劇院暖通設(shè)計(jì)方案secret

1、1 / 12XX 劇院暖通設(shè)計(jì)方案XX 劇院工程位于長(zhǎng)安街附近，采用的是法國(guó)著名建筑師的設(shè)計(jì)方案，由法 國(guó)兩個(gè)著名公司分別完成建筑和結(jié)構(gòu)、 機(jī)電初步設(shè)計(jì)， 某建筑設(shè)計(jì)研究院完成施 工圖設(shè)計(jì)。劇院部分建筑面積約為 15 萬(wàn)平方米，地下車庫(kù)面積約 4.5 萬(wàn)平方米。中區(qū)包括三大建筑實(shí)體：歌劇院（0 區(qū)）、戲劇場(chǎng)（T 區(qū)）、音樂(lè)廳（C 區(qū)），均處于鈦合金和玻璃的圓形殼體之下，劇場(chǎng)之間為共用的公共大廳，地下設(shè)有設(shè) 備機(jī)房及各劇院的技術(shù)用房等。中區(qū)圓形建筑周圍環(huán)繞著人工湖，觀眾通過(guò)人工 湖下的通道進(jìn)入公共大廳。圓形建筑和人工湖之間12.00m 標(biāo)高處設(shè)置了室外消防通道（F 區(qū)），通道上設(shè)有標(biāo)高為3.08

2、 m 和7.00 m 兩層的人員疏散天 橋。北區(qū)（N 區(qū)）人工湖下為主要水下入口通廊、商店及汽車庫(kù)。南區(qū)人工湖下 S1-S3 區(qū)為南入口水下通廊、多功能廳、職工餐廳等。熱力和 制冷機(jī)房設(shè)在地下 S4 區(qū)，地下 S5 區(qū)設(shè)有總排風(fēng)排煙機(jī)房和廢氣煙氣總出口。1 冷熱源及空調(diào)水系統(tǒng) 1.1 概況空調(diào)水系統(tǒng)如圖 2 和圖 3。XX 劇院冷熱源用量和設(shè)備選擇如下:夏季總冷負(fù)荷15000kW離心式冷水機(jī)組1100RT4 臺(tái)螺桿式冷水機(jī)組300RT1 臺(tái)小負(fù)荷時(shí)使用逆流式冷卻塔820riVh4 組逆流式冷卻塔230 m3/h1 組小負(fù)荷時(shí)使用冬季總熱負(fù)荷10000 kw熱源市政 130/70C高溫?zé)崴礋崾?/p>

3、熱交換器4 臺(tái)J由于內(nèi)區(qū)辦公等風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)需全年供冷， 冷卻塔冬季使用，所以在制冷機(jī) 房?jī)?nèi)設(shè)置冷卻水集水箱，集中補(bǔ)水，以防止冬季市政水及塔底集水盤內(nèi)存水凍結(jié)， 室外管道采取電伴熱措施。2 / 12S3空調(diào)熱水系統(tǒng)圖冬季使用冷卻塔制冷，采用與冷水機(jī)組并聯(lián)的板式換熱器及 2 臺(tái)冷卻水循 環(huán)泵（1 備 1 用）供應(yīng)冷源水，可節(jié)省制冷電能。空調(diào)采暖冷熱水為四管制系統(tǒng)，變流量運(yùn)行；冷熱水各設(shè) 3 個(gè)二級(jí)泵系統(tǒng)， 分別為風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)、空氣處理機(jī)組系統(tǒng)、輻射地板系統(tǒng)。其中風(fēng)機(jī)盤管空調(diào)冷 水系統(tǒng)全年使用，風(fēng)機(jī)盤管（包括少量散熱器）熱水系統(tǒng)和熱輻射地板系統(tǒng)冬季 全天運(yùn)行，以保證冬季夜間值班采暖的需要。冷熱輻射地

4、板系統(tǒng)分別需要大約 18/21T冷水和45/35C的熱水，設(shè)置三通水溫調(diào)節(jié)閥，使 7C冷水和 60C熱水 分別與各系統(tǒng)回水混合調(diào)節(jié)到需要的冷水和熱水水溫?？照{(diào)冷熱水系統(tǒng)分別采用閉式氣壓罐定壓， 各設(shè)置補(bǔ)水調(diào)節(jié)水箱和 2 臺(tái)補(bǔ)水 泵（其中各有一臺(tái)備用），補(bǔ)水泵受系統(tǒng)壓力控制啟停，當(dāng)水系統(tǒng)受熱膨脹后， 壓力高于停泵壓力時(shí)，膨脹管道上的電磁閥打開(kāi)，使膨脹水量回收到補(bǔ)水箱?？諝舛抢? 01 1俎惻機(jī)魯f ft t輻肘地板I.拎水機(jī)組k泠卻水泵3冷卻塔4.拎卻水集水箱5.板式換熱器6空調(diào)冷水一次泵7.補(bǔ)水泵3.補(bǔ)水箱9.走壓讎10空調(diào)後水二次泵II.電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥V豁空牆理1.即熱式熱交換器2空調(diào)熱水一

5、濃泵3補(bǔ)水罐4軟水補(bǔ)水箱5.左壓罐6空調(diào)熱水二袂泵7.電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥圖2空調(diào)冷水系統(tǒng)團(tuán)3 / 121.2 冬季冷卻塔制冷分析1.2.1 冷卻水和室外空氣的熱量交換水在冷卻塔內(nèi)的冷卻主要是蒸發(fā)散熱和傳導(dǎo)散熱，冷卻水的溫降如下式： t=（QZ+Q）/G=（W. 丫 + QX）/G式中：Q 水蒸發(fā)帶走的熱量Q空氣與水通過(guò)傳導(dǎo)方式的顯熱交換熱量W水的蒸發(fā)量丫 一水蒸發(fā)時(shí)吸收的汽化潛熱G冷卻水流量當(dāng)冷卻塔出水溫度與空氣濕球溫度接近，即冷幅很小時(shí)，水在冷卻塔內(nèi)的冷卻降溫主要靠水蒸發(fā)時(shí)吸收汽化潛熱 Q,水和空氣的顯熱交換量 Q 可忽略不計(jì)。按照夏季水溫和氣溫條件設(shè)計(jì)制造的冷卻塔溫降 t = 5C,如流量不變

6、，冬季隨著氣溫的降低，水分子的運(yùn)動(dòng)動(dòng)能減小，分子擴(kuò)散能力降低，即水蒸發(fā)量 W 減少，帶走的熱量 Q 將有所減少，如想獲得與夏季相同的冷卻量和水溫降，就 必須加大空氣和出水的溫差，靠顯熱交換獲得冷卻量QX。圖 4 為美國(guó)某冷卻塔在流量不變的情況下隨室外濕球溫度變化的冷卻特性。從圖中可看出，當(dāng)室外濕球溫度為 24E時(shí)，冷卻塔出水溫度如要達(dá)到 27.5C（冷 幅3.5C）,可達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的 5C溫降，進(jìn)水溫度為 32.5C。冷卻塔特性（1 叩怖流童）冬季當(dāng)室外濕球溫度達(dá)到 1C（干球約 5C）時(shí)，蒸發(fā)傳熱 Q 減少；如流量 不變且仍要求水 5C溫降，則冷卻塔出水溫度達(dá) 12.5C（冷幅為 11.5C）,

7、進(jìn) 水溫度為17.5C，15C的平均水溫與 5C的室外干球溫度有約 10C的溫差傳熱 Q,總冷卻熱量不變，但 12.5/17.5C的水溫作為冷源水，溫度顯然偏高。冬季當(dāng)室外濕球溫度達(dá)到 1C時(shí)，如想獲得低溫的冷源水，水溫降只能是 2C左4 / 12右，出水溫度約為 7.2C,可作為冷源水使用；這時(shí)溫差傳熱很小，蒸發(fā)傳熱 和總傳熱量都減小。但大劇院工程內(nèi)區(qū)風(fēng)機(jī)盤管所需冷量恰好與冷卻水流量不變 時(shí)一個(gè)冷卻塔2C溫降時(shí)的冷卻量基本吻合， 所以仍采用夏季使用的冷卻水循環(huán) 泵作為冷源水循環(huán)泵，2 臺(tái)泵和 2 臺(tái)塔各一備一用。當(dāng)冬季氣溫更低而要求的冷源水溫度不變時(shí)，就主要靠溫差傳熱了。為防凍采用管道電伴熱

8、措施使水溫不低于 5C。1.2.2 冬季內(nèi)區(qū)供冷和空調(diào)冷水溫度即使采用 729.2C的冷卻水作為冷源，通過(guò)板式換熱器，也只能交換出約 9/14C的空調(diào)冷水，與夏季要求的 7/12C冷水有差距；是否在室外干濕球溫度 更低時(shí)才能使用冷卻水作為冷源水，或內(nèi)區(qū)風(fēng)機(jī)盤管要按照9/14C水溫加大選型呢？這就需要分析全年供冷的內(nèi)區(qū)夏季和冬季的狀況。圖 5 右邊為夏季風(fēng)機(jī)盤管送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn) SX與處理后的新風(fēng) Fx點(diǎn)（假設(shè)新風(fēng)處 理到房間的等焓狀態(tài)）混合至 CX點(diǎn)送入室內(nèi)。由于室內(nèi) 2 點(diǎn)溫濕度設(shè)定值較冬 季高（例如 25C、60%），風(fēng)機(jī)盤管出風(fēng)狀態(tài)點(diǎn) SX 溫度也較冬季高（約為 15C）,與 7C的冷水進(jìn)水（

9、tw1）的溫度差達(dá)到 8C。冬季狀況見(jiàn)圖 5 左。人員燈光等全熱負(fù)荷冬季與夏季相等，由于內(nèi)區(qū)需在冬 季送冷，溫濕度設(shè)定值定得偏低反而費(fèi)能， 這和外區(qū)供熱的情況正好相反； 但冬 季由于人員衣著熱阻較高，室溫設(shè)定值又必須比夏季低（比如將冬季室內(nèi)狀態(tài)定 為 21C、55%）。如果新風(fēng)能夠直接處理到室內(nèi)狀態(tài)點(diǎn)風(fēng)機(jī)盤管出風(fēng)狀態(tài)即為 S,其溫度約為 11C，與 7C的冷水進(jìn)水（tw1）溫差為 4C；如按夏季工況 選用風(fēng)機(jī)盤管，由于風(fēng)、水溫度差減小，傳熱量減小，被處理的空氣濕球溫度也 比夏季低，去濕和冷卻能力都降低，在風(fēng)量一定時(shí)理論上冬季是滿足不了冷量需 要的。如果冷水溫度提高到 9/14C（tw1 / t

10、w2），風(fēng)機(jī)盤管出風(fēng)狀態(tài) Sd與冷 水進(jìn)水溫差只有 2C,超過(guò)暖通規(guī)范規(guī)定的數(shù)值，更是難以達(dá)到的。此時(shí)我們想到是否能利用新風(fēng)負(fù)擔(dān)一部分熱濕負(fù)荷。如果內(nèi)外區(qū)沒(méi)有分別設(shè) 置新風(fēng)處理機(jī)組，新風(fēng)送風(fēng)狀態(tài)一般按外區(qū)的要求處理到Fd 點(diǎn)（例如 20C,30%），風(fēng)機(jī)盤管可干工況運(yùn)行將室內(nèi)空氣處理到 S點(diǎn)，與新風(fēng)混合至 Od 點(diǎn) 送入室內(nèi)。風(fēng)機(jī)盤管負(fù)擔(dān)冷量可減少，出風(fēng)狀態(tài) S點(diǎn)的溫度和與冷水的進(jìn)水溫 差也可相應(yīng)加5 / 12大。設(shè)計(jì)中我們盡量為內(nèi)區(qū)單獨(dú)設(shè)置新風(fēng)處理機(jī)組， 運(yùn)行中可利用 新風(fēng)做冷源，適當(dāng)降低送風(fēng)溫濕度，達(dá)到節(jié)省風(fēng)機(jī)盤管冷量的目的。另外，如風(fēng)機(jī)盤管選擇過(guò)大，即使在低檔風(fēng)量運(yùn)行時(shí)仍然過(guò)冷， 水路控

11、制閥 頻繁開(kāi)閉，房間溫度時(shí)高時(shí)低很不舒適。因此，本工程內(nèi)區(qū)按照對(duì)冷卻去濕不利 的冬季室內(nèi)（風(fēng)機(jī)盤管進(jìn)風(fēng)）狀態(tài)、7/12C的標(biāo)準(zhǔn)冷水溫度、高檔風(fēng)量選用風(fēng)機(jī) 盤管，選用時(shí)假設(shè)風(fēng)機(jī)盤管負(fù)擔(dān)所有室內(nèi)冷負(fù)荷； 但是，實(shí)際利用新風(fēng)消除了一 部分室內(nèi)熱濕負(fù)荷，所以即使在冷水溫度略有提高時(shí)，所選用的風(fēng)機(jī)盤管仍能消 除余下的室內(nèi)顯熱余熱。夏季室內(nèi)溫度提高，風(fēng)水換熱增強(qiáng)；且人員散濕量增加， 熱濕比有所減小，在全熱負(fù)荷不變的情況下，所需風(fēng)量減小；所以風(fēng)機(jī)盤管中檔 風(fēng)量基本能滿足夏季設(shè)計(jì)負(fù)荷。值得提出的是，國(guó)產(chǎn)風(fēng)機(jī)盤管樣本在不同進(jìn)風(fēng)和進(jìn)水參數(shù)下的散熱量數(shù)值不 全。室溫最低限高達(dá) 24 或 25C,高限 28C在設(shè)計(jì)中

12、也很少采用，這與目前標(biāo)準(zhǔn) 越來(lái)越高的建筑室內(nèi)環(huán)境要求是不相適應(yīng)的，且不能滿足冬季的室溫選用要求。 進(jìn)水溫度高限也只有 7C,設(shè)計(jì)中也不夠用，只能由設(shè)計(jì)人員進(jìn)行估算。至于冷水溫度可提高到什么程度，即室外什么干濕球溫度下可以使用冷卻塔 制冷，要看新風(fēng)負(fù)擔(dān)熱濕負(fù)荷的程度，以及使用時(shí)冷負(fù)荷的實(shí)際情況，要在運(yùn)行 中摸索確定停開(kāi)冷水機(jī)組、使用冷卻塔制冷的室外氣溫轉(zhuǎn)換點(diǎn)。|1! Ip2 空調(diào)采暖通風(fēng)方案 2.1 一般空調(diào)區(qū)域除機(jī)房等附屬房間外，考慮到建筑標(biāo)準(zhǔn)和北京室外空氣質(zhì)量， 空氣處理機(jī)組 均設(shè)置了初效和中效 2 級(jí)過(guò)濾。為充分利用室外空氣作為冷源， 全空氣系統(tǒng)均采用了設(shè)回風(fēng)機(jī)的雙風(fēng)機(jī)空氣 處理機(jī)組，過(guò)渡

13、季可使用全新風(fēng)，冬季可調(diào)節(jié)新風(fēng)量，對(duì)于存在大量?jī)?nèi)區(qū)的國(guó)家 大劇院工程，其節(jié)能效果較為明顯。劇院觀眾廳、樂(lè)池、排練廳、錄音室、演播室等空調(diào)區(qū)域，由于較咼標(biāo)準(zhǔn)的 舒適度要求，以及樂(lè)器對(duì)溫濕度，尤其是濕度的嚴(yán)格要求，設(shè)置了全空氣空調(diào)系 統(tǒng)。夏季均采用了控制露點(diǎn)溫度再根據(jù)室內(nèi)負(fù)荷變化進(jìn)行二次加熱的方案，冬季采用能夠較精確控制加濕量的電蒸汽加濕器。公共休息廳廊等人員不經(jīng)常停留的大空間為全空氣空調(diào)系統(tǒng)。因夏季無(wú)濕度要求，不設(shè)置再熱盤管?？紤]到冬季如濕度過(guò)高，殼體和水下通廊的玻璃易結(jié)露， 所以不設(shè)置加濕器。辦公管理、會(huì)客接待、化妝等小空間空調(diào)區(qū)域，其溫濕度要求不嚴(yán)格，為控 制靈活，采用風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)。因考慮到人員長(zhǎng)期停留，新風(fēng)空調(diào)機(jī)組設(shè)置 了價(jià)格較便宜、使用壽命較長(zhǎng)且節(jié)電的高壓噴霧