劇院暖通設計方案secret

1、1 / 12XX 劇院暖通設計方案XX 劇院工程位于長安街附近，采用的是法國著名建筑師的設計方案，由法 國兩個著名公司分別完成建筑和結構、 機電初步設計， 某建筑設計研究院完成施 工圖設計。劇院部分建筑面積約為 15 萬平方米，地下車庫面積約 4.5 萬平方米。中區(qū)包括三大建筑實體：歌劇院（0 區(qū)）、戲劇場（T 區(qū)）、音樂廳（C 區(qū)），均處于鈦合金和玻璃的圓形殼體之下，劇場之間為共用的公共大廳，地下設有設 備機房及各劇院的技術用房等。中區(qū)圓形建筑周圍環(huán)繞著人工湖，觀眾通過人工 湖下的通道進入公共大廳。圓形建筑和人工湖之間12.00m 標高處設置了室外消防通道（F 區(qū)），通道上設有標高為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。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 制冷機房設在地下 S4 區(qū)，地下 S5 區(qū)設有總排風排煙機房和廢氣煙氣總出口。1 冷熱源及空調水系統(tǒng) 1.1 概況空調水系統(tǒng)如圖 2 和圖 3。XX 劇院冷熱源用量和設備選擇如下:夏季總冷負荷15000kW離心式冷水機組1100RT4 臺螺桿式冷水機組300RT1 臺小負荷時使用逆流式冷卻塔820riVh4 組逆流式冷卻塔230 m3/h1 組小負荷時使用冬季總熱負荷10000 kw熱源市政 130/70C高溫熱水即熱式

3、熱交換器4 臺J由于內區(qū)辦公等風機盤管系統(tǒng)需全年供冷， 冷卻塔冬季使用，所以在制冷機 房內設置冷卻水集水箱，集中補水，以防止冬季市政水及塔底集水盤內存水凍結， 室外管道采取電伴熱措施。2 / 12S3空調熱水系統(tǒng)圖冬季使用冷卻塔制冷，采用與冷水機組并聯(lián)的板式換熱器及 2 臺冷卻水循 環(huán)泵（1 備 1 用）供應冷源水，可節(jié)省制冷電能?？照{采暖冷熱水為四管制系統(tǒng)，變流量運行；冷熱水各設 3 個二級泵系統(tǒng)， 分別為風機盤管系統(tǒng)、空氣處理機組系統(tǒng)、輻射地板系統(tǒng)。其中風機盤管空調冷 水系統(tǒng)全年使用，風機盤管（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，設置三通水溫調節(jié)閥，使 7C冷水和 60C熱水 分別與各系統(tǒng)回水混合調節(jié)到需要的冷水和熱水水溫?？照{冷熱水系統(tǒng)分別采用閉式氣壓罐定壓， 各設置補水調節(jié)水箱和 2 臺補水 泵（其中各有一臺備用），補水泵受系統(tǒng)壓力控制啟停，當水系統(tǒng)受熱膨脹后， 壓力高于停泵壓力時，膨脹管道上的電磁閥打開，使膨脹水量回收到補水箱?？諝舛抢? 01 1俎惻機魯f ft t輻肘地板I.拎水機組k泠卻水泵3冷卻塔4.拎卻水集水箱5.板式換熱器6空調冷水一次泵7.補水泵3.補水箱9.走壓讎10空調後水二次泵II.電動三通調節(jié)閥V豁空牆理1.即熱式熱交換器2空調熱水一

5、濃泵3補水罐4軟水補水箱5.左壓罐6空調熱水二袂泵7.電動三通調節(jié)閥圖2空調冷水系統(tǒng)團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的冷卻主要是蒸發(fā)散熱和傳導散熱，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空氣與水通過傳導方式的顯熱交換熱量W水的蒸發(fā)量丫 一水蒸發(fā)時吸收的汽化潛熱G冷卻水流量當冷卻塔出水溫度與空氣濕球溫度接近，即冷幅很小時，水在冷卻塔內的冷卻降溫主要靠水蒸發(fā)時吸收汽化潛熱 Q,水和空氣的顯熱交換量 Q 可忽略不計。按照夏季水溫和氣溫條件設計制造的冷卻塔溫降 t = 5C,如流量不變

6、，冬季隨著氣溫的降低，水分子的運動動能減小，分子擴散能力降低，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，當室外濕球溫度為 24E時，冷卻塔出水溫度如要達到 27.5C（冷 幅3.5C）,可達到標準的 5C溫降，進水溫度為 32.5C。冷卻塔特性（1 叩怖流童）冬季當室外濕球溫度達到 1C（干球約 5C）時，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 12.5C（冷幅為 11.5C）,

7、進 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。冬季當室外濕球溫度達到 1C時，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。但大劇院工程內區(qū)風機盤管所需冷量恰好與冷卻水流量不變 時一個冷卻塔2C溫降時的冷卻量基本吻合， 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 臺泵和 2 臺塔各一備一用。當冬季氣溫更低而要求的冷源水溫度不變時，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 冬季內區(qū)供冷和空調冷水溫度即使采用 729.2C的冷卻水作為冷源，通過板式換熱器，也只能交換出約 9/14C的空調冷水，與夏季要求的 7/12C冷水有差距；是否在室外干濕球溫度 更低時才能使用冷卻水作為冷源水，或內區(qū)風機盤管要按照9/14C水溫加大選型呢？這就需要分析全年供冷的內區(qū)夏季和冬季的狀況。圖 5 右邊為夏季風機盤管送風狀態(tài)點 SX與處理后的新風 Fx點（假設新風處 理到房間的等焓狀態(tài)）混合至 CX點送入室內。由于室內 2 點溫濕度設定值較冬 季高（例如 25C、60%），風機盤管出風狀態(tài)點 SX 溫度也較冬季高（約為 15C）,與 7C的冷水進水（

9、tw1）的溫度差達到 8C。冬季狀況見圖 5 左。人員燈光等全熱負荷冬季與夏季相等，由于內區(qū)需在冬 季送冷，溫濕度設定值定得偏低反而費能， 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，室溫設定值又必須比夏季低（比如將冬季室內狀態(tài)定 為 21C、55%）。如果新風能夠直接處理到室內狀態(tài)點風機盤管出風狀態(tài)即為 S,其溫度約為 11C，與 7C的冷水進水（tw1）溫差為 4C；如按夏季工況 選用風機盤管，由于風、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，在風量一定時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），風機盤管出風狀態(tài) Sd與冷 水進水溫差只有 2C,超過暖通規(guī)范規(guī)定的數(shù)值，更是難以達到的。此時我們想到是否能利用新風負擔一部分熱濕負荷。如果內外區(qū)沒有分別設 置新風處理機組，新風送風狀態(tài)一般按外區(qū)的要求處理到Fd 點（例如 20C,30%），風機盤管可干工況運行將室內空氣處理到 S點，與新風混合至 Od 點 送入室內。風機盤管負擔冷量可減少，出風狀態(tài) S點的溫度和與冷水的進水溫 差也可相應加5 / 12大。設計中我們盡量為內區(qū)單獨設置新風處理機組， 運行中可利用 新風做冷源，適當降低送風溫濕度，達到節(jié)省風機盤管冷量的目的。另外，如風機盤管選擇過大，即使在低檔風量運行時仍然過冷， 水路控

11、制閥 頻繁開閉，房間溫度時高時低很不舒適。因此，本工程內區(qū)按照對冷卻去濕不利 的冬季室內（風機盤管進風）狀態(tài)、7/12C的標準冷水溫度、高檔風量選用風機 盤管，選用時假設風機盤管負擔所有室內冷負荷； 但是，實際利用新風消除了一 部分室內熱濕負荷，所以即使在冷水溫度略有提高時，所選用的風機盤管仍能消 除余下的室內顯熱余熱。夏季室內溫度提高，風水換熱增強；且人員散濕量增加， 熱濕比有所減小，在全熱負荷不變的情況下，所需風量減??；所以風機盤管中檔 風量基本能滿足夏季設計負荷。值得提出的是，國產(chǎn)風機盤管樣本在不同進風和進水參數(shù)下的散熱量數(shù)值不 全。室溫最低限高達 24 或 25C,高限 28C在設計中

12、也很少采用，這與目前標準 越來越高的建筑室內環(huán)境要求是不相適應的，且不能滿足冬季的室溫選用要求。 進水溫度高限也只有 7C,設計中也不夠用，只能由設計人員進行估算。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，要看新風負擔熱濕負荷的程度，以及使用時冷負荷的實際情況，要在運行 中摸索確定停開冷水機組、使用冷卻塔制冷的室外氣溫轉換點。|1! Ip2 空調采暖通風方案 2.1 一般空調區(qū)域除機房等附屬房間外，考慮到建筑標準和北京室外空氣質量， 空氣處理機組 均設置了初效和中效 2 級過濾。為充分利用室外空氣作為冷源， 全空氣系統(tǒng)均采用了設回風機的雙風機空氣 處理機組，過渡

13、季可使用全新風，冬季可調節(jié)新風量，對于存在大量內區(qū)的國家 大劇院工程，其節(jié)能效果較為明顯。劇院觀眾廳、樂池、排練廳、錄音室、演播室等空調區(qū)域，由于較咼標準的 舒適度要求，以及樂器對溫濕度，尤其是濕度的嚴格要求，設置了全空氣空調系 統(tǒng)。夏季均采用了控制露點溫度再根據(jù)室內負荷變化進行二次加熱的方案，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系統(tǒng)。因夏季無濕度要求，不設置再熱盤管?？紤]到冬季如濕度過高，殼體和水下通廊的玻璃易結露， 所以不設置加濕器。辦公管理、會客接待、化妝等小空間空調區(qū)域，其溫濕度要求不嚴格，為控 制靈活，采用風機盤管加新風系統(tǒng)。因考慮到人員長期停留，新風空調機組設置 了價格較便宜、使用壽命較長且節(jié)電的高壓噴霧