超高层建筑空调设计总结

顶棚上绝无产生滴水之虑
-- VAV系统风管与室内末端装置由软管连接，吊顶上不设
冷热水管，不存在试压、凝水排除问题，因此顶棚上绝无
产生滴水之虑。因而这种系统深受办公楼、银行等业主欢
2019/迎5/2。2
22
6. 超高层建筑冷热源的选择
冷源 板式换热器 热、电、冷三联供
2019/5/22
原理：气流通过细孔，测 定其两端的微压差（即压 差传感器，迎气流端细孔 测全压，背气流端细孔测 静压），来控制调节器， 由调节器控制电机调节风 门开度。
2019/5/22
15
气流通过调节器PTA224V来控 制风门位置，直到与室温传感 器PTA228RL实际输入信号相 一致时为止。
从室温传感器PTA228RL来的 信号要求气流维持室温在室温 传感器所要求的温度位置上。
荷减少时，也不会浪费再热量。
2019/5/22
5
由于冷水出水温度受到制冷机和水—水热交换限 制，不能任意调节，因而送风温差基本上是固定 的，依靠质调节是困难的，只能依靠水路系统量 调节和风路系统量调节。
水路系统的量调节也有局限性，总水量在制冷机 中蒸发器水量一般保持不变，节省水泵电量收效 较少
超高层建筑空调设计
VAV系统在超高层建筑上的应用 超高层建筑冷热源的选择
2019/5/22
1
VAV系统在综合节能上 优于其他系统，全年可 节能20％。
上海环球金融中心
在价格方面由于近期 VAV系统的价格下调，
已经可以与风机盘管加 新风系统竞争。
北京名人广场、香港中 环广场、香港中银大厦、
• 满液式蒸发器：管内走的是水，制冷剂在管簇外面蒸发，传热面基本 上都与液体制冷剂接触。
• 特点： • -- 制冷系统蒸发温度低于0℃时，管内水易冻结，破坏蒸发器。 • -- 制冷刑充灌量大。 • -- 受制冷剂柱高度影响，简体底部的蒸发温度偏高，会减少传热温差。
-- 结构紧凑，操作管理方便，传热系数较高。
VAV系统。
2019/5/22
12
（7）VAV系统进入室内末端装置由软管连接
• 吊顶上没有冷热水管出现 • 更不存在像风机盘管必须进行试压 • 没有凝结水和空气排除问题 • 因此顶棚上绝无产生滴水之虑 • 有利于使用，便于用户搬迁后进行室内重新装修
这种系统深受像办公、银行的业主们的欢迎！
2019/5/22
香格里拉和万豪酒店 I991年建成的香港渣打银行总行
2019/5/22
20
香港地区工程中采用VAV系统的原因：
运行费用低
-- 香港没有能源，节能显得更重要，并得到法律保障。
一次投资接近定风量风机盘管系统
-- 由于大量采用VAV系统，使得VAV末端装置和变风量空 调器生产成本降低。并且多采用传统的气动控制方法， 比采用直接数字式（DDC）的系统要便宜。因而使一次 投资接பைடு நூலகம்定风量风机盘管系统。
空调上应用。
吸收式直燃机：由于最低供冷温度仅为6℃，对于采用板
换梯级供热供冷系统要提供温度低于6℃冷水，这种制冷
机，超高层建筑也是不宜采用，但对于低层裙房空调仍
可使用。
超高层建筑只有螺杆式制冷机组和离心式压缩制冷机组
可供使用（容量大，供水温度4℃左右，其他制冷机均达
不到此目的）。
目前市场上螺杆式承压达2.45MPa，离心机加强型
• 例如北京名人广场，每层两台L ＝15000m3/h空调机并配备两台 7000 m3/h风量排风机。
• 两者是连续的变频调节风机，当 过渡季节冷源停用时，随室外气 温变化，调节新风量维持室内 22~25℃，以此解决过渡季节空 调问题。
2019/5/22
北京名人广场冷水机组吊装 10
（4）VAV系统价
（6）VAV系统用在超高层建筑可能会产生下述现象：
• 当冬季使用空调风量变小时、层高超过4m时，热气流会有 上浮的可能。
• 在超高层建筑上有裙房地方，风口不能设置太高。
• 冬季当室内人员增加，照明、设备发热也增加，热负荷变
少时，风量亦变少，但此时由于人员增加却需要加大风量，
与要求正相反、风量反而减少。所以有外区地方不宜采用
-- 由于不能充分地利用允许的送风温差，不论多大负荷均送同样大小的 风量，结果造成了再热器的加热量(因而也有制冷量)和电能上的浪费
• 在送风参数ts、ds不变的情况下，调节送风量，称 之为量调节。
-- 维持允许的送风温差不变，靠减少风量的措施来适应负荷的变
化，这在有变风量的风机情况下，就能节省运行电费，而且在负
2019/5/22
26
对于超高层建筑，为了满足承压要求，制冷
机需要管内走水的满液式蒸发器，但其蒸发器温度 低于0℃时，管内水易结冻。
而干式壳管式蒸发器，其优点是蒸发温度在 0℃附近不会结冻，但其承压能力比之满液式蒸发 器要差。
2019/5/22
27
2）离心式制冷机组
制冷剂：HCFC-123（低压）
13
4.2 VAV末端装置的控制
传统的机械控制末端装置已被淘汰，取代的是气 流自身控制方法
这种方法利用气流自身控制比以往采用压力控制 较为先进，至少末端压力损失不会那么大
现以PRICE公司SEV8001产品为例说明
2019/5/22
14
气流控制的敏感元件是塑 料制的十字毕托管，内径 为4mm管上开ø1.0mm细 孔。
2019/5/22
16
气流控制线和温度控制线两者工 作在串级类型和按PI比例直线叠 加一起来控制特性。这样消除任 何温度单独控制的影响。
在消除温度因素外，最小和最大 气流界限是可以调节的，必要时 对进入顶棚空间或室内通道上风 量进行调整。调整的目的是找出 来自屋顶面覆盖内部温度的影响， 以防止未经许可的气流影响整个 调节。
2019/5/22
17
界限线是预先提供温度设定值范围，无需打开温 度传感器的盖子可以进行调节。
温度设定值可以用遥控外部信号来设置。
外部信号超过最大或最小，或全开全关也是可能 的。
用PTA228RL温度传感器来调节温度设定点，供冷设 定点温度值等于温度值或温度值加上超过SPC部分的任何 值之和。
只有风路系统量调节VAV系统才能既节省风机 耗电，又节约制冷冷量。
2019/5/22
6
4.1 VAV在超高层建筑上的优点
（1）超高层主要冷负荷来自太阳辐射热，标准层南北方向 或东西方向，一般设计南北或东西各为一台空调机组 (AHU)。
当南向或东向太阳辐射热加大时，北向和西向负荷均处在 低值（一般办公建筑均以太阳热为主），反之亦然。
2.1MPa。
2019/5/22
31
对于上海金茂大厦(420.5m)工程，制冷机供水温度为 5.5℃，选用4台Carrier离心式冷水机组，19EX4343.2×3台，单台制冷量为4220kW，19EXE5052.2×1台，单台制冷量为1406kW。
低区板式换热器ALFA-LAVALM30-FD，1台制冷量 3017kW，冷水侧工作压力2.2MPa，冷却水侧工作只力 为1.05MPa。
室内最小和最大气流界限，通常与最
小和最大热负荷相一致，选择室温
PTA228RL传感器按PI控制作用，预
期能维持室温正好在供冷设定值上。
2019/5/22
19
4.3 近期香港使用VAV系统的主要工程
1992年落成的亚洲最高的香港中环广场办公大 厦（78层，368m）
1989年建成的香港中银大厦(73层，高315m) 1991年竣工的40万m2香港太古城广场上部港岛
在负荷变化的情况下，用调节风量的办法来保证空调房 间温、湿度的要求不但可行，而且还能节约不少运行费。
2019/5/22
3
空调房间的送风量和余热量、余湿量的关系：
2019/5/22
4
在Q与D发生变化的情况下，要想保持室内参数tn和dn。
• 在送风量不变的情况下，调节送风参数ts、ds，称 为质调节。
23
6.1 冷源
（1）水冷式制冷机
螺杆式制冷机组 离心式制冷机组 吸收式制冷机组
2019/5/22
24
1）螺杆式制冷机组
制冷剂：HCFC-22、HFC-134a
单机制冷量：350~7000kW
空调工况COP：4.1~5.4
最低供冷温度：-7℃~-12℃
• 螺杆式冷水机组：满液式蒸发器和干式蒸发器。
当上午东南向VAV末端装置开到 最大值时，其北向与西南向均处 在最小值。
一台l 4m3/s风机，大部分时间处 在10m3/s运行，既节约AHU冷量， 又节省风机功率。
2019/5/22
8
2019/5/22
9
（3）VAV空调系统同其他全空气系统一样，在室 外气温较低时(如过渡季)，可以停用制冷 机，利用新风自然冷源。
上海环球金融中心 （95层460m）都是采 用VAV系统。
2019/5/22
香港的中环广场
香港中银大厦 2
超高层建筑一般以办公写字楼为主，其次也常作为公寓、 客房、观光等用途。
-- 室内的负荷主要来自人体、灯光等 -- 室外冷负荷主要是太阳辐射热 -- 室外太阳辐射热有时往往比人体、灯光热大出2~3倍 -- 室内冷负荷是固定的，室外的太阳辐射热是不断变化 VAV系统随着负荷变化而送风量也不断变化。
2019/5/22
21
最主要原因是这种系统适合香港建筑行情。
-- 香港任何工程均有后期装饰装修设计问题。
-- 建筑设计时只得计算出末端装置数量，而其位置由装修 人员按房间面积安排，末端装置软管接头是可以移动的 （而风机盘管就比较麻烦，涉及水管问题）。