某数据中心办公楼2F空调系统改造

1 概述

某数据中心建筑总面积35000平方米，是目前国内商业银行中规模最大、技术最先进，具有国际先进水平的集中式大型电子数据处理中心之一。主要由生产楼和办公楼组成，生产楼内计算机房采用恒温恒湿空调方案，办公区域采用VAV空调方案；办公楼采用风机盘管加新风两管制空调方案。中心自2001年投入使用以来，除了办公楼2F外，其它空调区域的空调情况基本正常。

办公楼2F的用户普遍反映其所在的房间的噪音较大，并伴有胸闷、头痛、嗓子发麻、眼睛发痒及恶心等不适症状。通过对该区域的空调系统的具体构成情况检查后，发现该区域的空调新风系统按建筑区域划分为2个分系统，记为1#、2#系统。各办公室根据需要分别采用顶送风式风机盘管及卡式风机盘管，新风量设计参数为40m3/(人·h)，排风为通过走廊经公共卫生间排风机排至室外。新风机组参数如表1：

2 测试与分析

2.1 噪音问题

2.1.1 检测结果

经实测得知，当1#系统新风机组风阀开度为20%时，近70%房间的A声级噪声达70～80dB。随着风阀的逐渐开大，房间的噪音也随之增大，部分房间的工作人员甚至无法忍受，于是有些用户采取了关闭甚至堵死新风口的做法。

现场测试表明，如果将风机出口风阀开度从20%开至50%或100%，则新风量基本能达到设计要求，换句话说，基本能保证空调区域内的空气品质。但为了控制室内噪音，限制了风阀的开度，影响了新风机组性能的充分发挥。

2.2 原因分析

新风系统产生噪音的一般部位有：风机、送风道、送风口等。对新风机系统的实测和分析计算表明，原设计中选择的风机转速合适，其送风量和风压也能满足使用要求，正常工况下运行风机产生的噪音也不超标，低效运行时，其运行噪音有所加大，但不是造成整个新风系统噪音偏高的主要原因。其主要原因是：

a) 送风口尺寸偏小，风口型式不合适。新风口断面尺寸为150mm×150cm，实测新风量为12～20 m3/(人·h)时，送风口速度为7～10m/s；若要达到室内设计新风量标准，送风口风速需达30～40m/s，比规范允许值(2.5～4.0m/s)超出10倍还多。经计算，当送风口风速为10m/s时，送风口处A声级噪声接近70dB，

b) 经测算，新风系统主风管风速和支风管风速均为8～9m/s，大大高于一般标准中主风管和支风管推荐值5～6.5m/s和3～4.5m/s，这说明部分风管偏细。

c) 主、支风管连接处及送风口与支风管连接处，现场制作不规范，未做流线过度及导流叶片，容易产生空气涡流。

d) 风管、风口及风机未采取有效消声措施。

2.3 空气品质问题

2.3.1 测试情况

经现场测试，实测新风量低于标准值，1#系统的新风总量为6027.5 m3/h，换气次数为1.13次/h，人均新风量为10～20 m3/(人·h)；2#系统的新风总量为3300 m3/h，换气次数为0.76次/h，人均新风量为12 m3/(人·h)。

由于各办公室没有装设良好排风装置，实测部分房间的二氧化碳浓度超标，同时，室内正压相对较高，新风更难送入，进一步导致新风量减少。有些大开间房间的新风口设置在房门附近，远离办公人员，用户得不到充足的新风，实测工作区的气流速度也偏小。

2.3.2 原因分析

a) 声环境与空气质量密切相关，为降低噪音而人为控制风阀、减小风阀开度，必然导致室内空气品质降低。再加上部分办公室窗户较少、小，甚至无窗，其空气品质更将恶化。

b) 排风系统不能满足使用要求。

c) 新风设计指标(40 m3/(人·h))对某些用户显得偏小。

3 改造方案

针对上述问题，在不影响用户正常工作的前提下，对该区域的空调系统做了如下的简单改造：

3.1 1#系统

a) 用条缝型风口代替原格栅型风口，并将风口尺寸扩大至1200mm×120mm。根据各个房间的具体情况，在每个送风口上方安装尺寸不等的静压消音箱，以降低风速，减少送风口噪音。为了调节系统风量，在每个房间的送风支管管口处加装风阀，并在风阀下方装设检查口。原主干风管均未装风阀，改造时由于空间不够，无法装新阀，故以调节支管风量的方法代替整体系统调节。

b) 更换高效空气过滤器，提高新风量和新风空气品质。

c) 由于受空间限制，无法在每间办公室增加机械排风系统，故在部分房门的下方安装百叶型风口。

3.2 2#系统

降低噪音、增加系统新风量的措施以及加装排风装置的方法相同于1#系统。不同的是2#系统新风机组被吊装在天花内，过滤器在机组内，机组下方有一条风管，不便于维护人员检查、保养，自运行以来从未清洗过，以至过滤器堵塞影响了风量，改造时，拆除了原过滤器，对进风系统进行了改造，加装一个高效新风过滤箱以便清洗和检修。

4 改造效果

改造后，对系统进行了一些调节，经过对空调区域的逐一测试，发现其空气品质及噪音较改造前都有明显的改善。2#系统机组新风量从1900 m3/h提高到11060 m3/h。部分房间改造前与改造后的比较如表2：

改造后由于新风量达到了相关标准，室内新风量和排风量基本达到了平衡，降低了室内二氧化碳浓度(部分房间的二氧化碳浓度测试值在0.05%～0.09%之间)，大大提高了室内空气品质。

以上分析表明，改造后空调区域内获得了良好的声环境和空气环境。另外，改造后，维护人员也便于对系统进行检修保养和运行调节，有利于保持系统高效稳定的运行。

5 结论和建议

大型建筑内空调区域复杂，设计空调系统时应充分考虑用户的特殊要求，在遵循现行标准规范的基础上合理确定设计参数。

风机盘管加新风系统的方案应考虑完善的排风系统，必要时，考虑排风的净化处理措施。为保证室内空气品质，应注意气流组织的合理性。新风系统应注重消声措施，声环境与空气质量密切相关，应同时考虑系统足够的新风量。另外，在现代建筑中，空调系统的能耗在建筑总能耗中占很大比例，设计时应注意系统节能运行问题，尽可能避免冷热抵消，建筑内区常年产生余热，应考虑余热回收措施。还应利用楼宇自控系统，在特殊用户呢加装空气质量在线分析仪表等，为保证系统高效稳定运转提供有效依据。

参考资料

A. 电子工业部第十设计研究员主编《空气调节设计手册》 中国建筑工业出版社 1995

B. 陆耀主编《HVAC暖通空调设计指南》 中国建筑工业出版社 1996

C. GBJ19-87 采暖通风与空调节设计规范

D. 龙惟定，程大章主编 《智能化大楼建筑设备的维护管理》 中国建筑工业出版社 1997