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1空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計

1.1冷熱源

空調(diào)系統(tǒng)夏季設(shè)計總冷負荷為11476kW，單位建筑面積的冷負荷指標為150W/m2；冬季設(shè)計總熱負荷為7000kW，單位建筑面積的熱負荷指標為82W/m2。根據(jù)工程使用功能特點及業(yè)主對該工程的定位，從節(jié)能方面考慮，空調(diào)冷源選用4臺制冷性能優(yōu)越的離心式變頻電制冷機組，單臺制冷量為3165kW，COP為5.83。同時考慮到過渡季節(jié)極低負荷下部分負荷的需要，輔以1臺水冷螺桿式電制冷機組進行調(diào)節(jié)，制冷量為1055kW，COP為5.55。當冬季冷卻水進入螺桿式冷水機組的溫度低于15℃時，螺桿式冷水機組低溫保護停止運行，則利用板式換熱器及冷卻塔免費制冷。空調(diào)系統(tǒng)的熱源選用3臺制熱容量為2400kW的真空燃氣熱水鍋爐。制冷機組冷凍水供回水溫度為6℃/12℃，冷卻水的供回水溫度為32℃/37℃。真空鍋爐熱水供回水溫度為65℃/55℃。免費制冷板換的一次側(cè)供回水溫度5℃/10℃，板換二次側(cè)的供回水溫度為6℃/12℃。

1.2冷熱水系統(tǒng)

空調(diào)水系統(tǒng)采用機械循環(huán)四管異程式，一次泵變頻變流量系統(tǒng)。冷凍水分、集水器間設(shè)置壓差旁通裝置以保證只有1臺冷凍水泵在最低負荷運行時供回水管路壓力平衡。為離心式冷水機組設(shè)置5臺變頻冷凍水泵；為螺桿式冷水機組設(shè)置2臺定頻冷凍水泵，免費制冷板式換熱器和螺桿式冷水機組共用冷凍水泵；為真空鍋爐設(shè)置4臺變頻熱水泵。冷凍水及熱水系統(tǒng)均設(shè)置分集水器，分集水器均設(shè)置一路商業(yè)空調(diào)，一路辦公塔樓，一路備用。空調(diào)冷源水系統(tǒng)原理圖見圖1。

1.3冷卻水系統(tǒng)

為離心式冷水機組配置5臺變頻冷卻水泵，為螺桿式冷水機組配置2臺定頻冷卻水泵，免費制冷板書換熱器和螺桿式冷水機組共有冷卻水泵；塔樓屋面層設(shè)置8臺400m3/h的開式橫流冷卻塔，各冷卻塔風扇設(shè)置變頻器，且均帶有防凍電加熱器，屋面層室外的冷卻水供回水管包裹電熱拌線，以保證全年正常使用。按照綠色三星評定的要求，項目設(shè)置余熱利用系統(tǒng)，通過容積式換熱器將冷卻水與市政給水進行換熱，作為生活熱水供熱的預(yù)熱。為滿足大廈計算機機房、通訊設(shè)備用房的特殊需求，項目在塔樓屋面層設(shè)置24h冷卻水系統(tǒng)，提供32℃/37℃的冷卻水至4～27層辦公樓標準層。系統(tǒng)設(shè)置3臺125m3/h的閉式冷卻塔（2用1備），3臺變頻冷卻水泵，冷卻水系統(tǒng)采用豎向、橫向皆同程，以利于系統(tǒng)的水力平衡。

1.4空調(diào)風系統(tǒng)

1.4.1零售、餐廳等小分隔的商業(yè)租戶用房

由于商業(yè)租戶區(qū)不同的小租戶某一時刻對空調(diào)有不同的需求，故租戶區(qū)采用風機盤管加新風機組的靈活多變的空調(diào)形式，由新風機組將室外新風經(jīng)降溫或升溫、加濕等處理后送入商業(yè)租戶區(qū)，于租戶商鋪高位預(yù)留新風管接駁口；排風則由各層衛(wèi)生間及廚房排油煙機排至室外。定義為餐廳的商業(yè)租戶配備廚房空間，廚房高位預(yù)留排油煙風管和補風管，集中設(shè)置風機具有變頻調(diào)節(jié)功能的排油煙機和新風機組。

1.4.2辦公塔樓標準層

由于辦公塔樓標準層辦公區(qū)的進深達到13m，存在內(nèi)外負荷需求的差異，故將標準層的辦公區(qū)分為內(nèi)外區(qū)。內(nèi)外區(qū)送風系統(tǒng)設(shè)置如下：內(nèi)區(qū)末端設(shè)置單風道變風量箱，外區(qū)末端設(shè)置并聯(lián)式風機助動型變風量箱(FPB)，F(xiàn)PB帶熱水盤管。內(nèi)外區(qū)變風量箱均設(shè)置溫度控制器，冬夏季根據(jù)溫度控制器通過一次風進風風量調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度。辦公塔樓標準層核心筒的兩側(cè)設(shè)置了2個空調(diào)機房，機房內(nèi)各放置了1臺變風量空調(diào)機組，并采用上回上出的氣流方式。裙房4層、塔樓的避難層、屋面層分別設(shè)置帶熱回收功能的新房機組，新房機組通過熱管式換熱器與塔樓的衛(wèi)生間、辦公區(qū)的排風進行換熱后進入新房機組處理，經(jīng)過集中處理后的新房經(jīng)豎直新風管送入標準層的空調(diào)機組，標準層進入空調(diào)機組的新風管設(shè)置定風量箱CAV，新風與室內(nèi)回風混合并經(jīng)空調(diào)機組處理后送入室內(nèi)。各標準層的衛(wèi)生間、辦公區(qū)排風匯集至排風立管，由置于裙房4層、塔樓的避難層、屋面層的排風機經(jīng)熱回收后排至大氣當中。

1.4.3商場公共區(qū)域

商場公共區(qū)域采用單風道全空氣系統(tǒng)。按照綠色三星評定的要求，過渡季節(jié)商業(yè)裙房公共區(qū)域的AHU機組新風閥全開，新風量調(diào)整為機組總送風量的50%，同時，調(diào)整回風閥的開啟閥門調(diào)改新回風比，利用AHU機組引入室外的新風作為裙房公共區(qū)域的免費冷卻，中庭頂部設(shè)置手動窗(平時常閉)，當采用50%新風模式時手動開啟通風窗，以釋放過量的新風達到風量平衡；夏季，商業(yè)裙房公共區(qū)域的AHU機組新風閥調(diào)整至夏季運行工況，回風閥調(diào)整至全開，引入室外的新風經(jīng)降溫處理后送入裙房公共區(qū)域。

1.4.4辦公大堂區(qū)域

辦公大堂設(shè)置組合型空調(diào)機組，采用單風道集中送風方式，吊頂高位均勻設(shè)置條形噴射風口，夏季供應(yīng)冷風，冬季供應(yīng)熱風。由于辦公大堂層高12m，吊頂高度9.6m，為高大空間的建筑布局，在冬季供暖時，下送的熱空氣由于密度差的因素會有上浮的存在而導(dǎo)致人員活動區(qū)域達不到設(shè)計溫度的可能。因而綜合考慮辦公大堂的使用功能和人的舒適性的前提下，冬季采用AHU空調(diào)機組下送熱風及大堂周邊玻璃幕墻內(nèi)側(cè)設(shè)置地板散熱器共同供暖的采暖方式。同時，為了了解冬季AHU空調(diào)機組及地板散熱器共同供暖的有效性，利用CFD流體計算軟件進行了辦公大堂熱環(huán)境的動態(tài)模擬分析。為模擬室外風場對室內(nèi)氣流的影響，建模過程中考慮了室外風場的影響，在穩(wěn)態(tài)的基礎(chǔ)上增加了室外來風的作用空間。該模型是在穩(wěn)態(tài)模型的基礎(chǔ)上建立起來的。空調(diào)機組高位條形噴射風口的送風溫度為28℃，地板散熱器的風口出風溫度為37℃。辦公大堂的玻璃門朝向東開，分析時取垂直于玻璃門的方向，即圖中的x方向，此時，可同時監(jiān)測到室內(nèi)與室外的溫度變化。在門打開后。室外氣流涌入辦公大廳的過程，在門打開后20s的時間內(nèi)，室外冷空氣只有一部分以低溫存在于辦公大堂空間中，隨著冷空氣的深入，不斷與室內(nèi)空氣摻混，溫度逐漸升高，最終以18℃的空氣向室內(nèi)蔓延，在20s時間內(nèi)距地面1m高度以下80%的空間被18℃的冷空氣占領(lǐng)。并且在冷空氣從門下部侵入室內(nèi)的過程中，不斷有室內(nèi)熱氣流從門上部溢出，這一現(xiàn)象符合能量守恒定律，同時也可以從溫度分布圖中看出。3min后，中庭內(nèi)部的溫度分布可從圖7得到：在門打開3min后，室內(nèi)溫度進一步降低，整個2m以下的空間都被冷空氣所占領(lǐng)，并且出現(xiàn)明顯的溫度分層。下部溫度低，上部溫度高，且溫差10℃左右，室內(nèi)人員將明顯有冷感覺。由上述辦公大堂熱環(huán)境的動態(tài)模擬可知，在冬季室外溫度較低時，盡量不要同時打開4扇玻璃門，當需要通過打開玻璃門來換氣時，不要選擇寒冷的早晨和傍晚，盡量在稍微溫暖的中午；開門時間不宜過長，否則室內(nèi)溫度下降太低，在必須開啟玻璃門時，不要同時開啟4扇玻璃門，打開其中1扇或者2扇，優(yōu)先打開東南朝向的玻璃門，因其冷風侵入較少。

2空調(diào)節(jié)能自動控制

項目設(shè)置樓宇自控系統(tǒng)。制冷機房設(shè)置全變頻監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)設(shè)置一套設(shè)備(冷水機組、冷凍水泵、冷卻水泵及冷卻塔風扇均為變頻機組)能耗及效率監(jiān)控中心，逐時分析并計算中央制冷站內(nèi)各主要設(shè)備在不同變頻速率下的最佳工況值或能源效率，并且在保證最不利點壓力值的狀態(tài)下，主動發(fā)出變頻設(shè)定信號以指令相關(guān)設(shè)備按此變頻數(shù)值運行，從而達至“自我尋優(yōu)”的最佳運行效果，以節(jié)約總體的制冷能耗。辦公塔樓變風量系統(tǒng)綜合使用房間溫度控制、送風量控制、送回風風量匹配控制、新排風風量控制和送風溫度控制等多種控制方式。回風管里安裝CO2探測器、探測CO2的濃度以便調(diào)節(jié)區(qū)域的新風量。調(diào)節(jié)AHU機組新風入口處CAVBOX和排風閥在設(shè)定的位置，室內(nèi)新風量必須大于排風量，以保持室內(nèi)微正壓。CAVBOX將設(shè)風量探測報警器，與BMS系統(tǒng)兼容監(jiān)測在每段時刻所送的新風量是否在設(shè)定值的范圍內(nèi)，在新風量設(shè)計定值偏離設(shè)計值超過10%時報警。空調(diào)機組、新風機組的出水管上均安裝比例積分電動調(diào)節(jié)閥，通過改變水流量來控制所需空氣溫度。商業(yè)裙房公共區(qū)域的空調(diào)機組以回風溫度作為控制信號；新風機組以送風溫度作為控制信號；辦公塔樓空調(diào)機組以機組設(shè)定送風溫度及VAV回風溫度作為控制信號。在過渡季節(jié)，商業(yè)裙房公共區(qū)域根據(jù)室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)新回風比，調(diào)節(jié)新風量至總送風量的50%，利用新風免費供冷，節(jié)省運行能耗。

3結(jié)語

空調(diào)系統(tǒng)的能耗占建筑總能耗的50%～70%，因而，建筑節(jié)能問題對于建設(shè)節(jié)約型社會意義重大。空調(diào)系統(tǒng)在為建筑物使用者創(chuàng)造舒適、衛(wèi)生、安全的環(huán)境空間的同時，空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計中尤其需要重視系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性。為體現(xiàn)節(jié)能的理念，本工程設(shè)計中采用了包括：制冷站全變頻自動控制運行；采用CFD流體計算軟件模擬辦公大堂熱環(huán)境，為物業(yè)后期的運營提供操作依據(jù)；商業(yè)公共區(qū)域過渡季節(jié)引入室外新風免費制冷；辦公塔樓采用變風量空調(diào)系統(tǒng)減小末端風機的運行功率；廚房排油煙風機及新風機組，塔樓新風機組變頻運行；塔樓新風機組與辦公區(qū)排風、衛(wèi)生間排風顯熱回收、余熱利用等節(jié)能技術(shù)。

作者：萬鑫 周朝瑜 單位：無錫城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑工程系 無錫輕大建筑設(shè)計研究院有限公司