潘軍 何佩峰 王瑞兵

中聯(lián)筑境建筑設(shè)計(jì)有限公司

杭州新天地B地塊溫濕度獨(dú)立控制設(shè)計(jì)

潘軍 何佩峰 王瑞兵

中聯(lián)筑境建筑設(shè)計(jì)有限公司

通過對(duì)杭州城北新天地的工程實(shí)例分析，介紹了辦公樓采用溫濕度獨(dú)立控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)；針對(duì)杭州的氣候條件，采用了燃?xì)鉄崴婵斟仩t作為空調(diào)熱源；在細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)上，充分考慮了噪聲控制、走道環(huán)境改善等；針對(duì)溫濕度獨(dú)立控制系統(tǒng)缺點(diǎn)，提出了應(yīng)注意的事項(xiàng)。

溫濕度獨(dú)立控制 節(jié)能 干式風(fēng)機(jī)盤管 造價(jià)

0 引言

杭州創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)新天地綜合體位于杭州市下城區(qū)，集商務(wù)辦公、科研孵化、新型都市工業(yè)以及商業(yè)休閑于一體，總建筑面積為150萬m2。其中，B地塊總建筑面積 44900m2，地上面積 29274m2，建筑高度為68.60m。地下一層為汽車庫(kù)、自行車庫(kù)和變電所，地下二層為制冷機(jī)房、鍋爐房和汽車庫(kù)，地下三層為汽車庫(kù)和消防水泵房，其中地下三層汽車庫(kù)戰(zhàn)時(shí)兼做二等六級(jí)人員隱蔽所。地上共17層，一層為大廳和接待，二層為職工食堂，三層至十六層為辦公用房，十七層為設(shè)備用房。本建筑為一類高層綜合樓，定位為甲級(jí)寫字樓。

1 設(shè)計(jì)參數(shù)

1）室外設(shè)計(jì)參數(shù)。夏季：空調(diào)設(shè)計(jì)干球溫度35.7℃，濕球溫度27.9℃，日平均溫度31.6℃，通風(fēng)設(shè)計(jì)干球溫度32.4℃，相對(duì)濕度55.6%；冬季：空調(diào)設(shè)計(jì)干球溫度-2.2℃，通風(fēng)設(shè)計(jì)干球溫度0℃，相對(duì)濕度82%。

2）室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)。具體見表1。

表1 室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)

2 冷熱源方案

2.1 熱源方案

由于本建筑定位為甲級(jí)寫字樓，并用于出租高端客戶，甲方提出熱源采用鍋爐，確保冬季空調(diào)效果。經(jīng)比較，杭州地區(qū)采用燃?xì)忮仩t供熱與風(fēng)冷熱泵供熱相 比，運(yùn)行費(fèi)用相差不大。

2.2 冷源設(shè)計(jì)與空調(diào)方案

一般而言，辦公樓可考慮的空調(diào)水系統(tǒng)末端形式有VAV變風(fēng)量系統(tǒng)，風(fēng)機(jī)盤管＋新風(fēng)形式，VRF多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)因具備使用靈活等優(yōu)勢(shì)經(jīng)常在辦公建筑中采用。

本項(xiàng)目辦公樓層的層高只有3.90m，由于梁高不低于0.65m，再考慮0.13m的架空地板，若采用VAV變風(fēng)量系統(tǒng)，凈高約在2.60m，不能滿足業(yè)主2.80m的要求；另外VAV的投資也比較高，若采用國(guó)外品牌的產(chǎn)品，價(jià)格更高；VAV的控制系統(tǒng)較復(fù)雜，也是成為落選的因素之一。

若采用普通的風(fēng)機(jī)盤管＋新風(fēng)的方式，則舒適性并不好，風(fēng)機(jī)盤管的凝結(jié)水盤上夏季長(zhǎng)期積水，產(chǎn)生霉菌、軍團(tuán)菌等有害病菌，嚴(yán)重危害人體健康。

由于本樓定位較高，甲方對(duì)溫濕度的要求也很高，尤其是要確保冬季的室內(nèi)溫度，多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)在極端氣候下很難保證。

采用溫濕度獨(dú)立控制技術(shù)[1]可有效解決以上問題，其優(yōu)點(diǎn)在于：①冷源采用高溫型螺桿式冷水機(jī)組，出水溫度為14℃，機(jī)組COP可達(dá)到7.0以上；②末端采用干式風(fēng)機(jī)盤管，基本杜絕冷凝水的產(chǎn)生，室內(nèi)衛(wèi)生條件大為提高；③采用溶液式空調(diào)機(jī)組或溶液式新風(fēng)機(jī)組，通過溶液噴灑可除去空氣中的塵埃、細(xì)菌、霉菌等有害物質(zhì)，保證送風(fēng)健康清潔，提高室內(nèi)空氣品質(zhì)；④溶液式空調(diào)機(jī)組或溶液式新風(fēng)機(jī)組內(nèi)部有能量回收裝置，有效節(jié)省新風(fēng)處理能耗；⑤溶液式新風(fēng)機(jī)組可變頻運(yùn)行。

按照文獻(xiàn)[2]，采用溫濕度獨(dú)立控制技術(shù)，對(duì)于北京的辦公建筑，全年節(jié)能率20.83%；對(duì)于廣州的辦公建筑，全年節(jié)能率24.74%。

經(jīng)與甲方溝通和商討，最終確定采用溫濕度獨(dú)立控制系統(tǒng)。

2.3 具體空調(diào)形式

一層門廳和二層餐廳采用全空氣系統(tǒng)，預(yù)冷式全空氣空調(diào)機(jī)組設(shè)置在機(jī)房?jī)?nèi)。

三層～十七層辦公室采用干式風(fēng)機(jī)盤管＋新風(fēng)的方式。新風(fēng)由溶液式新風(fēng)機(jī)組提供。新風(fēng)承擔(dān)室內(nèi)新風(fēng)負(fù)荷、室內(nèi)濕負(fù)荷、部分室內(nèi)顯熱負(fù)荷。

3 空調(diào)負(fù)荷和濕負(fù)荷的計(jì)算分析

本工程以一層門廳、辦公（第五層）為例，分別敘述計(jì)算選型思路。

1）門廳：面積525m2，人員密度20m2/人，人數(shù)27人，新風(fēng)量標(biāo)準(zhǔn)10m3/(h·人)。

室外設(shè)計(jì)參數(shù)。夏季：tw=35.7℃，tsh=27.9℃，Iw= 89.63kJ/kg，dw=20.87g/kg；冬季：tw=-2.2℃，Iw=3.92kJ/kg，dw=2.47g/kg。

室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)。夏季：室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度27℃，相對(duì)濕度50%，In=53.3kJ/kg，dn=10.62g/kg；冬季：室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度18℃，相對(duì)濕度40%，In=31.28kJ/kg，dn=5.16g/kg。

極輕勞動(dòng)時(shí)，成年男子：散濕量（夏季109g/h，冬季95g/h），潛熱（夏季65W，冬季57W），顯熱（夏季61W，冬季85W）。另外，設(shè)備負(fù)荷為5W/m2，照明負(fù)荷為15W/m2。

表2為門廳冬、夏季負(fù)荷計(jì)算表。

表2 冬、夏季負(fù)荷計(jì)算表（門廳）

2）第五層辦公：面積1638m2，人員密度6m2/人，人數(shù)273人，新風(fēng)量標(biāo)準(zhǔn)30m3/(h·人)。

室外設(shè)計(jì)參數(shù)。夏季：tw=35.7℃，tsh=27.9℃，Iw= 89.63kJ/kg，dw=20.87g/kg；冬季：tw=-2.2℃，Iw=3.92kJ/kg，dw=2.47g/kg。

室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)。夏季：室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度26℃，相對(duì)濕度50%，In=53.3kJ/kg，dn=10.62g/kg。冬季：室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度18℃，相對(duì)濕度40%，In=31.28kJ/kg，dn=5.16g/kg。

極輕勞動(dòng)時(shí)，成年男子：散濕量（夏季109g/h，冬季95g/h），潛熱（夏季65W，冬季57W），顯熱（夏季61W，冬季85W）。另外，設(shè)備負(fù)荷為50W/m2，照明負(fù)荷為25W/m2。

表3為第五層辦公冬、夏季負(fù)荷計(jì)算表。

表3 冬、夏季負(fù)荷計(jì)算表（第五層辦公）

新風(fēng)量：30m3/(h·人)×273=8190m3/h

夏季：新風(fēng)負(fù)荷99.2kW，其中顯熱負(fù)荷22.8kW，潛熱負(fù)荷76.4kW。新風(fēng)濕負(fù)荷108kg/h。

冬季：新風(fēng)負(fù)荷77.6kW，其中顯熱負(fù)荷55.6kW，潛熱負(fù)荷22.0kW。新風(fēng)濕負(fù)荷26.4kg/h。

4 機(jī)組選擇

1）門廳：由于大廳位于一層，其開口部位為大門，故選擇不帶熱回收的機(jī)組，其冬、夏季處理過程線見圖1。

圖1 門廳空氣處理過程

取熱泵式溶液全空氣機(jī)組送風(fēng)溫度為17℃（注：冷卻除濕工況為16～22℃），則送風(fēng)溫差為27-17＝10℃。

一層大廳為高大空間，采用分層空調(diào)[2]，根據(jù)噴口的高度，其冷負(fù)荷約為計(jì)算負(fù)荷的80%，則送風(fēng)量為60.05×0.8×3600/(1.2×1.005×10)=14300m3/h，風(fēng)量指標(biāo)為14300/525=27.3m3/(h·m2)，因此選擇熱泵式預(yù)冷型全空氣機(jī)組HVA-PF-15-EF-3.0，其性能參數(shù)見表4。

表4 門廳機(jī)組性能參數(shù)

2）辦公樓層：室內(nèi)末端采用干式風(fēng)機(jī)盤管，選型容量要扣除新風(fēng)機(jī)組額外承擔(dān)的室內(nèi)負(fù)荷，其冬、夏季處理過程線見圖2。

表5為各辦公樓層新風(fēng)量。

3～7層和8～16層共設(shè)置4臺(tái)新風(fēng)機(jī)組，總新風(fēng)量為80000m3/h，分成4套豎向系統(tǒng)，選擇4臺(tái)熱泵式熱回收型溶液調(diào)濕新風(fēng)機(jī)組HVF-20，性能參數(shù)見表6。

圖2 辦公樓層空氣處理過程

表5 各辦公樓層新風(fēng)量

表6 辦公層機(jī)組性能參數(shù)

3）制冷機(jī)房和鍋爐房：表7為制冷機(jī)房、鍋爐房主要設(shè)備參數(shù)表。

表7 制冷機(jī)房、鍋爐房主要設(shè)備參數(shù)

5 自控

本工程空調(diào)采取了自控系統(tǒng)，溶液式設(shè)備提供了基于MODBUS協(xié)議的RS485接口，實(shí)現(xiàn)對(duì)多臺(tái)設(shè)備的集中控制，完成對(duì)機(jī)組運(yùn)行參數(shù)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制算法參數(shù)的遠(yuǎn)程修改。

6 其它處理措施

1）由于末端采用干式風(fēng)機(jī)盤管，在處理同樣負(fù)荷的情況下，其風(fēng)量要大于常規(guī)風(fēng)機(jī)盤管，為了減少噪聲，采用離心玻璃棉保溫風(fēng)管，并將回風(fēng)口遠(yuǎn)離機(jī)器。

2）辦公區(qū)域由于進(jìn)深較大，在布置風(fēng)機(jī)盤管時(shí)，考慮負(fù)荷的分布，靠近室外的風(fēng)機(jī)盤管適當(dāng)加大，靠近內(nèi)部的適當(dāng)降低其型號(hào)。

3）由于層高的限制，溶液式新風(fēng)機(jī)組的排風(fēng)口設(shè)置在走道，并沒有伸入到各空調(diào)房間。則回風(fēng)從空調(diào)房間流經(jīng)走道再匯集到排風(fēng)口，雖然內(nèi)走道未設(shè)置風(fēng)機(jī)盤管（僅電梯廳設(shè)置風(fēng)機(jī)盤管），但走道的溫度環(huán)境大為改善。

7 存在問題

1）溶液式全空氣機(jī)組和新風(fēng)機(jī)組其外形較大，高度不小于2.8m，且不可拆分。本工程層高為3.9m，分層布置新風(fēng)機(jī)組高度不夠，只能將機(jī)組集中布置在屋頂設(shè)備層，一則運(yùn)行不靈活，二則增加風(fēng)機(jī)運(yùn)行能耗和能量管道損耗。

2）采用溶液調(diào)濕溫濕度獨(dú)立系統(tǒng)，其造價(jià)比常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)（冷水機(jī)組＋鍋爐＋風(fēng)機(jī)盤管）造價(jià)要貴約15%～20%。

3）目前溶液調(diào)濕溫濕度獨(dú)立控制技術(shù)開發(fā)廠家不多，這樣會(huì)給招投標(biāo)工作帶來問題，尤其是政府投資的項(xiàng)目。

8 結(jié)語(yǔ)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展，溶液調(diào)濕溫濕度獨(dú)立控制技術(shù)具有節(jié)能、環(huán)保、舒適的特點(diǎn)，具備推廣應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)。

[1]劉曉華,江億.溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2006

[2]張海強(qiáng),劉曉華,江億.溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)和常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)的性能比較[J].暖通空調(diào),2011,(1):48-52

[3]范存養(yǎng).大空間建筑空調(diào)設(shè)計(jì)及工程實(shí)錄[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2001

De s ign of Te m pe ra ture a nd Hum idity Inde pe nde nt Control Sys te m for Are a B of Ha ngzhou Ne w World

PAN Jun,HE Pei-feng,WANG Rui-bin
China United Zhujing Architure Design Co.,Ltd.

Based on the analysis of Hangzhou New World in Hangzhou north,the advantages and disadvantages of applied temperature and humidity independent control system in this project is introduced,especially in heat sources selection,noise control,and improvement of passage environment.

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1003-0344（2015）02-0844

2014-1-8

潘軍（1968～），男，學(xué)士，高工；浙江省杭州市文暉路303號(hào)11樓中聯(lián)筑境建筑設(shè)計(jì)有限公司（310014）；E-mail:Jun_pan@acctn.com