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1、深交所技术中心机房空调冷冻水保障泛华建设集团有限公司深圳设计分公司 陈京凤 摘要：本文详细介绍了深圳证券交易广场的空调水系统设计。针对深圳证券交易广场各部门的多样化的用冷特点，尤其是技术中心机房的全年不间断的用冷特点，设计了合理的冷源设备配备；设备选型原则、备用原则明确、合理，满足了多样化、不间断的要求。关键词：超高综合楼、冰蓄冷、蓄冰量、设备选型、备用原则71 工程概况1.1工程的自然概况本工程位于深圳市福田区中心区,是深圳证券交易所兴建的综合性办公大楼，全称为深圳证券交易广场。总建筑面积 263528m2 , 总建筑高度：237.1m，地上共46层，地下共3层。其中16层为建筑塔楼下部，7
2、9层为抬升裙楼，1046层为塔楼上部。本工程消防建筑分类为一类超高综合楼。建筑外形独特，如左图（悬挑部分为79层）：建筑用途：地下13层为汽车库、设备用房；地下3层局部为战时人防二等人员掩蔽所。地上1层为深交所自用入口大堂及配套商业服务设施；2层为出租办公区大堂；3层为物业管理办公室；46层为深交所技术中心机房；79层为深交所营运、办公区，其中8层设国际会议大厅、上市大厅、讲堂、教室、中国证券典藏专区、证券市场博览区、礼品展示区等等；10层为员工食堂；1143层为办公，其中16、32为避难层兼设备转换层，33层设厨房；4446为高级会所，其中44层设厨房。标准层层高4.35m，避难层层高8.7
3、m。1.2工程的空调设计概况设计范围为空调、采暖、通风、防排烟设计、人防通风设计。设集中空调的范围 ：地下各层电梯等候厅和地上除避难层以外的全部楼层。其中47层深交所技术中心机房的恒温恒湿空调由甲方另行委托专业公司 IBM设计，由冷冻机房提供冷冻水。设冬季空调供热的范围：11-14层高管办公区、89层档案和典藏、4446层会所。本工程空调总面积约为 145650m2。根据空调冷负荷特点，空调冷源分A、B两个独立系统。A系统为全年供冷，总冷负荷2752RT，总装机容量2700RT； B系统仅夏季供冷，为蓄冰系统，总冷负荷4415RT，总装机容量3350RT，蓄冰设备总蓄冰量18120RTh。根据
4、空调热负荷特点，空调热源设两个风冷涡旋式热泵机组系统，提供热水，与供冷系统共用末端。空调末端采用多种组合形式：有全空气定风量系统、变风量系统、变风量风柜+单风道节流型VAV系统、变风量风柜+风机动力型VAV系统、新风+风机盘管系统、新风+水冷式恒温恒湿机系统等等。2 设计参数本工程是超高的大型综合建筑，针对建筑的功能多样化，空调要求多样化，空调设计计算参数选取是否准确合理，对整个空调系统的后续设计产生重大影响。 2.1空调室内设计参数高管办公区、楼顶会所夏季供冷，冬季供暖，房间温度夏季25C，冬季20C； 技术中心机房全年不间断供冷，室内温度2224C；其它仅夏季供冷房间温度夏季26C；相对湿
5、度均为自然湿度。2.2空调新风量计算参数区域用途人员密度（平方米/人）新风量（立方米/时.人）区域用途人员密度（平方米/人）新风量（立方米/时.人）高管办公区1530大堂1010楼顶会所1530接待1020出租办公室1030餐厅1.520会议室/培训与教研中心320商业2.520媒体采访/制作1030酒店每房2人50国际会议500人20空中花园1010多媒体教室380人20活动中心1050展示厅/上市大厅200人20咖啡厅1010博览区2030技术中心/研究实验室2030档案库2030数据机房/开发机房/测试机房/数据备份2020典藏专库2030注：1、餐厅就餐时段的同时就餐人数：10层分2批
6、，每批500人；34层分3批，每批250人；44层、46层分1批，每批100人/层。2、人员密度均按空调房间的面积计算。2.3冷负荷设计参数 用途照明负荷（W/）设备负荷（W/）人员负荷（W/人） 用途照明负荷（W/）设备负荷（W/）人员负荷（W/人）显热负荷潜热负荷显热负荷潜热负荷高管办公区15407555大堂、接待12207555楼顶会所15207555商业15857555出租办公室18257555餐厅15358080会议室1157555酒店15257555国际会议室15207555空中花园12207555展示厅/上市大厅15857555技术中心办公15407555培训与教研中心15357
7、555活动中心1535210315媒体采访/制作15407555咖啡13208080档案库7207555活动中心1535210315典藏专库15257555博览区15357555技术中心机房根据 IBM要求，总冷量需求4790KW注：面积均按空调房间的面积计算。3 空调水系统设计3.1空调冷负荷：位置冷负荷RT（KW）整座大楼7167RT(25155KW)04/F07/F技术中心机房（24小时供冷）1365RT(4790KW)出租办公区域内的数据机房（24小时供冷）872RT(3062KW)其它24小时供冷区域515RT(1808KW)其他区域(夜间不供冷)4415RT(15495KW)3.2
8、冷源：根据空调负荷特点，为了确保深交所技术中心机房空调冷冻水的供应，空调冷源分A、B两个系统设置。3.2.1冷冻机房：设于地下三层，制冷机房面积1239m2，机房跨地下二、三层，总高8.6m，在地下二、三层处设结构的框架梁，根据消防性能化试验报告和深圳消防部门的审批意见，为一个防火分区；另设2个蓄冰间，每个约800m2，层高4.6m。3.2.2 冷源设备选型原则：3.2.2.1冷水机组的备用原则为N+0；选型原则如下：（1）A系统的冷负荷均为稳定的工艺性负荷，故制冷主机根据总冷负荷进行选型及台数；相对深交所技术中心机房而言，相当于备用为N+1。（2）B系统主机根据逐项逐时的冷负荷计算的综合最大
9、值确定系统的总设计负荷 ，不再附加。（3）B系统主机结合B系统的负荷特点，确定为N大一小的机组组合形式选择主机型号。小主机制冷量为500RT。（4）B系统为减小总的主机装机容量，采用部分冰蓄冷系统。蓄冰量原则是根据白天冷冻机始终高效运行并且保证冷冻水温度稳定在 5/12的原则确定。冷冻主机运行温度 5.5/10.5。3.2.2.2冷却塔的备用原则为N+0；选型原则如下：（1）所有冷却塔的排热量应满足制冷主机的要求，并留有1525%的余量(指制冷主机的空调工况) 的原则进行选型，与主机一对一匹配。本工程采用方形离心风机型强风逆流式钢制冷却塔。（2）B系统冷却塔按主机夜间制冰要求核算。由于深圳的气
10、候特点，夜间湿球温度并不下降，且持续时间长，经核算，满足制冰要求的冷却塔余量达到25%。3.2.2.3水泵、乙二醇泵的备用原则为N+1；选型按流量=1.051.1Q ； 扬程=1.1H进行。3.2.2.4末段管路的管径根据采暖通风与空气调节设计规范(GB500192003)第6.2.15条考虑冷冻水通过水泵、水管、水箱的温升引起的冷负荷，B系统的末端设备(板式换热器)和末端管道(分水器、集水器后的管道)，根据逐项逐时的冷负荷计算的综合最大值15495KW，附加水泵、管道温升冷负荷后按16300KW进行设计。3.2.2.5板式换热器考虑备用和一定的余量，按下列原则选择每台板式换热器型号。（1）板
11、式换热器台数大于等于3台时，q=0.75Q/N-1 ( N为台数，Q为总设计换热量，q=单台换热量)（2）板式换热器台数等于2台时，q=0.75Qx1.1/N-1 ( N为台数，Q为总设计换热量，q=单台换热量)（3）板式换热器换热温差： A系统高区：T=2；B系统高区T=1，冷冻机房T=1.5。3.2.2.6钢制蓄冰盘管按下列原则选型：（1）钢制蓄冰盘管按选定的双工况制冷主机夜间8h满负荷工作的总制冰量进行设计选型。（2） 钢制蓄冰盘管总量=1.051.1全部双工况制冷主机夜间每小时制冰量X8h。3.2.3 A制冷系统A制冷系统服务于深交所技术中心机房、出租办公区域内的数据机房和其它需24小
12、时供冷区域，总冷负荷2752RT,选用3台900RT单工况水冷离心式冷水机组，提供7/12C的冷冻水。A系统所有制冷设备（冷水机组、变频冷冻泵、冷却泵、冷却塔等）由柴油发电机全额提供备用电源。A系统末端用户侧的低区冷冻水供/回水温度为 7/ 12C；高区供/回水温度为9/14C。地下3层16层为低区，17层以上为高区。转输设备放置在16层，膨胀水箱放置低区在17层，高区在屋顶层。A系统末端用户侧的下列末端由柴油发电机提供备用电源：47层技术中心机房整层、地下二层16层的弱电井、地下一层的程控机房。A系统柴油发电机供电时，必须保证可以启动3台主机中的任意2台，并保证其满负荷正常运行和由柴油发电机
13、提供备用电源的所有末端正常满负荷运行。3.2.4 B制冷系统（1）深圳供电局目前对于非居民用户的电价是峰谷平三段收费政策；因冰蓄冷制冷系统对电网的移峰填谷作用，供电部门为鼓励用户使用冰蓄冷系统，提供冰蓄冷的优惠电价，峰谷电价差值可达到4：1；冰蓄冷系统在运行中可大大降低供电峰段的耗电量，从而减少运行费用，同时增加系统运行的可靠性，也提高运行管理的经济性，因此本工程采用部分负荷冰蓄冷制冷系统。（2）B系统冰蓄冷工作原理采用串联-内融冰式-主机上游-单泵系统，乙二醇循环泵采用变频泵。冰蓄冷系统实现四种工况即蓄冰工况、主机和冰盘管联合供冷工况、主机单独供冷工况、冰盘管单独供冷工况；其中蓄冰工况为夜间
14、电价谷段时储冰，主机和冰盘管联合供冷工况、主机单独供冷工况、冰盘管单独供冷工况为末端供冷。但本设计主机单独供冷工况无法保证末端设备所需的全部负荷和温度，因此只能作为极端情况下的一种备用补救措施；冰盘管单独供冷工况主要用于过渡季节；空调季节应以主机和冰盘管联合供冷工况为主。其原理如图：（3）B系统服务于除A系统外的其他区域，尖峰冷负荷4415RT，选用3台950RT、1台500RT 双工况水冷离心式冷水机组，在夜间制冰，蓄冰设备总蓄冰量约18120RTh。蓄冰设备设于地下三层和地下二层的蓄冰间内。双工况主机载冷剂为25%(质量比)抑制性乙烯乙二醇溶液。末端负荷高峰时段采用融冰供冷和主机联合供冷的方式，抑制性乙烯乙二醇溶液供/回液温度为3.5/ 10.5C。蓄冰设备采用25台BAC钢制蓄冰盘管TSU-761M型。（4）B系统末端用户侧的低区冷冻水供/回水温度为 5/ 12C；高区供/回水温度为6/ 13C。地下3层16层为低区，17层以上为高区。转输设备放置在16层，膨胀水箱低区放置在17层，高区放置在屋顶层。用户侧的冷冻泵均采用变频泵。（5） B系
