閆永亮,賴偉國

(泛華建設集團有限公司廣東設計分公司,廣州510600)

0 引言

隨著生活水平的提高,人類生存環(huán)境所受到的污染越來越嚴重;化工合成的室內(nèi)裝修材料、空調(diào)、計算機、復印機等這些污染源會揮發(fā)出多種有害氣體,如甲醛、三氯乙烯、苯、甲苯等;室內(nèi)不潔空氣對人體的危害相當大,會引發(fā)呼吸系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、神經(jīng)內(nèi)科、高血壓等多種疾病。改善室內(nèi)的空氣品質(zhì),已成為迫在眉睫的問題。

隨著市場經(jīng)濟迅速發(fā)展,城市化建設飛快,能源型式已經(jīng)十分嚴峻,人們逐漸認識到節(jié)能的重要性,各種能量回收設備越來越廣泛的被應用在空調(diào)系統(tǒng)中。

1 工程概況

本工程為廣州珠江新城金穗路段A3-5地塊匯美大廈項目,開工時間2007年9月,2010年元月投入使用。設計是一棟數(shù)碼港式超高層辦公樓建筑。地下室四層,地上三十層,建筑高度120m,總建筑面積約78000m2,空調(diào)面積約占總建筑面積的的58%。其中:地下室四層為配套汽車庫和設備房;首層至三層為配套大廳、商鋪、餐飲;四層為中、小型會議室;十四層為避難間和設備房;其它五層至十三層、十五層至三十層為辦公標準層。

綜合甲方的投資水平、建筑運營管理模式和每層建筑功能布置與國家、地方政府頒布的法規(guī)。本工程空調(diào)部分設計首層至三層采用開式膨脹水箱定壓補水的閉式水冷冷水集中空調(diào)系統(tǒng),制冷主機選用兩臺螺桿式冷水機組作為冷源,末端選用風機盤管或組合式空調(diào)柜+新風換氣系統(tǒng);四層至三十層采用變制冷劑流量多聯(lián)分體式空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng),每層共設四套空調(diào)系統(tǒng),三個辦公區(qū)域各設一套,公共區(qū)域獨立一套系統(tǒng),末端系統(tǒng)選用四面出風嵌入型室內(nèi)機+新風換氣系統(tǒng)。

圖1 廣州匯美大廈南立面效果圖

2 新風換氣機的特點及應用注意事項

2.1 新風換氣機的分類

熱回收方式比較多,但歸納起來共兩大類,即全熱回收裝置、顯熱回收裝置。全熱回收裝置即回收顯熱,又能回收潛熱,此類裝置有轉(zhuǎn)輪式換熱器、板翅式換熱器、熱泵式換熱器。顯熱回收裝置有中間熱媒式換熱器,板翅式顯熱換熱器,熱管式換熱器。新風換氣機根據(jù)熱回收方式分類。

2.2 新風換氣機的特點

1)通風換氣:將新鮮的室外空氣送入室內(nèi),同時將室內(nèi)污濁的空氣排到室外。新風換氣機都內(nèi)置空氣過濾器,可有效地阻止灰塵和有害氣體等污染物進入室內(nèi),保證送入室內(nèi)的新風清潔干凈。

2)能量回收:機器內(nèi)置熱交換器,將新風與排氣進行了冷熱交換。目前,國內(nèi)的新風換氣機的顯熱交換效率基本上都能保證在60%以上,大幅度降低了新風處理所需能量,實現(xiàn)了高效節(jié)能。

3)運行費用低:新風機組是向室內(nèi)單向進風的一種設備,而新風換氣機具有同時雙向換氣的特點,起到了一機兩用的作用。機器利用熱回收技術(shù)節(jié)能降耗,大幅度降低了運行成本。

4)排風與新風交替運行,通過經(jīng)化學處理并增加了抑菌劑的芯體后,可以抵抗非典、禽流感等疾病的流行,其抑菌率可達70%以上。

5)對于板翅式換熱器而言,由于是靜止式換熱器,能夠避免噪聲的污染,內(nèi)部有隔音板,減少或避免了污染物從排風到新風的轉(zhuǎn)移,但熱效率相對較低阻力較大。裝置較大,會占用較多的空間。

6)新風換氣機一般接管位置固定,配管靈活性較差。由于對送風口、排風口間距有一定要求,一般≥10m;盡可能在方案設計階段,暖通專業(yè)應密切與建筑專業(yè)配合,進風從外立面直接進風、排風通過豎井排出室外。

2.3 應用的注意事項

1)通向室外的風口應考慮防雨措施,以防雨水倒灌。

2)通向室內(nèi)、外的風道應考慮設置過濾網(wǎng),以保持室內(nèi)空氣的清潔。一般情況下累計運行150h應進行清洗,灰塵較多時可視具體情況決定,因此,設置過濾器、閥門等需經(jīng)常檢修、清洗的部位應預留檢修孔和抽取濾網(wǎng)的空間。

3)熱交換器芯體在運行 20000h后應進行清洗,可用真空吸塵器吸出表面浮塵,以確保進入室內(nèi)空氣的清潔。

4)室外進風口布置時,應避開有污濁空氣的地點,或在機組中選配活性炭過濾器。

5)過渡季節(jié)不需開啟換熱裝置,應設置旁通管道,以便過渡季節(jié)使用。

6)進排風管路的布置盡可能讓兩系統(tǒng)阻力值相近,或均設調(diào)節(jié)閥,以便控制風機的風量調(diào)節(jié)。

3 標準層空調(diào)新風系統(tǒng)比較

標準層面積約2000m2,分A、B、C三個辦公區(qū)域。

通過節(jié)能軟件計算的結(jié)果,標準層夏季逐時負荷最大時發(fā)生時刻:16∶00,夏季最大總冷負荷(含新風、圍護結(jié)構(gòu)、濕負荷等總的耗冷量)為320kW,夏季新風冷負荷為62.86kW,平均冷指標為160W/m2,平均新風冷負荷占總冷負荷的19.64%。

A區(qū)設計使用一臺101kW的室外機,室內(nèi)機共設9臺14kW的四面出風嵌入型空調(diào)器+1臺2000m3/h的板翅式全熱新風換氣機。

B區(qū)與A區(qū)空調(diào)設備配置相同。

C區(qū)設計一臺61.5kW的室外機,室內(nèi)機共設8臺9kW的四面出風嵌入型空調(diào)器+1臺1500m3/h的板翅式全熱新風換氣機,每層的換氣量為5500m3/h。

圖2 標準層空調(diào)通風平面圖

3.1 采用統(tǒng)計方法對空調(diào)新風系統(tǒng)方案比較和造價比較

1)如采用全熱交換器通過室內(nèi)排風和室外新風進行熱量交換,能夠利用空調(diào)排風中的余冷減少處理新風所需的能耗,換氣機按 60%效率計算,新風負荷就減少了37.72kW,通過全熱交換器處理過的新風溫度比室內(nèi)溫度稍高,多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)需要增加處理新風負荷40%的熱量,平均增加12.57W/m2,整體減少了設計總?cè)萘康?.86%。從而降低系統(tǒng)的初投資和運行費用,提高空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)濟性,減少空調(diào)總造價,詳見表1。

2)如采用風管式空調(diào)新風處理機把新風處理到室內(nèi)工況,若將室內(nèi)排氣排到公共走道區(qū)然后通過洗手間排風系統(tǒng)排出室外,容易影響公共區(qū)域的空氣衛(wèi)生,引起各個區(qū)域交叉感染;空調(diào)總負荷比全熱交換器方案大,空調(diào)總裝機容量也大,空調(diào)總造價比較高,詳見表1。

3)采用新風換氣系統(tǒng)作為新風系統(tǒng),比采用變制冷劑流量風管式空調(diào)新風系統(tǒng),初期總投資節(jié)省11.72%。

表1 按同一廠家設備造價參考計算表

3.2 采用統(tǒng)計方法對運行費用的比較

1)標準層采用新風換氣系統(tǒng)是不帶冷源的,空調(diào)系統(tǒng)負荷為282.28kW;風管式空調(diào)新風處理機把新風處理到室內(nèi)工況,需帶有62.86kW的冷源,空調(diào)系統(tǒng)負荷為257.14kW,總運行費用比較詳見表2。

表2 按設備額定用電量統(tǒng)計的運行費用表

2)采用新風換氣系統(tǒng)作為新風系統(tǒng)的全年用電量,比采用變制冷劑流量風管式空調(diào)新風處理系統(tǒng)作為新風系統(tǒng)的全年用電量節(jié)省10.36%。

3.3 采用理論計算節(jié)能效果和經(jīng)濟效益

1)換熱效率表達式及設備選型

板翅式換熱器換氣機的溫度效率 ηt和焓效率ηh可表示為:

式 (1)、(2)中:

tw—換熱前新風的溫度,℃;

hw—換熱前新風的焓,kJ/kg;

t′w—換熱后新風的溫度,℃;

h′w—換熱后新風的焓,kJ/kg;

tn—換熱前排風的溫度,℃;

hn—換熱前排風的焓,kJ/kg。

全熱交換后新風參數(shù)為:

以本工程標注層辦公區(qū)總風量為例計算節(jié)能效果。新風換氣機采用板翅式全熱換熱器,總的新風量5500m3/h。

供貨廠商提供的性能參數(shù)如下:

風量5500m3/h;

換熱器阻力為190Pa;

溫度效率為75%～76%;

夏季焓效率為50%～53%。

因此取:

溫度效率ηt=75%;

夏季焓效率ηh=51.5%;

板翅式全熱交換新風機耗電量為P=3.3kW。

根據(jù)中國技術(shù)中心數(shù)據(jù)資料夏季新風處理計算結(jié)果如下:

室外新風溫度tw:33.5℃

室外新風焓值hw:99kJ/kg

室內(nèi)回風溫度tn:25℃

室內(nèi)回風焓值hn:53.5kJ/kg

溫度效率ηt:75%

焓效率 ηh:51.5%

換熱后新風溫度t′w:27.1℃

換熱后新風焓值h′w:75.6kJ/kg

濕球溫度tnw:27.7℃

2)夏季節(jié)能計算

未安裝板翅式全熱交換器前所需的新風冷負荷為:

經(jīng)全熱交換后,新風機組冷負荷為:

即整棟標準層回收了 (83.42-40.52)×25=1072.5kW能量,可減少功耗約412.5kW(根據(jù)中國技術(shù)中心熱泵機組參數(shù)計算,得到的變制冷劑流量多聯(lián)分體式空氣調(diào)節(jié)的綜合性能參數(shù)COP約為2.6),扣除板翅式熱回收系統(tǒng)風機的耗電量3.3kW×25=82.5kW后,為330kW,整年的制冷運行期(當量滿負荷運行時間為2500h)可節(jié)電825000kWh。電價按0.8元/kWh計,則可節(jié)約電費660000元。設備投資約5年左右就可收回。

4 結(jié)語

1)本工程標準層采用變制冷劑流量多聯(lián)分體式空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng),新風選用新風換氣系統(tǒng),比選用變制冷劑流量風管式空調(diào)新風系統(tǒng)的初期設備安裝總投資節(jié)省了約175萬元,相當于節(jié)省標準層空調(diào)設備總投資的11.72%;通過采用統(tǒng)計方法對實際的設備用電量和理論計算得出,新風選用新風換氣系統(tǒng),比選用變制冷劑流量風管式空調(diào)新風系統(tǒng),整年最少可節(jié)電666250kWh,可節(jié)約電費53.3萬元,約5年左右就可收回新風換氣機和末端增大容量的總設備投資。

2)如果標準層采用冷水中央空調(diào)系統(tǒng),空調(diào)新風選用新風換氣系統(tǒng),即整棟標準層回收了1072.5kW能量,扣除板翅式熱回收系統(tǒng)耗電量后可減少功耗300.5kW,整年的制冷運行期可節(jié)電751250kWh,可節(jié)約電費60.1萬元。約5年左右就可收回新風換氣機和末端增大容量的總設備投資。

3)設計人員在設計實現(xiàn)節(jié)能和減少維護工作量的同時,更應該注重空氣品質(zhì);特別是選用全熱換熱器時,建議在新風管路和排風管路上粗效和中效過濾器,這樣會使系統(tǒng)阻力增加100～150Pa,選用風機時必須將這一因素考慮進去,管路上設粗效和中效過濾器對提高室內(nèi)空氣品質(zhì)有著非常大的作用。

[1] GB50189-2005公共建筑節(jié)能設計標準[S]

[2] GB/T18883-2002室內(nèi)空氣質(zhì)量標準[S]

[3] DBJ15-51-2007公共建筑節(jié)能設計標準(廣東省實施細則)[S]

[4] 殷平.新型板式全熱交換器研制—產(chǎn)品研制及實驗[J].暖通空調(diào),2005,35(11):56-62

[5] 陸耀慶.實用供熱空調(diào)設計手冊(2版)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2008

[6] 孫一堅.簡明通風設計手冊[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1998