上海高层建筑空调设计新方法

上海高层建筑空调设计新方法关于空调平面分区概况本前提——平面分区。所谓平面分区主要有两层含义：①根据负荷状态下的不同进行分区。东区、西区、南区、北区，以利分别单独控制；但是应用得更多的是按冬季室内负荷性质不1台代表该区温度的温度传感器来控制该区的温度。对此，部分国家的空调设计节以有规范中还明确地规定了这种分区的最大面积的限值。关于这一点，其实也是很容易理解的。如果一个很大的空间仅由1台装在某处的温度流组织和各个局部负荷的差异，对此，这里不打算进行评述，下面拟着重讨论内区和周边区的问题。1幢大楼标准层平面一般至少得有500-1000m2，其进深少则几米，多则十几米。经验表明，紧邻外墙、外穿没有供暖要求。非但如此，现有的现代化大厦的使用实践经验表明，随着办公设备的迅速进步，室内使用的自动化办公设备的种类和数量愈来愈多，如计算机、复印机、打印机、文件以热的形式散发出来。另外，现代化大厦室内照明的照度标准也远远高于一般常规建筑。这样大功率的照明灯具显然也是化至于周边区和内区的具体划分方法，大致是把距周边外围护结构内表面3-5m的这一区这一层意义上来主产，采用如此分区的空调工程的中央空调水系统必须是四管制。空调风系统种水—空气方式更为成熟、适用和经济有效的空调方式。一、变风量空调方式的应用大、面积大、内装修讲究、隔间的分隔要求能灵活多变。对于这类建筑，过去一直难于找到很口积灰堵塞等等。这种种因素都会导致凝结水的滴漏并污染吊顶。另外，办公楼开间大，其适应隔间的调整。基于上述种种因素的考虑，现在有些高级办公楼的空调工程已决定摆脱风机盘管系统，按笔者的分析与归纳，这一系统具有一个很明显的特征，即系统的层次清楚。概括起来系统，其送风量可根据送风干管内的静压传感器进行自动调节。另外，其送风温度可由1这种系统的优点主要表现在如下几个方面：a.用全空气方式取代了水—空气方式的风机盘管，从而从根本上杜绝了凝结水滴漏的可能态，并且可节能。无关，即使要改变送风口位置，也只需调整送风软接管的走向即可。当然，这种系统也有其不足之处。首称，在冬季，由于内区需供冷，周边区需供暖，周边区的一次风需要冷却后再进行加热，这显然构成了能源的浪费。其次，在多数情况下，其造价要高于一般的风机盘管系统。二、双风机的全空气式系统在上海较早建成的一些高层办公大楼里，现在反映比较普遍的一个主要问题就是新鲜空主要表现在以下几方面：a.在设计之初，虽然设计师在设计中也都按规定的标准考虑了必要的新风量；另外，卫生间也按规范要求的换气次数设计了排风。这样的设计看似一切均按规范进行，并无什么不作环境。机房内的负压吸入。这样的做法，省事倒是省事，然而，实际效果却令人遗憾。说起来，设数有经验的设计单位在设计文件中往往都宣称须要用的是全空气变风量方式。但实际上采用的却是所谓的“变风量空调机组”。其实，这种变风量空调机组在功能上与风机盘管类似，节能运行和充足的新风要求的。来。分程控制的特点是靠执行机构上的定位器(电子式或气动式)预设的信号响应范围(电压或气压值范围)，来确保各调节机构(如联动的新风和排风阀F1、F2，加热阀V1和冷却对室内温度传感器设定值进行自动再调。新风阀F1和排风阀F2(还有与之联动，但作用相反的回风阀F3)在过渡季根据室内热计节能规范中必有的非常重要的一条。加拿大1995年国家空调工程设计节能规范对非居住建筑空调系统的节能经济运行的相应规范条文是这样记述的：除用于公寓、旅馆、汽车旅馆之外的，风量在1200l/s(4320m3/以求减小机械供冷的能耗:1、直接利用室外空气供冷(新风节能运行系统)a.直接利用室外空气以降低机械供冷能耗的系统。在采用新风与回风混合的过程中应能使室外空气取用量达到100%的程度，以获得室内空调所需的进风温度。b.在如上所述的系统中应设有自动控制装置以使当室外空气温度高于回风温度，或者当室外空气值大于回风空气值时，能自动地把新风量控制在满足室内空气品质要求的最小限c.除下述情况(即直接膨胀式系统，为避免因新风取用量过大而导致融霜的情况)外，在如上述各条文中规定的系统设计条件下，应能在即使机械供冷装置已准备妥当随时可用的情况下，也可做到使新风和回风混合后的温度尽可能接近室内空调所需的送风温度。2、间接利用室外空气供冷(水侧节能运行系统)关于第2种新风供冷能力的利用方法这里暂不讨论，拟留在后面论及水系统时再予评另外，说来十分有趣，而且也很值得引起注意的是，在美国加州1991年的空调设计节。建的豪华大厦中对这一点怎么强调也不过分。一方面可满足关于新风供冷的节能经济运行的要求；另一方面又可随时自动保持系统新风和排风之间的平衡，确保最小新风量的导入。的系统，甚至某些新建的高层办公大楼塔楼部分也开始出现采用这种系统的动向。例如，本市正在建筑中的某一超高层办公楼的设计方案是通过国际设计招标，由德国一方式结合采用降温吊顶(CoolingCeiling)方式。空用乙二醇溶液循环装置对排风的废热进行回收利用。近年来，国外基于节省热媒输送能耗，推行大温差小流量系统。对于空气介质而言，这类系统便是大温差的低温送风系统。具体的做法是有时用5℃的低温水，有时也可用7℃的通常冷水把空气处理到10℃左右，作为一次风送入风机混合箱与回风混合，稍升温后送入室内；也可直接通入变风量末端装置，以诱导室内空气与之混合，迅速减少送风温差。低温有利于高层建筑层高的有效利用；③有利于降低室内相对温度，改善舒适度。如今在上海采层建筑，也有像在建的上海儿童医学中心这类高标准的现代化医院建筑。四、置换式通风空调系统置换式通风空调不同于通常的混合式空调方式，主要表现在如下几点：区，形成有利于改善工作区的空气品质。高了排风和回风温度，可节省夏季运行能耗。风自然供冷的潜力，延长了其节能经济运行的周期，从而可更加缩短全年机械供冷的时间，进一步增大了节能效益。视作难题的中庭空调，可获得独特的效果。将在我国为人们所广泛接受。这是日本一家设计公司在上海某高层建筑设计方案国际招标活动中标投标书中所提出即为其提出的为少数几间高级领导人办公室采用的新式空调装置。据称，这是一种独立式超备显然包括制冷机、风机、加热器(电加热)。据称，它既看不到，也不需要在现场进行外水侧节能运行系统——室外空气供冷的间接途径统的节能经济运行的条文中，只着重讨论了直接利用室外空气供冷(新风节能运行系统)的节能方式，对于另一种间接利用新风供冷的方法未能涉及，现在此展开讨论。1有关条文的引述在加拿大的国家空调工程设计节能规范相关条文的后续部分(间接利用室外空气供冷—水侧节能运行系统)是这样规定的：供冷能耗的系统，应能在室外空气湿球温度等于或低于7℃的情况下，为冷却送风空气承担系统预期的全部供冷负荷。空气干球温度等于或低于10℃的情况下，为冷却送风空气承担预期的全部供冷负荷。2个人的见解的空调水系统必须作出某些适应性的改变才行。这种改变可以举出如下几种：a.过渡期和冬季，利用大楼新风系统的鹇风冷空气对冷冻水的回水进行预冷却。如图8所示的空调冷冻水系统是如今北美设计公司在国同人承接的某些高层建筑空调工程设计中常见的一种节能方法。图中所示为全楼共用的一套中央集中供新风系统中的新风据其示意图与功能，按笔者本人的理解对这一方式作出相应的剖析。笔者以为图中的前置换例如，在冬季(当室外低于10℃)时，切换阀3置于下方通路。冷冻水先后依次通过冷的节能效益。与此同时，低温新风经与相对较高温度的冷冻水回水换热后，得以加热，从而节省了这部分新风加热所必须的外部供热量，这显然可为系统的冬季运行提供双重的节能。进风参数。交换，直接到达前换热器1。显然，这时水与室外进风空气之间的温差已大大减小，但仍可在不同程度上获得部分预冷效果。看，这一节能效应尚远远不能满足规范的要求，因为后者要求新风供冷应能承担预期的全部b.采用风冷式冷水机组的一种派生型带预冷却的机组这种机组的工作原理示于图9。这一利用方式的缺点是，在平时(夏季)不利用室外空冷冷凝器可与预冷盘管同时工作，不必相互排斥，必须切换使用。c.利用制冷系统冷却系统冷却水的密闭式冷却塔进行室外空气供冷0所示即为这一方式的工作原理图。在这一系统中是利用机械制冷系统中的冷却水冷却设备——密闭式冷却塔，来实现冬季对自然冷源——室外空气的利用。显然，在这里，℃低于0℃的室外气温下正常运行，系统中需充以乙二醇溶液不冻液。闭式冷却塔价格虽然十分昂贵，但随着制泠系统对冷却水水质要求的提高，在不少场合下其然供冷节能的效益，其普遍推广应用的前景将更趋光明。d.利用板式热交换器的节能运行方式如图11所示的这一方式基本上与上述利用密闭式冷却塔的方式相类似，只不过在这里变流量系统制技空调工程设计节能规范中对此均有相应的明确的条文规定。例如，美国ASHRAE/IES90.1-19系统负荷的变化自动地调节开度或逐级开启和关闭，系统应能将流量降低到设计流量的50%或以分段控制或泵的特性控制等。”上述条文的规定是十分有道理的。一味追求变速传动控制(如变频控制)，初次投资很量计测得的流量减少到一台二次泵的流量时，便停开一台二次水泵。关于“三次泵”的应用个非正式命名。实质上，它是指装在某些空调换热器(冷却器、加热器)前用于系统循环的水泵。三次泵的典型连接方式应用原理示于图13。这一技术在我国却不为人们所理解，往往会被经手人员取消。与之对应的传统的三通调节阀接管方式示于图14。比较两者不难看出，其间一个最大的区别在于前者可使子系统内保持恒定系统。a.改善子系统的水力工况和循环；bc.改善三通调节阀的运行条件。以致阀前后压差超过了允许的限度所致。其实，水系统中水泵的扬程尚属常规，仅只0.25-0.3Mpa，基本上为克服系统阻力所必须。另外一次则是去年上海博物馆空调工程的调试。所许限度小)，以致阀门无法关闭。这种种现象表明，我们过去通常习惯的设计手法不是没有问题的。采用三次泵的做法无疑会大大改善三通调节阀所赖以正常运行的水力工况，因为三次泵的特性可完全针对所在子系统(盘管、调节阀)的水力状况进行选定。种更简化的采用变频调速型三次泵代替三通阀与定流量型三次泵的组合型图式(图15)。这种关于空调水系统的垂直分区考虑到标准型冷水机组、空调器中的热交换器以及阀门、管配件对水静压的承载能力，分区。为此，所有冷水机组、空调器、阀门管件均按高静压承载能力作特殊订货。美方专家成3统所有设备和管件的承载能力，荷时，3个系统的冷水机组都要在低负荷下运行；另外，在管理上也增加了不少麻烦，因为大温差、小流量的冷冻水系统一系列论文报告，对该项技术作出了肯定性的结论。t差、低温出水的离心式冷水机组。冷冻水系统采用大温差、小流量的好处主要在于：b.减小管道截面尺寸，降低管道造价。c.可减小管井截面积，减小敷设管道所需空间。d.减小管道供冷时的沿程传热损失。e.提高回水温度，为冬季和过渡期实现新风空气供冷扩大了利用的潜力。另据日本的实验研究，采用大温差、小流量的冷水系统后，即使是把全部10℃的温差完全落实在一级(图8所示为二级冷却)冷却器上，对其空气侧的供冷性能影响也并不大，基本上可不必因此而另订标准，加大换热面积。大温差、小流量的冷却水系统的冷却水系统设计一般都是取进、出水温度为32℃和37℃，冷却水温差为△t=5℃，上海地区也是如此，这几乎也成了几十年不变的常规。但是，近年来北美国家设计公司在上海的某些新建高层建筑中提出了加大冷却水系统供、回水温差的节资、节能、使用数量及其占地面积。这一点对于超高层建筑塔楼屋面面积为有限的情况下是十分有意义高及相应能耗的增加。但是，必须指出的是，冷却塔出水水温度32℃只是全年中仅有的少能耗的一失一得，平衡之后的结果应该是不言而喻的。，上部排风的安排。利用双层中空地板风口进风的自然对流通风的节能方式物的剖面及自然通风示意图。建筑物中间是一个贯通全楼上下的中庭，各层地板均作成中空的夹预冷及“个人空调