11.1.2 办公类建筑的冷热负荷和能耗特点
办公类建筑,因为体形系数较大,加之一些城市的办公建筑为追求美观大量采用玻璃幕墙等,导致室外负荷(主要是太能辐射负荷)和新风负荷成为最主要的负荷。人员、灯光、设备等室内的负荷则根据情况成为负荷的重要组成部分。因此,在进行暖通空调设计尤其是进行节能设计时,要充分考虑围护结构的材料、厚度等进行设计。如果是高大建筑,还必须考虑设备的管路走向和长度,冷热水机组与负荷末端的长度距离等。因为没有水体蒸发、食品加热或冷却,这类建筑的湿负荷较小,尤其是北方的写字楼,不管是供暖还是空调,湿负荷较小,只需要考虑新风的湿负荷。因此,在进行负荷计算和设备选型时,必须充分考虑这类建筑的通性特点,然后再考虑建筑本身的位置、朝向和高度等进行暖通空调设计。
对于大型办公楼(建筑面积超过10000m2)建筑来说,周边区(由临外玻璃窗到进深5m左右)受到室外空气和日射的影响大,冬夏季空调负荷变化大;内部区由于远离外围护结构,室内负荷主要是人体、照明、设备等的发热,可能全年为冷负荷。因此,可将平面分成周边区和内部区。周边区亦可按朝向分区(平面面积大时)。大型办公楼的周边区往往采用轻质幕墙结构,由于热容量较小,室外空气温度的变化会较快地影响室内,使室内温度昼夜波动较明显。所以,周边区空调负荷的变化幅度以及不同朝向房间的负荷差别较大;一般冬季需要供热,夏季需要供冷。内部区由于不受室外空气和日射的直接影响,室内负荷主要是人体、照明和设备发热量,全年基本上是冷负荷,且变化较小,为满足人体需要,通风量比较大。
在办公用建筑物中,为了提高办公环境条件,采光面占比较大,受外部气象条件的影响很大,特别是在过渡季节,经常是以室内的温度为中心反复变化。在中大规模的建筑物中,特别是超高层建筑物,由于风压和成本的关系,多采用密闭窗,在过渡季节利用外气调节室内的温湿度比较困难。
另一方面,由于照明的增加和办公用具的设置等,室内发生的热量有增加的倾向,在全年需要冷却的时间有逐渐延长的趋势。另外,在过渡季节室外的气温变动较大,传热负荷、冷气负荷反复在冷、暖房之间变换,为了把室内的温湿度状态保持一定,在这个时期,需要冷、热双热源。当建筑物采用密闭窗时,在冬季,特别是过渡季都持续需要冷源和热源。
我国办公楼室内空调设计计算参数中办公室新风量,对一般办公室:20~30m3/(h·人);高级办公室:30~50m3/(h·人)。现代化办公楼夏季冷负荷为常规办公楼的1.3~1.4倍。办公自动化(OA)机器设备发热量为10~40W/m2,甚至更大,照明负荷20~30W/m2(300~800lx),人体发热约16W/m2。