北京永华办公楼通风空调工程设计文献综述

文献综述

文献综述一．课题的背景与意义本次毕业设计内容是北京某办公室楼的供暖与通风设计，建筑的发展和全球各地气候的改变，以及现代社会追求卓越的生活品质与质量，使得建筑内部环境发展面临巨大的挑战，暖通的目的也不在局限于简单的供暖与通风，而是要为人民的生活质量做贡献，提供给不同行业，不同人群需要的室内环境，还要满足消防，医疗等特殊设备的需求。 而且随着国民经济的增长以及人民生活水平的提高，空气调节也越来越不可或缺，对保证人员身体健康，提高生产效率，创造舒适的工作、生活环境有重要的意义。 尤其在现在全世界协约减排温室气体，我国提出碳达峰和碳中和的目标，供暖与通风也要顺应发展，节能减排，不断研发和改良新的节能环保的产品及系统。 二． BIM综述当前，在整个建筑行业当中，将工程造价的主要放在了项目的施工阶段，而对于设计阶段的造价管理则普遍忽视。 但是，通过实践证明，工程项目设计的科学合理对于项目整体造价起着至关重要的作用。 根据国外研究指出，虽然在项目设计过程中花费的费用不足整个项目费用的1%，但是它对于整个项目造价产生的影响却高达75%。 通过这一观点我们可以看出，进行工程造价管理的主要在于项目的设计策划过程，工程项目设计的核心有利于确定工程造价模型的建立和相关指标的确定。 在这一情况下，就需要有一种技术来将项目设计和项目造价联系在一起，BIM技术显然具备了这种条件。 建筑产业升级和高质量发展的根本途径是信息化和工业化深度融合，BIM技术是建筑产业信息化的关键性基础技术。 BIM技术被广泛认为21世纪建筑产业创新发展的关键技术，被视为现代和未来行业从业者需要学习和掌握的基本技术技能，备受世界各国重视。 但当前我国具备BIM技术应用能力的人才非常缺乏。 大力培养适应行业未来发展需求的建筑信息模型（BIM）技能人才是实现我国建筑产业信息化和工业化深度融合的基础和关键。 二．课题研究内容及方案1.建筑概况本设计位于北京市 ，整个主楼为地上五层，地下一层，楼层层高5.1米，总面积近13000平方米，功能包括研发用房、商业用房、食堂、办公室等。 需进行制冷机房、空调、通风、消防等设计。 2.设计依据（1）暖通空调设计手册GB50013-2003（2）公共建筑节能设计标准GB50189-2005（3）红宝书3.设计参数北京市夏日空调室外计算干球温度33.2℃北京市夏日空调室内计算湿球温度26.4℃北京市冬日空调室外计算干球温度-12℃北京市夏日空调室内计算干球温度26℃北京市冬日空调室内计算干球温度20℃4.冷热源设计4.1冷热源参数夏季空调冷冻水供回水温度7℃/12℃夏日冷却水供回水温度32℃/37℃冬季空调热水供回水温度45℃/4.2方案选择选择的方案有（1）冷水机组 燃气锅炉（2）地源热泵4.3技术性分析（1）冷水机组 燃气锅炉优点：1.系统稳定，可靠；2.夏季制冷机组提供7/12℃空调冷冻水，冬季热水锅炉提供40/50℃空调热水；3.电动冷水机组能效比高,制冷量大；缺点：1.地下室需要设置冷冻机房和锅炉房，锅炉房需要考虑泄爆；2.屋面需要考虑冷却塔位置；3.锅炉烟囱需要通往屋顶，排放满足环评要求；4.有充足的检修时间；5.需要有专人维护管理；（2）燃气锅炉优点：1.燃气锅炉人工及耗水电成本较低；2.燃气锅炉尾部烟气节能或冷凝技术的推广，使其热效率进一步大幅度提升，当燃气锅炉排烟温度降低到80度以下时，其效率可达95%以上；3.清洁环保，锅炉占地小，故障率低，可显著改善使用单位现场环境，在供应充足且价格较低，环保要求要高地区成本等各项相对优势明显；4.由于该类型锅炉使用的是清洁能源，所以在燃烧的时候不会在炉膛内产生烟灰和积尘，所以运行寿命要比其它类型的锅炉长。 缺点：1.目前家用燃气锅炉在推广使用中，质量标准不统一，售后服务不完善，影响用户的正常使用；2.烟气一般是无组织排放，产生局部污染；3.部分燃气炉的运行噪音大；4.在寒冷北方地区用户长期外出防冻比较麻烦；5.人们还对其安全性有担心。 5.冷冻、冷却水泵及冷却塔的选型计算 1.供冷水温度及温差：根据 GB 50736-2012 条文 8.5.1 1 采用冷水机组直 接供冷时，空调冷水供水温度不宜低于 5℃，空调冷水供回水温差不应小于 5℃ ; 有条件时，宜适当增大供回水温差。 2.供热水温度及温差：根据 GB 50736-2012 条文 8.5.1 6 采用市政热力或 锅炉供应的一次热源通过换热器加热的二次空调热水时，其供水温度宜根据系统 需求和末端能力确定。 对于非预热盘管，供水温度宜采用 50℃~60℃，用于严寒 地区预热时，供水温度不宜低于 70℃。 空调热水的供回水温差，严寒和寒冷地 区不宜小于 15℃，夏热冬冷地区不宜小于 10℃。 3.循环系统：根据 GB 50736-2012 条文 8.5.2 除采用直接蒸发冷却器的系 统外，空调水系统应采用闭式循环系统。 4.管路系统：根据 GB 50736-2012 条文 8.5.3 当建筑物所有区域只要求按季 节同时进行供冷和供热转换时，应采用两管制的空调水系统。 当建筑物内一些区 域的空调系统需全年供应空调冷水、其他区域仅要求按季节进行供冷和供热转换 时，可采用分区两管制空调水系统。 当空调水系统的供冷和供热工况转换频繁或 需同时使用时，宜采用四管制水系统。 5.泵系统：根据 GB 50736-2012 条文 8.5.4冷源设备集中设置且用户分散的区域供冷等大规模空调冷水系统，当二级泵的输送距离较远且各用户管路阻力相差较大，或者水温(温差)要求不同时，可采用多级泵系统。 8.5.11 除空调热水和空调冷水系统的流量和管网阻力特性及水 泵工作特性相吻合的情况外，两管制空调水系统应分别设置冷水和热水循环泵。 8.5.13 空调水循环泵台数应符合下列规定: 变流量运行的每个分区的各级水泵不宜少于 2 台。 当所 有的同级水泵均采用变速调节方式时，台数不宜过多;空调热水泵台数不宜少于 2 台 ；严寒及寒冷地区，当热水泵不超过 3 台时，其中一台宜设置为备用泵。 所以，综上所述采用闭式循环系统，两管制水系统，一级变流量泵系统。 选择地源热泵较为经济可靠。 6.空调系统设计1.通风空调系统方案随着办公建筑的增多和人们对办公环境要求的提高，办公建筑的能耗也显著增多，在高档公共建筑的全年能耗中，大约50％～60％消耗于空调制冷与采暖系统，而在空调制冷这部分能耗中，大约40％～50％由外围护结构传热所消耗，30％～40％为处理新风所消耗，25％～30％为空气和水输配所消耗。 相比而言，自然通风具有显著降低建筑能耗的潜力，能够在保证室内空气品质的同时，降低初投资和运行费用。 故充分利用自然通风来满足人们的热环境需求，是节能研究的一个重要的方向。 但在现今全球变暖和极端天气频出的气候趋势下，在夏天，仅靠自然通风已无法满足室内热环境的要求，这时必须考虑开启空调。 对于办公建筑，其空调负荷特点是工作时间稳定，一般在时间段8：00～18：O0运行，即白天上班开启空调，晚上下班前关掉空调。 考虑夜间室外温度较低，关闭空调后，可打开窗户，将房间的余热带走，同时降低围护结构的温度，可减少第二天空调的能耗。 相比日常的节能举措，合理的空调系统设计才是是至关重要的，以下简要介绍本工程的空调系统方案。 2. 送回风系统本工程的空调风系统中，一层办公室，会议室，接待室等小型房间及二层，三层所有区域及地下层一些区域可采用预冷式溶液调湿新风机组加干式风机盘管的空气处理系统，气流组织均采用上送上回方式，吊顶内集中回风。 新风机置于吊顶空间中，也采用吊顶送风。 一层服务大厅，走廊等公共区域采用全空气单风道定风量空调系统，气流组织主要采用上送上回方式，由条形风口下送，同时采用下送风方式进行冷热量补充。 除上述空调系统方案外，办公区域也可采用全空气变风量空调系统，这种系统是全空气空调系统的一种形式，它的出现不仅解决了传统定风量空调系统使房间过冷或过热的问题，还解决了风机盘管加新风系统易发生冷凝水污染吊顶及产生噪音等问题。 此外，变风量空调系统还有着能在送风温度不变的情况下，使空调系统的室内空气品质良好、部分负荷时节能优越以及空调区域控制灵活等优点。 3.排风系统1）地下层的车库应设机械排风系统，并不跨越防火分区。 每个防火分区另设机械补风系统，补风量不小于85%排风量，有直接对外汽车坡道的防火分区可利用汽车坡道自然补风。 2）设备用房设独立的机械排风系统。 冷冻机房、水泵房排风量按换气次数6次/h计算，变配电室排风量按消除设备余热计算，补风量按照风量平衡计算。 3）每层卫生间设置静音排风机或排气扇，通过竖井集中排风。 排风量按换气次数15次/h计算。 4）柴油发电机房、油箱间设独立排风系统，风机选用防爆风机。 柴油发电机房、高低压变配电间弱电机房等采用气体灭火方式，此类房间需在通风管上设置相应的电动风阀，在火宅灭火时自动关闭，以保持房间密闭。 待灭火完成后，远距离电动或手动开启阀门及排风机，以排除室内废气。 5）制冷机房设平时通风系统和事故排风，平时排风量按换气次数6次/h计算，事故排风量按换气次数12次/h计算，风机选用防爆风机吊装。 事故通风的手动控制装置分别设置在室内外便于操作的地点，并设有检测报警及控制系统。 6）有污染源，发热源及异味的房间，如打印室，开水间，弱电间均需设有独立排风系统。 7.空调水系统空调水系统包含冷水和冷却水两部分，根据配管形式、水泵配置、调节方式等的不同，可以设计成不同的系统类型，经综合分析后本工程决定采用以下空调水系统类型：1）闭式：管路系统仅在膨胀水箱处局部与大气有接触。 其优点是氧腐蚀的几率小；不需要克服静水压力，水泵扬程低、输送能耗少。 2）立管同程式，每层水平异程式。 3）变水量：冷（热）水的供水温度保持恒定，通过改变循环水量来适应负荷的变化。 其优点是输送能耗随负荷的减少而降低，可以考虑同时使用系数，使管道尺寸、水泵容量和能耗都减少。 4）一级泵：冷、热源侧与负荷侧合用一套循环水泵。 其优点是系统简单，初投资低；运行安全可靠，不存在蒸发器结冻的危险。 《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》中要求，冷水水温和供回水温差要求一致且各区域管路压力损失相差不大的中小型工程，宜采用一次泵变流量形式。 5）除使用地表水之外，空调系统的冷却水应循环使用。 技术经济比较合理且条件具备时，冷却塔可作为冷源设备使用。 本工程采用循环冷却水加冷却塔的形式。 6）本工程所有区域只要求按季节同时进行供冷和供热转换，所以采用两管制空调水系统。 本工程的所有空调冷冻水、冷却水系统均采用变频技术，末端变流量智能控制技术，有效节约运行电能。 同时，空调分层分区域控制，各区域空调末端可根据使用情况灵活调节。 8. 防排烟设计当今世界很多重大火灾事故造成大量人员伤亡和重大财产损失的主要原因是火灾现场的浓烟和烈焰。 相比之下，两者之中危害更为严重的是浓烟，浓烟会给火灾现场的受困人员增添许多艰难险阻，乌黑的浓烟会阻碍受困人员的视线，使其找不到正确的逃生路线，加上浓烟中含有很多有毒气体，会使受困人员中毒，造成其呼吸困难，窒息甚至死亡。 另外，浓烟也会给火灾救援人员造成很多不便，造成搜救时间的加长，不能及时地救援受困人员，错过很多救援的时机，甚至会导致救援人员反被困于火场中，危及救援人员的自身生命安全。 所以为了避免造成受困人员逃生难，救援人员救灾难的两难现象，需要在中大型，人员流通量大，内部构造复杂的建筑中进行防排烟系统的设计。 以下参考各文献中建筑的防排烟设计总结了几点防排烟相关要求，更多的规范要求详细可参考相关规范。 1）防烟楼梯间均按照规范要求考虑设置正压送风系统。 火灾时，手动或由消防控制中心自动开启楼梯间加压风机，使防烟楼梯间保持40～50Pa余压值。 2）所有合用前室设正压送风系统，风口采用常闭电动百叶。 火灾时，手动或由消防控制中心自动开启正压送风口，并连锁开启加压风机，使合用前室保持25～30Pa余压值。 4）地下车库设机械排烟系统，排烟系统按防烟分区设置并与排风系统兼用。 每个防烟分区按面积不大于2000㎡划分且不能跨越防火分区，排烟量不小于规范表格中规定的数值，每个防火分区另设机械补风系统，补风量不小于50%排风量，有直接对外汽车坡道的防火分区可利用汽车坡道自然补风。 地下室设备用房平时依靠通风系统，当发生火灾时切换为消防电源排烟。 地下室超50㎡的房间设机械排烟、机械补风系统，补风量不小于排烟量的50%。 地下室超20m的内走道均应设置机械排烟系统，需同时设置机械的补风系统，补风量不小于排烟量的50%。 5）对不满足自然排烟条件的内走道设置机械排烟系统，排烟风机均位于屋面，排烟量按照 最大防烟分区面积计算。 6）服务大厅等设置机械排烟系统。 根据相关规范，当中庭体积le;17000m3时，其排烟量按其体积的6次/h换气计算；当中庭体积ge;17000m3时，其排烟量按其体积的4次/h换气计算，但最小排烟量不应小于102000m3/h。 7）办公区域应划分为多个防烟分区，设有机械排烟系统，排烟量按照最大防烟分区面积计算，机械排烟系统和办公排风系统共用垂直管井，排烟风机设在屋面。 8）满足自然排烟条件的房间，可开启外窗面积应不小于该房间面积的2%。 参考文献1. GB 50189-2019，公共建筑节能设计标准[S]，20192. GB50736-2016，民用建筑供暖通风与空气调节设计规范[S],20163．GB/T50378-2019，绿色建筑评价标准[S]，20194．陆耀庆，实用供暖空调设计手册（第二版）[M]，中国建筑工业出版社，20085．中国建筑标准设计研究院，全国民用建筑工程设计技术措施：暖通空调.动力（2009）[M]，中国计划出版社，20146．GB50016-2014，建筑设计防火规范[S]，20147．GB50016-2005，建筑设计防火规范[S]（排烟部分），20058．GB500162014，高层民用建筑设计防火规范[S]，20149．GB50067-2014，汽车库、修车库、停车场设计防火规范[S]，201410．GB/T50114-2001，采暖通风与空气调节制图标准[S]，200111．JGJ142－2012，辐射供暖供冷技术规程[S]，201212．GB 50176-2016，民用建筑热工设计规范[S]，201613．GB/T50114-2010，暖通空调制图标准[S]，201014.李娜，林豹，办公建筑自然通风与空调相结合运行的节能分析[D],制冷.2010(3): 72～76.15.黄伯平，五矿金融华南大厦暖通空调设计[D]，建筑热能通风空调.2019（2）:103～105.16.金锐，浅析某办公大楼防排烟系统设计[J],So forum百家论坛：177. 资料编号：[577058]