進(jìn)行收費(fèi)，可計(jì)入物業(yè)管理費(fèi)集中收取。

4 空調(diào)設(shè)備的消聲與隔振

4.1 多聯(lián)機(jī)室外機(jī)消聲與隔振

46-51 層多聯(lián)機(jī)室外機(jī)布置在各戶(hù)設(shè)備陽(yáng)臺(tái)上，設(shè)備與槽鋼基礎(chǔ)之間設(shè)置橡膠減振墊，外機(jī)靠室內(nèi)側(cè)（背部）設(shè)置消音格柵，室外機(jī)頂部采用阻抗復(fù)合型消音導(dǎo)風(fēng)筒。

52-61 層多聯(lián)機(jī)室外機(jī)集中布置在避難兼設(shè)備層外圈，室外機(jī)布置區(qū)同避難區(qū)之間采用墻體進(jìn)行分隔，地面采用浮筑樓板，室外機(jī)頂部采用阻抗復(fù)合型消音導(dǎo)風(fēng)筒。

62-68 層多聯(lián)機(jī)室外機(jī)集中布置在屋面上，室外機(jī)頂部設(shè)置消音導(dǎo)風(fēng)筒，室外機(jī)布置區(qū)四周采用消音屏障進(jìn)行隔聲處理，消音屏障頂標(biāo)高不低于導(dǎo)風(fēng)筒頂標(biāo)高[5-6]，地面采用浮筑樓板，設(shè)備基礎(chǔ)采用槽鋼基礎(chǔ)。

4.2 新風(fēng)系統(tǒng)消聲與隔振

集中新風(fēng)系統(tǒng)的組合式新風(fēng)處理機(jī)組布置在設(shè)備層和屋頂層的空調(diào)機(jī)房?jī)?nèi)，機(jī)房地面采用浮筑樓板，機(jī)組與混凝土基礎(chǔ)之間采用金屬?gòu)椈蓽p震器，新風(fēng)機(jī)組進(jìn)出風(fēng)管設(shè)置雙級(jí)消聲器，消聲器靠機(jī)房隔墻安裝，空調(diào)機(jī)房外墻內(nèi)貼吸音棉（采用穿孔板進(jìn)行保護(hù)），厚度不小于80 mm，做法詳圖8。

圖8 吸音墻面做法

分散新風(fēng)系統(tǒng)的新風(fēng)換氣機(jī)吊裝在各戶(hù)設(shè)備陽(yáng)臺(tái)上，采用金屬?gòu)椈蓽p震吊架，新風(fēng)換氣機(jī)外貼消音棉（做法詳圖9 所示），采用無(wú)刷直流電機(jī)，送風(fēng)管上設(shè)置孔板消聲器。

圖9 新風(fēng)機(jī)外貼消聲棉做法

5 結(jié)語(yǔ)

隨著多聯(lián)機(jī)空調(diào)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，多聯(lián)機(jī)+新風(fēng)系統(tǒng)這種空調(diào)形式在高層建筑中得到日益廣泛的應(yīng)用,并逐漸改變了高層建筑的空調(diào)設(shè)計(jì)方式問(wèn)題。本文結(jié)合某超高層公寓多聯(lián)機(jī)+新風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，分別從室外機(jī)布置方案、冷媒及配電系統(tǒng)方案、新風(fēng)系統(tǒng)方案、隔振及降噪方案出發(fā)，對(duì)該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題進(jìn)行了深入探討，可為同類(lèi)項(xiàng)目設(shè)計(jì)提供一定借鑒和參考。