上海高層建筑空調(diào)設(shè)計新方法關(guān)于空調(diào)平面分區(qū)概況本前提——平面分區(qū)。所謂平面分區(qū)主要有兩層含義：①根據(jù)負荷狀態(tài)下的不同進行分區(qū)。東區(qū)、西區(qū)、南區(qū)、北區(qū)，以利分別單獨控制；但是應(yīng)用得更多的是按冬季室內(nèi)負荷性質(zhì)不1臺代表該區(qū)溫度的溫度傳感器來控制該區(qū)的溫度。對此，部分國家的空調(diào)設(shè)計節(jié)以有規(guī)范中還明確地規(guī)定了這種分區(qū)的最大面積的限值。關(guān)于這一點，其實也是很容易理解的。如果一個很大的空間僅由1臺裝在某處的溫度流組織和各個局部負荷的差異，對此，這里不打算進行評述，下面擬著重討論內(nèi)區(qū)和周邊區(qū)的問題。1幢大樓標準層平面一般至少得有500-1000m2，其進深少則幾米，多則十幾米。經(jīng)驗表明，緊鄰?fù)鈮?、外穿沒有供暖要求。非但如此，現(xiàn)有的現(xiàn)代化大廈的使用實踐經(jīng)驗表明，隨著辦公設(shè)備的迅速進步，室內(nèi)使用的自動化辦公設(shè)備的種類和數(shù)量愈來愈多，如計算機、復(fù)印機、打印機、文件以熱的形式散發(fā)出來。另外，現(xiàn)代化大廈室內(nèi)照明的照度標準也遠遠高于一般常規(guī)建筑。這樣大功率的照明燈具顯然也是化至于周邊區(qū)和內(nèi)區(qū)的具體劃分方法，大致是把距周邊外圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面3-5m的這一區(qū)這一層意義上來主產(chǎn)，采用如此分區(qū)的空調(diào)工程的中央空調(diào)水系統(tǒng)必須是四管制?？照{(diào)風(fēng)系統(tǒng)種水—空氣方式更為成熟、適用和經(jīng)濟有效的空調(diào)方式。一、變風(fēng)量空調(diào)方式的應(yīng)用大、面積大、內(nèi)裝修講究、隔間的分隔要求能靈活多變。對于這類建筑，過去一直難于找到很口積灰堵塞等等。這種種因素都會導(dǎo)致凝結(jié)水的滴漏并污染吊頂。另外，辦公樓開間大，其適應(yīng)隔間的調(diào)整?；谏鲜龇N種因素的考慮，現(xiàn)在有些高級辦公樓的空調(diào)工程已決定擺脫風(fēng)機盤管系統(tǒng)，按筆者的分析與歸納，這一系統(tǒng)具有一個很明顯的特征，即系統(tǒng)的層次清楚。概括起來系統(tǒng)，其送風(fēng)量可根據(jù)送風(fēng)干管內(nèi)的靜壓傳感器進行自動調(diào)節(jié)。另外，其送風(fēng)溫度可由1這種系統(tǒng)的優(yōu)點主要表現(xiàn)在如下幾個方面：a.用全空氣方式取代了水—空氣方式的風(fēng)機盤管，從而從根本上杜絕了凝結(jié)水滴漏的可能態(tài)，并且可節(jié)能。無關(guān)，即使要改變送風(fēng)口位置，也只需調(diào)整送風(fēng)軟接管的走向即可。當(dāng)然，這種系統(tǒng)也有其不足之處。首稱，在冬季，由于內(nèi)區(qū)需供冷，周邊區(qū)需供暖，周邊區(qū)的一次風(fēng)需要冷卻后再進行加熱，這顯然構(gòu)成了能源的浪費。其次，在多數(shù)情況下，其造價要高于一般的風(fēng)機盤管系統(tǒng)。二、雙風(fēng)機的全空氣式系統(tǒng)在上海較早建成的一些高層辦公大樓里，現(xiàn)在反映比較普遍的一個主要問題就是新鮮空主要表現(xiàn)在以下幾方面：a.在設(shè)計之初，雖然設(shè)計師在設(shè)計中也都按規(guī)定的標準考慮了必要的新風(fēng)量；另外，衛(wèi)生間也按規(guī)范要求的換氣次數(shù)設(shè)計了排風(fēng)。這樣的設(shè)計看似一切均按規(guī)范進行，并無什么不作環(huán)境。機房內(nèi)的負壓吸入。這樣的做法，省事倒是省事，然而，實際效果卻令人遺憾。說起來，設(shè)數(shù)有經(jīng)驗的設(shè)計單位在設(shè)計文件中往往都宣稱須要用的是全空氣變風(fēng)量方式。但實際上采用的卻是所謂的“變風(fēng)量空調(diào)機組”。其實，這種變風(fēng)量空調(diào)機組在功能上與風(fēng)機盤管類似，節(jié)能運行和充足的新風(fēng)要求的。來。分程控制的特點是靠執(zhí)行機構(gòu)上的定位器(電子式或氣動式)預(yù)設(shè)的信號響應(yīng)范圍(電壓或氣壓值范圍)，來確保各調(diào)節(jié)機構(gòu)(如聯(lián)動的新風(fēng)和排風(fēng)閥F1、F2，加熱閥V1和冷卻對室內(nèi)溫度傳感器設(shè)定值進行自動再調(diào)。新風(fēng)閥F1和排風(fēng)閥F2(還有與之聯(lián)動，但作用相反的回風(fēng)閥F3)在過渡季根據(jù)室內(nèi)熱計節(jié)能規(guī)范中必有的非常重要的一條。加拿大1995年國家空調(diào)工程設(shè)計節(jié)能規(guī)范對非居住建筑空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能經(jīng)濟運行的相應(yīng)規(guī)范條文是這樣記述的：除用于公寓、旅館、汽車旅館之外的，風(fēng)量在1200l/s(4320m3/以求減小機械供冷的能耗:1、直接利用室外空氣供冷(新風(fēng)節(jié)能運行系統(tǒng))a.直接利用室外空氣以降低機械供冷能耗的系統(tǒng)。在采用新風(fēng)與回風(fēng)混合的過程中應(yīng)能使室外空氣取用量達到100%的程度，以獲得室內(nèi)空調(diào)所需的進風(fēng)溫度。b.在如上所述的系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)有自動控制裝置以使當(dāng)室外空氣溫度高于回風(fēng)溫度，或者當(dāng)室外空氣值大于回風(fēng)空氣值時，能自動地把新風(fēng)量控制在滿足室內(nèi)空氣品質(zhì)要求的最小限c.除下述情況(即直接膨脹式系統(tǒng)，為避免因新風(fēng)取用量過大而導(dǎo)致融霜的情況)外，在如上述各條文中規(guī)定的系統(tǒng)設(shè)計條件下，應(yīng)能在即使機械供冷裝置已準備妥當(dāng)隨時可用的情況下，也可做到使新風(fēng)和回風(fēng)混合后的溫度盡可能接近室內(nèi)空調(diào)所需的送風(fēng)溫度。2、間接利用室外空氣供冷(水側(cè)節(jié)能運行系統(tǒng))關(guān)于第2種新風(fēng)供冷能力的利用方法這里暫不討論，擬留在后面論及水系統(tǒng)時再予評另外，說來十分有趣，而且也很值得引起注意的是，在美國加州1991年的空調(diào)設(shè)計節(jié)。建的豪華大廈中對這一點怎么強調(diào)也不過分。一方面可滿足關(guān)于新風(fēng)供冷的節(jié)能經(jīng)濟運行的要求；另一方面又可隨時自動保持系統(tǒng)新風(fēng)和排風(fēng)之間的平衡，確保最小新風(fēng)量的導(dǎo)入。的系統(tǒng)，甚至某些新建的高層辦公大樓塔樓部分也開始出現(xiàn)采用這種系統(tǒng)的動向。例如，本市正在建筑中的某一超高層辦公樓的設(shè)計方案是通過國際設(shè)計招標，由德國一方式結(jié)合采用降溫吊頂(CoolingCeiling)方式?？沼靡叶既芤貉h(huán)裝置對排風(fēng)的廢熱進行回收利用。近年來，國外基于節(jié)省熱媒輸送能耗，推行大溫差小流量系統(tǒng)。對于空氣介質(zhì)而言，這類系統(tǒng)便是大溫差的低溫送風(fēng)系統(tǒng)。具體的做法是有時用5℃的低溫水，有時也可用7℃的通常冷水把空氣處理到10℃左右，作為一次風(fēng)送入風(fēng)機混合箱與回風(fēng)混合，稍升溫后送入室內(nèi)；也可直接通入變風(fēng)量末端裝置，以誘導(dǎo)室內(nèi)空氣與之混合，迅速減少送風(fēng)溫差。低溫有利于高層建筑層高的有效利用；③有利于降低室內(nèi)相對溫度，改善舒適度。如今在上海采層建筑，也有像在建的上海兒童醫(yī)學(xué)中心這類高標準的現(xiàn)代化醫(yī)院建筑。四、置換式通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)置換式通風(fēng)空調(diào)不同于通常的混合式空調(diào)方式，主要表現(xiàn)在如下幾點：區(qū)，形成有利于改善工作區(qū)的空氣品質(zhì)。高了排風(fēng)和回風(fēng)溫度，可節(jié)省夏季運行能耗。風(fēng)自然供冷的潛力，延長了其節(jié)能經(jīng)濟運行的周期，從而可更加縮短全年機械供冷的時間，進一步增大了節(jié)能效益。視作難題的中庭空調(diào)，可獲得獨特的效果。將在我國為人們所廣泛接受。這是日本一家設(shè)計公司在上海某高層建筑設(shè)計方案國際招標活動中標投標書中所提出即為其提出的為少數(shù)幾間高級領(lǐng)導(dǎo)人辦公室采用的新式空調(diào)裝置。據(jù)稱，這是一種獨立式超備顯然包括制冷機、風(fēng)機、加熱器(電加熱)。據(jù)稱，它既看不到，也不需要在現(xiàn)場進行外水側(cè)節(jié)能運行系統(tǒng)——室外空氣供冷的間接途徑統(tǒng)的節(jié)能經(jīng)濟運行的條文中，只著重討論了直接利用室外空氣供冷(新風(fēng)節(jié)能運行系統(tǒng))的節(jié)能方式，對于另一種間接利用新風(fēng)供冷的方法未能涉及，現(xiàn)在此展開討論。1有關(guān)條文的引述在加拿大的國家空調(diào)工程設(shè)計節(jié)能規(guī)范相關(guān)條文的后續(xù)部分(間接利用室外空氣供冷—水側(cè)節(jié)能運行系統(tǒng))是這樣規(guī)定的：供冷能耗的系統(tǒng)，應(yīng)能在室外空氣濕球溫度等于或低于7℃的情況下，為冷卻送風(fēng)空氣承擔(dān)系統(tǒng)預(yù)期的全部供冷負荷?？諝飧汕驕囟鹊扔诨虻陀?0℃的情況下，為冷卻送風(fēng)空氣承擔(dān)預(yù)期的全部供冷負荷。2個人的見解的空調(diào)水系統(tǒng)必須作出某些適應(yīng)性的改變才行。這種改變可以舉出如下幾種：a.過渡期和冬季，利用大樓新風(fēng)系統(tǒng)的鷴風(fēng)冷空氣對冷凍水的回水進行預(yù)冷卻。如圖8所示的空調(diào)冷凍水系統(tǒng)是如今北美設(shè)計公司在國同人承接的某些高層建筑空調(diào)工程設(shè)計中常見的一種節(jié)能方法。圖中所示為全樓共用的一套中央集中供新風(fēng)系統(tǒng)中的新風(fēng)據(jù)其示意圖與功能，按筆者本人的理解對這一方式作出相應(yīng)的剖析。筆者以為圖中的前置換例如，在冬季(當(dāng)室外低于10℃)時，切換閥3置于下方通路。冷凍水先后依次通過冷的節(jié)能效益。與此同時，低溫新風(fēng)經(jīng)與相對較高溫度的冷凍水回水換熱后，得以加熱，從而節(jié)省了這部分新風(fēng)加熱所必須的外部供熱量，這顯然可為系統(tǒng)的冬季運行提供雙重的節(jié)能。進風(fēng)參數(shù)。交換，直接到達前換熱器1。顯然，這時水與室外進風(fēng)空氣之間的溫差已大大減小，但仍可在不同程度上獲得部分預(yù)冷效果?？矗@一節(jié)能效應(yīng)尚遠遠不能滿足規(guī)范的要求，因為后者要求新風(fēng)供冷應(yīng)能承擔(dān)預(yù)期的全部b.采用風(fēng)冷式冷水機組的一種派生型帶預(yù)冷卻的機組這種機組的工作原理示于圖9。這一利用方式的缺點是，在平時(夏季)不利用室外空冷冷凝器可與預(yù)冷盤管同時工作，不必相互排斥，必須切換使用。c.利用制冷系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)冷卻水的密閉式冷卻塔進行室外空氣供冷0所示即為這一方式的工作原理圖。在這一系統(tǒng)中是利用機械制冷系統(tǒng)中的冷卻水冷卻設(shè)備——密閉式冷卻塔，來實現(xiàn)冬季對自然冷源——室外空氣的利用。顯然，在這里，℃低于0℃的室外氣溫下正常運行，系統(tǒng)中需充以乙二醇溶液不凍液。閉式冷卻塔價格雖然十分昂貴，但隨著制泠系統(tǒng)對冷卻水水質(zhì)要求的提高，在不少場合下其然供冷節(jié)能的效益，其普遍推廣應(yīng)用的前景將更趨光明。d.利用板式熱交換器的節(jié)能運行方式如圖11所示的這一方式基本上與上述利用密閉式冷卻塔的方式相類似，只不過在這里變流量系統(tǒng)制技空調(diào)工程設(shè)計節(jié)能規(guī)范中對此均有相應(yīng)的明確的條文規(guī)定。例如，美國ASHRAE/IES90.1-19系統(tǒng)負荷的變化自動地調(diào)節(jié)開度或逐級開啟和關(guān)閉，系統(tǒng)應(yīng)能將流量降低到設(shè)計流量的50%或以分段控制或泵的特性控制等?！鄙鲜鰲l文的規(guī)定是十分有道理的。一味追求變速傳動控制(如變頻控制)，初次投資很量計測得的流量減少到一臺二次泵的流量時，便停開一臺二次水泵。關(guān)于“三次泵”的應(yīng)用個非正式命名。實質(zhì)上，它是指裝在某些空調(diào)換熱器(冷卻器、加熱器)前用于系統(tǒng)循環(huán)的水泵。三次泵的典型連接方式應(yīng)用原理示于圖13。這一技術(shù)在我國卻不為人們所理解，往往會被經(jīng)手人員取消。與之對應(yīng)的傳統(tǒng)的三通調(diào)節(jié)閥接管方式示于圖14。比較兩者不難看出，其間一個最大的區(qū)別在于前者可使子系統(tǒng)內(nèi)保持恒定系統(tǒng)。a.改善子系統(tǒng)的水力工況和循環(huán)；bc.改善三通調(diào)節(jié)閥的運行條件。以致閥前后壓差超過了允許的限度所致。其實，水系統(tǒng)中水泵的揚程尚屬常規(guī)，僅只0.25-0.3Mpa，基本上為克服系統(tǒng)阻力所必須。另外一次則是去年上海博物館空調(diào)工程的調(diào)試。所許限度小)，以致閥門無法關(guān)閉。這種種現(xiàn)象表明，我們過去通常習(xí)慣的設(shè)計手法不是沒有問題的。采用三次泵的做法無疑會大大改善三通調(diào)節(jié)閥所賴以正常運行的水力工況，因為三次泵的特性可完全針對所在子系統(tǒng)(盤管、調(diào)節(jié)閥)的水力狀況進行選定。種更簡化的采用變頻調(diào)速型三次泵代替三通閥與定流量型三次泵的組合型圖式(圖15)。這種關(guān)于空調(diào)水系統(tǒng)的垂直分區(qū)考慮到標準型冷水機組、空調(diào)器中的熱交換器以及閥門、管配件對水靜壓的承載能力，分區(qū)。為此，所有冷水機組、空調(diào)器、閥門管件均按高靜壓承載能力作特殊訂貨。美方專家成3統(tǒng)所有設(shè)備和管件的承載能力，荷時，3個系統(tǒng)的冷水機組都要在低負荷下運行；另外，在管理上也增加了不少麻煩，因為大溫差、小流量的冷凍水系統(tǒng)一系列論文報告，對該項技術(shù)作出了肯定性的結(jié)論。t差、低溫出水的離心式冷水機組。冷凍水系統(tǒng)采用大溫差、小流量的好處主要在于：b.減小管道截面尺寸，降低管道造價。c.可減小管井截面積，減小敷設(shè)管道所需空間。d.減小管道供冷時的沿程傳熱損失。e.提高回水溫度，為冬季和過渡期實現(xiàn)新風(fēng)空氣供冷擴大了利用的潛力。另據(jù)日本的實驗研究，采用大溫差、小流量的冷水系統(tǒng)后，即使是把全部10℃的溫差完全落實在一級(圖8所示為二級冷卻)冷卻器上，對其空氣側(cè)的供冷性能影響也并不大，基本上可不必因此而另訂標準，加大換熱面積。大溫差、小流量的冷卻水系統(tǒng)的冷卻水系統(tǒng)設(shè)計一般都是取進、出水溫度為32℃和37℃，冷卻水溫差為△t=5℃，上海地區(qū)也是如此，這幾乎也成了幾十年不變的常規(guī)。但是，近年來北美國家設(shè)計公司在上海的某些新建高層建筑中提出了加大冷卻水系統(tǒng)供、回水溫差的節(jié)資、節(jié)能、使用數(shù)量及其占地面積。這一點對于超高層建筑塔樓屋面面積為有限的情況下是十分有意義高及相應(yīng)能耗的增加。但是，必須指出的是，冷卻塔出水水溫度32℃只是全年中僅有的少能耗的一失一得，平衡之后的結(jié)果應(yīng)該是不言而喻的。，上部排風(fēng)的安排。利用雙層中空地板風(fēng)口進風(fēng)的自然對流通風(fēng)的節(jié)能方式物的剖面及自然通風(fēng)示意圖。建筑物中間是一個貫通全樓上下的中庭，各層地板均作成中空的夾預(yù)冷及“個人空調(diào)