浅述珠海横琴天沐琴台项目空调系统设计

总结;并对空调水系统的系统形式及水力平衡情况进行探讨总结。

關键词 建筑配合;空调系统;水力平衡;设计体会

1 项目概况

天沐琴台项目（效果图见图1）位于珠海横琴新区天沐河中心人工岛，项目用地面积68664.70㎡，总建筑面积约236162.84㎡，建筑高度为69.9m，建筑地上16F，地下2F。该商业综合体包含产业办公、酒店服务、商业休闲、会议会展、游艇俱乐部、游艇码头等功能。同时在项目中有市政桥梁（双双桥）穿越本项目地块。酒店建筑面积约23652㎡，办公建筑面积约29313㎡，会议展示中心建筑面积约21375㎡，商业建筑面积约34000㎡，游艇俱乐部建筑面积约3878㎡，城市展览馆建筑面积约10614㎡，影院建筑面积约1800㎡。

2 系统设计

2.1 冷热源设计

横琴新区多联供燃气能源站及区域供冷供热系统为横琴岛的基础配套设施，本项目空调冷热源就由多联供燃气能源站提供。根据区域供冷供热系统管线的规划位置确定项目的冷、热水换热机房的设置区域。濠江路区域供冷管道（DN500）沿河底敷设接入项目北侧阀门井，香江路区域供热管道（DN200）沿河底敷设接入南侧阀门井，管道管顶至河底的覆土埋深不低于1m。以就近接入的原则，冷水换热机房设置在地下一层中央设备区的北侧，热水换热机房设置在南侧。

区域供冷系统提供一次侧冷水（4/12℃），区域供热系统提供一次侧热水（95/60℃）。通过设置在换热机房内的板式换热器为建筑各功能区空调系统夏季提供6℃的冷水，回水温度为13℃;冬季提供60℃的热水，回水温度为50℃。珠海位于夏热冬暖地区，从提高舒适度考虑，仅酒店及游艇俱乐部冬季空调供热。

另区域供热系统为项目生活热水（一次水接至容积式换热器）及泳池恒温系统（一次水接至板换）提供一次侧热源。锅炉房设置2台0.7MW的燃气常压热水锅炉作为酒店生活热水备用热源（一次侧）。酒店洗衣房蒸汽耗量约850kg/h，由两台 1.0T/h的燃气蒸汽锅炉提供（其中一台备用）[1]。

2.2 末端系统设计

（1）空调风系统设计

展览、宴会厅、多功能厅、影院等大空间采用定风量一次回风式全空气空调系统。在过渡季节全空气系统采用全新风运行方式，或最大新风比70%运行。办公、客房、商业等房间采用风机盘管加新风系统，新风机组设置在设备层或各层机房。各空调区域均设置排风系统，保证空调区域风量平衡。

酒店泳池采用泳池专用除湿热泵空调机组消除室内余热余湿，池岸区设置地板辐射供暖系统，以提高热舒适性。

（2）空调水系统设计

建筑各功能区均单独设置板式换热器、循环泵和补水定压装置。空调冷、热水系统为一次泵变流量系统。酒店及游艇俱乐部的空调水系统采用四管制;其他功能区空调水系统采用两管制。

办公加班空调、商业24h营业空调、会议展示中心空调（小规模展示时）根据功能需求均设置小功率循环泵（按15%系统水流量设置）。

酒店、会展、商业区域均采用主干管同程，立管异程式系统;办公、城市展览、影院及游艇俱乐部采用异程式[2]。

3 设计体会

3.1 解决建筑配合难题，空调系统量身设计

天沐琴台位于天沐河中央的人工岛，造型像一把横过来的古琴，为了完美展示出建筑的造型美感，建筑专业要求主楼两侧立面不设置百叶，这无疑给空调、防排烟的设计提出了难题。

主楼4～8F为办公，9F～16F为酒店客房，8F与9F之间建筑设置高度为2.2m的设备转换层（层高较低），主楼顶部为设备平台。显然，无论是空调系统的新风口、排风口，还是防排烟系统的进风口、排烟口都需设置百叶与室外相通。主楼能设置百叶的部位只有琴身顶部弧形“蟒纹”造型的金属网格区域，如图2所示。主楼宽约28.9m，可开设百叶的“蟒纹”造型宽约10.6m。

在设备夹层的两端“蟒纹”造型处各开设25平的防雨百叶作为取风口，主楼顶部设备平台的 “蟒纹”造型作为排风（烟）口，如图3所示。在设备转换层设置4台6000cmh的新风机，为酒店客房提供新风，新风主风管连接至客房竖向风井。酒店客房风、水系统均按竖向布置。

设备转换层主要用于酒店部分的设备布置、管线转换、布置主楼区域的加压送风机组，为节省高度，加压送风机拆分成2台风机并联使用。办公区新风总量较大，设备转换层层高受限，不便采用新风集中处理，新风机组集中设置的方式。

除此之外，办公非运营方整体持有自用，为分隔出租，业主较多，平时非满负荷运行为常态。当只有部分用户使用时，集中新风机组即使设置变频风机和自控系统，也较难合理匹配不同状况的新风使用情况。故办公只在设备转换层设置新风井及百叶，通过竖向新风井化整为零，每层按防火分区设置新风机组。此方式各新风机负担的办公面积适中，风量合理，噪声较小。管理运营也更方便灵活，当个别新风机故障维修时，不影响其他区域，并且可分层、分区域计量。

主楼高度69.9m，超过50m，排烟系统应竖向分段独立设置。办公、酒店的排风、排烟系统按业态单独设置，办公的排风、排烟管道转换后接至屋顶设备层排至室外。

主楼空调、防排烟系统通过以上布置方式，既保证了自身使用要求，又很好地解决了建筑配合上的难题。

3.2 对于环路较长的空调水系统，选择一级泵还是二级泵系统

本项目裙房占地面积较大，长约465m，宽约200m。虽然换热机房设置在中心区域，但水管输送距离较长，例如酒店的空调冷水管最不利环路长度约800m，空调热水管最不利环路长度约980m。

现以酒店空调冷水系统为例对水系统形式选择进行分析。空调冷水系统的比摩阻宜控制在100～300Pa/m，不应大于400Pa/m，同时需核算管道流速在不宜超过限值，（表1）。

按照比摩阻200Pa/m，L=800m计算，沿程阻力约为16m;水管局部阻力通过计算得出沿程约9m，仅管路总阻力就达到25m。一般中小型的空调系统的水泵扬程约为30m （28～36），显然酒店的空调冷水系统属于作用半径大、设计水流阻力较高的情况。从设计经验初步判断，酒店空调冷水应采用变流量二级泵系统。但经过分析比较后，酒店空调冷水最终采用的是变流量一级泵系统，循环水泵为变频泵。原因如下：

（1）本项目各业态均单独设置板式换热器、循环泵;每个业态的空调系统都是独立的。板换机组不需要定流量运行，循环水泵宜设置变频泵。

（2）酒店功能区布置集中，不需划分多个空调区域，只是空调机组和风机盘管水环路分开设置，环路间阻力相差不大，那么设置二级泵，主要作用就仅只是把一组变流量水泵拆分成两组变流量水泵串联。对于设置冷水机组的空调系统来说，二级泵能根据末端负荷需求调节流量，与变流量一级泵系统（冷水机组定流量）相比，能节约相当一部分水泵能耗。对于换热器冷却的二次空调水系统来说， 变流量一级泵系统本身设置就是变频泵，二级泵能节约的水泵能耗就没有这么明显。而且，空调水泵两级变频，水泵台数多，系统的调节、控制复杂，自控要求高;另外初投资也相应增加。

（3）可适当增大空调冷水供回水管管径，把比摩阻控制在约150Pa/m，从而减小最不利环路的阻力值。使耗电输冷比ECR-a满足《公共建筑节能设计标准》GB50189-2015的要求。

下面为酒店空调冷水循环水泵的选型及ECR-a计算过程：（详见表2，表3）。

ECR-a = 0.003096∑（G·H/n）/∑Q≤A（B+a∑L）/△T

= 0.003096X149x2X42/70%/2198≤

0.003858X（28+0.01829x700）/5℃

= 0.02518≤0.03148

符合規范要求。

3.3 水力平衡阀的比较

空调水系统水力失调是水力失衡的一种现象，会导致系统内冷热不匀、温、湿度达不到设计值等问题，并且还会造成系统和设备效率的降低，引起能源消耗的增加。规范要求当设计工况时并联环路之间压力损失的相对差额超过15%时，应采取水力平衡措施。平衡措施除调整管路布置和管径外，包括设置可测量数据的平衡阀、具有流量平衡功能的电动阀等装置。由于建筑功能划分、管井及机房设置等客观原因，空调水系统往往不能完全同程式布置。这就要求空调水管路同异程形式相结合，并且需合理设置水力平衡阀，来实现水系统水力平衡，避免水力失调情况的发生。

天沐琴台项目的空调水系统的平衡阀设计方案考虑过三种：

（1）空调干管、立管、支管路回水管上均只设置手动平衡阀（也称静态平衡阀）。各个并联支管路上同时安装。风机盘管采用电动二通阀，空调及新风机组采用比例积分电动调节阀。

（2）空调主干管设置手动平衡阀，空调及新风机组设置动态平衡电动调节阀，风机盘管采用电动平衡两通阀。

（3）空调主干管、立管设置手动平衡阀，各支管路采用手动平衡阀与自力式压差控制器配合使用的压差平衡阀组。空调及新风机组设置动态平衡电动调节阀，风机盘管采用电动二通阀。

第一种方案，在总流量不改变时，系统始终处于平衡状态;在负荷变化不大的情况下，手动平衡阀能起到一定的分配作用，但当负荷变化较大时，其阀权度会变得很小，回路间的互扰现象比较严重。该方案效果不佳。

第二种方案，动态平衡电动两通阀在开启时保持设计流量，并可受温控启闭;动态平衡电动调节阀根据需要自动改变设定流量，并不受其他支路影响使设定流量恒定。该方案效果好，但这两种阀价格较高，初投资贵。

第三种方案，结合了前两种的优点，可以使每个回路独立调节，调试大为简化，回路间不再互相扰动。并且空调及新风机组仍设置动态平衡电动调节阀，保证主要设备良好运行。

综合比较后，天沐琴台项目空调水系统采用了第三种平衡阀的设置形式，是一种较为经济而理想的方案。

4 结束语

对于大型的商业综合体而言，空调冷热源的配置情况往往是关注的重点，反而会忽视一些空调设计中常见的问题。文中提供了一些建筑配合方面的方法，对空调水系统的系统形式及水力平衡情况进行了分析总结，可为其他同类项目的设计提供一些参考。

参考文献

[1] 陆耀庆.实用供热空调设计手[M].北京：中国建筑工业出版社，2008：

1999-2008，2015-2024.

[2] 民用建筑供暖通风与空气调节设计规范：DB50736-2012[S].北京：中国建筑工业出版社，2012：71-75.

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