暖通设计培训-北京地区大堂的空调设计

北京地区大堂的空调设计
中国建筑设计研究院 宋 玫 m 刘延军
摘要 通过对北京地区三个建筑物大堂空调系统的分析,总结了其设计特点和难点,得出
了大堂空调设计的优化方案。
关键词 大堂 共享空间 冷热负荷 焓湿图
HAVCsystemdesignoflobbiesinBeijing
BySongMei
n
andLiuYanjun
Abstract BasedontheanalysisofHAVCsystemforlobbiesinthreebuildingsinBeijing,summarizes
thedesigncharacteristicsanddifficulties,andobtainstheoptimaldesignscheme.
Keywords lobby,commonspace,coolingandheatingload,psychrometricchart
n ChinaArchitectureDesignandResearchGroup,Beijing,China
*
随着国民经济的快速发展,建设了大量民用公共
建筑,其中写字楼、饭店等建筑中涉及一些共享空间
(大堂或中庭)的设计,笔者通过3个实际案例的分
析,列出一些共性问题,同时提出实际的解决方案。
1 案例1 丽晶五星酒店1层大堂吧
丽晶五星酒店位于北京金宝街,其大堂吧空调
面积550m 2 ,外围护结构为全玻璃幕墙,高17m,
由Low-e玻璃组成,传热系数K[1.9W/
(m
2
#e),遮阳系数S c [0.5,大堂吧3层通高,净
高17m,无直接对外的大门。大堂吧空调送回风
管及送回风口平面见图1,2。
图1 地下1层大堂吧空调送回风管平面图
1.1 大堂吧空调设计
大堂吧采用全空气系统,组合式空调箱设于地
下1层空调机房内,采用双风机系统,图2中阴影
部分为大堂吧。
1.2 大堂冬、夏季空气焓湿图分析(见图3,4)
图2 1层大堂吧空调送回风口平面图
1.2.1 夏季工况
夏季空气处理过程各状态点的参数见表1,空
调负荷计算结果见表2。
表1 夏季空调工况状态点参数
干球温度/e 湿球温度/e 相对湿度/%含湿量/(g/kg)比焓/(kJ/kg)
室外状态点W x 3312 2614 5910 19130 82190
室内状态点N x 2610 1817 5010 10160 53140
混合状态点C x 2619 1917 5210 11148 56142
机器露点O x 1518 1418 9010 10105 41138
送风状态点Oc x
1618 1512 8414 10105 42142
# 109 # 暖通空调HV&AC 2009年第39卷第7期 设计参考
* m 宋玫,女,1972年1月生,大学,工程师
100044北京市西城区车公庄大街19号中国建筑设计研究
院

E-mail:songmei121@
收稿日期:2008-01-11
修回日期:2009-03-27
表2 夏季空调负荷计算结果
总送风量/
(m 3 /h)
空调制冷量/
kW
新风比/% 热湿比/
(kJ/kg)
冷负荷指标/
(W/m 2 )
单位面积送风量/
(m 3 /(m 2 #h))
39760 201.4 11.80 25178.6 366 74.8
1.2.2 冬季工况
冬季空气处理过程各状态点的参数见表3,空
调负荷计算结果见表4。
表3 冬季空调工况状态点参数
干球温度/
e
湿球温度/
e
相对湿度/
%
含湿量/
(g/kg)
比焓/
(kJ/kg)
室外状态点W d 1210 1316 4510 0170 10140
室内状态点N d 1810 1018 4010 5120 31130
混合状态点C d 1318 812 4518 4147 25126
盘管后处理状态点O d 2813 1413 1818 4147 40102
送风状态点Oc d
2813 1414 1914 4161 40137
表4 冬季空调负荷计算结果
总送风量/
(m 3 /h)
空调加热量/
kW
空调加湿量/
(g/kg)
热湿比/
(kJ/kg)
室内空调热
负荷/kW
室内空调湿
负荷/kW
新风比/%
39760 195.6 6.6 -19030 123.7 23.57 14
冬季由于热气流上升,考虑人员舒适度,同时
辅以地板辐射供暖(图2中阴影部分)。经过一个
冬季试运行,室内工况完全达到设计要求,室内温
湿度适宜。
1.3 气流组织
由于大堂吧上方挑空高度有17m,因此采用
下送下回地板送风,送风沿外围护玻璃设置10个
地板风口(5000mm@350mm),风速1.3m/s,送
风管设于室外地沟内,空调回风口位于送风对面的
地面,送、回风口设于非人员活动区,但气流充分在
人员活动区流动,送风口见图5,同时在大堂吧顶
部设1台排风机排除非空调区余热。
图5 丽晶五星酒店大堂吧地面送风口
2 案例2 百度大厦1层大堂
百度大厦位于北京市海淀区,1层西区大堂空
调面积440m
2 ,局部挑空面积160m 2
,挑空高度8.5
m,大堂外围护结构东立面为玻璃幕墙,其传热系数
K[2.0W/(m 2 #e),遮阳系数S c [0.5,有两个对
开外门,西立面有两个外开外门带门斗,东西外门不
直接相对。大堂空调风管平面图见图6。
图6 百度大厦1层大堂空调风管平面图
2.1 空调系统设计
由2台相同的组合式空调机组共同承担大堂
空调负荷,每台机组负担50%负荷,均为单风机系
统,现对1台机组的工况进行分析。
夏季室内外状态点同案例1,负荷计算结果见
表5。
表5 夏季工况计算结果
总送风量/
(m 3 /h)
空调制冷量/kW新风比/% 热湿比/
(kJ/kg)
冷负荷指标/
(W/m 2 )
单位面积送风量/
(m 3 /(m 2 #h))
6802 35.018 10 26970 159 31
冬季室内外状态点同案例1,负荷计算结果见表6。
# 110 # 设计参考 暖通空调HV&AC 2009年第39卷第7期
表6 冬季工况计算结果
总送风量/
(m 3 /h)
空调加热量/
kW
空调加湿量/
(g/kg)
热湿比/
(kJ/kg)
室内空调热
负荷/kW
室内空调湿
负荷/(kg/h)
新风比/%
6802 17.32 0.92 -11879 8.75 2.65 10
气流组织为侧送上回,侧送风为挑空的大堂活
动区服务,回风位于机房走道处,换气次数为4.2
h
-1
,冬季由于热气流上升,人员活动区舒适度不
好,同时辅以地板辐射供暖(图6中阴影部分为地
板辐射供暖面积)。
3 案例3 金融街FOUCK写字楼1层大堂
3.1 1层大堂介绍
该写字楼位于北京金融街,大堂面积1000
m 2 ,其外围护结构为东西玻璃幕墙,同时东西幕墙
各设出入的主要大门,西门有门斗,由于过于强调
通透性,局部玻璃幕墙采用了单层玻璃,传热系数
为K[5.32W/(m 2 #K),遮阳系数S c [0.75。大
堂高度为13m。大堂空调风管平面图见图7。
图7 大堂空调风管平面图
3.2 空调设计
设1台空调箱,为双风机系统,风量为30000
m 3 /h,夏季空调设备冷负荷为201kW,冷负荷指
标201W/m
2
,单位面积风量30m
3 /(m 2
#h)。冬
季空调设备加热量为237.5kW。考虑到将地上部
分的排风引入地下车库,作为车库的60%补风,因
此没有考虑地板辐射供暖的设计。
3.3 气流组织采用侧送上回
3.4 实际运行情况
夏、冬季大堂内工况达不到设计要求,夏季室
温略偏高,为27e,冬季室温偏低,冷时曾在13
e附近。
3.5 问题分析
3.5.1 建筑因素影响
局部玻璃幕墙采用了单层玻璃,同时东西大门
相对,造成冬季冷风侵入量过大,室内空气对流过
快,室内无法保持正压;同时地下车库顶板即大堂
地面未做保温。
3.5.2 空调因素
虽然设计负荷已满足要求,但是由于大堂较
高,送回风方式为侧送上回,大堂宽度30m,侧送
风口为单层百叶,送风距离不够,大堂中间地带气
流射程达不到;大堂的挑空高度为13m,尤其冬
季的热气流上升的烟囱效应,也导致大堂温度过
低;虽然考虑标准层办公部分回风作为地库补风从
而起到对1层楼板保温作用,但在实际运行中,地
下车库的通风系统不能常开,因此利用办公排风的
余热基本未起到作用,以致大堂地面温度较低。
3.5.3 供热参数
设计一次供回水温度110e/80e,二次供回
水温度60e/50e ,但一次水温未按要求供热,
导致换热后水温偏低,只有38e/28e,因此导致
机组出力不够。
3.6 解决方法
东西大门不再对开,减少穿堂风,减少冷风渗
透量,保持大堂正压,增设1台风量为15000m 3 /h
的新风机组;门斗处增设了电热风幕阻挡冷风侵
入。由于更换换热机组有困难,只采取了上述措
施。运行后,效果有所改善,基本达到设计标准。
4 设计总结
共享空间是建筑中不可缺少的组成部分,它的
特点是建筑面积较大,中庭空间较高,立面围护结
构经常是玻璃幕墙,因此这类空间的空调设计存在
几大难点:
4.1 负荷计算
共享空间往往有大量的玻璃围护结构,因此冷
热负荷较大,但湿度偏小,采用全空气系统时风量
很大。缜密的负荷计算是设计的前提,同时配合建
筑合理地采用节能型建筑材料和规划布局,能
起到减小负荷的重要作用。
4.2 空调系统
空调系统的合理划分也是好的设计必要条件,
一个空调系统服务区域尽量不要太大,由于系统风
量较大,同时配合室内装修的要求,风管的布置极
受限制,也易造成风管水力不平衡。
4.3 气流组织
气流组织不理想也会导致设计的失败,比如案
例3中气流组织是侧送上回,送风口从大堂两侧送
入,两侧送风口距离30m,而百叶风口射程实际距
离只有5~7m,回风口也设于送风口同侧1层走
# 111 # 暖通空调HV&AC 2009年第39卷第7期 设计参考
道吊顶上,由于大堂的挑空较高,热气流上飘;同时
外门较多,气密性较差,在冬季的烟囱效应影响下,
造成大堂内负压,导致冷风大量侵入。而案例2的
大堂虽然也采用上送上回的气流组织,但每个机组
负责的区域面积较小,同时它的大堂跨距较小,只
有8.9m,上空高度也只有4m,局部挑空处采用
侧送条缝风口,但要求的射程距离只有6m,因此
人员活动完全在气流组织的有效区域内。针对工
程实际情况对于跨距较大的大堂,考虑到大堂的高
度影响,建议尽可能利用建筑特点采用地面送回风
的气流组织,以便气流有效地在人员活动区流动,
减少空调冷热量损失,尤其是有大量玻璃幕墙的大
堂,气流直接送到幕墙处,可有效隔离外界对室内
的影响,例如案例1属于较成功的案例。
4.4 地板辐射供暖的重要性
大堂一般来说挑空高度较高,冬季热气流必然
上飘,为了提高大堂的舒适度,北方地区冬季采用
地板辐射供暖是非常必要的。
4.5 针对以上特点提出设计方案
1)严格执行5公共建筑节能设计标准6(GB
50189)2005),在建筑热工上做好围护结构的保
温,外门不相对设置,尽量设置门斗,减少冷风侵入
及其渗透量,北方冬季寒冷,风速也较大,冷风侵入
量之大不可忽视。
2)做好负荷计算,尽量在满足负荷设计的前
提下,降低送风量,合理划分空调系统,应注意气流
组织的合理性;当采用侧向送风时,回风口宜布置
在送风口的同侧下方;当采用双侧送风时,两侧相
向气流尚应在生活区或工作区以上搭接;侧向多股
平行射流应互相搭接;应尽量减少非空调区向空调
区的热转移,必要时,应在非空调区设置送排风装
置。空调系统的夏季送风温差,当送风高度不大于
5m时,不宜大于10e;当送风高度大于5m时,
不宜大于15e。
3)考虑到冬季热气流不可避免会上升,热量
不能有效地在大堂人员活动区贮存,建议采用地板
辐射供暖为室内人员营造舒适的空调空间。
4)由于负荷较大,送回风量也大,大堂空间较
大,需要增加大堂内的正压,使人员活动区处于
佳的舒适状态。
参考文献:
[1] 陆耀庆.实用供热空调设计手册[M].2版.北京:中
国建筑工业出版社,2008
[2] 中国有色工程设计研究总院.GB50019)2003 采
暖通风与空气调节设计规范[S].北京:中国计划出版
社,2004:33-67,91-92
[3] 人民共和国公安部.GB50045)95 高层民用
建筑设计防火规范[S].北京:中国计划出版社,
1995:36-41
#会讯#
/同一个天空,可持续建筑0
)))2009津港建筑设备工程技术交流研讨会
为深入贯彻落实5循环经济促进法6,宣传国家的节能
减排与环境保护政策,天津与香港地区于6月29-30日在
天津天宇大酒店召开了自1997年香港回归祖国后内地与
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及可持续建筑理念,推动可持续建筑技术的应用,以及加强
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同时,何耀东、吕强、申江、陈家龙、许俊民、庄志、梁永泰、朱
建章、张链等也就有关技术问题作了精彩的学术报告。
会议后以自由讨论的方式圆满结束,本次研讨会的
成功召开为当前节能减排工作遇到的关键技术问题提供了
解决方案,为推动/建设资源节约型、环境友好型社会0的建
设提供了智力支持,同时对促进内地与香港地区的技术经
济交流有很大帮助。
(由世俊)
# 112 # 设计参考 暖通空调HV&AC 2009年第39卷第7期