羅青平

摘 要：隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，節(jié)約能源成為了當(dāng)今社會關(guān)注的熱點問題，也一直是建筑工程中空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計的重點?！伴L江上游地區(qū)地表水水源熱泵系統(tǒng)高效應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)研究與示范”作為國家“十一五”科技支撐計劃項目的一部分，使長江水源熱泵技術(shù)在重慶得到了多方面的應(yīng)用。該文介紹了重慶某證券大樓項目的水源熱泵系統(tǒng)設(shè)計、變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計等節(jié)能措施，希望能為今后類似的工程項目提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：節(jié)能 水源熱泵 變風(fēng)量系統(tǒng)

中圖分類號：TE08 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）02（a）-00-03

Abstract：With the continuous development of social economy， energy conservation has become a hot issue in today's society， and it has always been the focus of air conditioning system design in construction engineering. "Research and demonstration of key technologies for efficient application of surface water source heat pump system in the upper reaches of the Yangtze River" as part of the national "the eleventh Five-Year Plan" Science and Technology Support Project， the Yangtze River water source heat pump technology has been applied in many aspects in Chongqing. This paper introduces the design of water source heat pump system and the design of variable air volume air conditioning system for a securities building project in Chongqing， and hopes to provide some reference for similar engineering projects in the future.

Key Words：Energy saving； Water source heat pump； Variable air volume air conditioning system

隨著社會經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展一直是社會關(guān)注的熱點問題。我國從“九五規(guī)劃”就開始提出：加強(qiáng)節(jié)能立法和執(zhí)法監(jiān)督，制定節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，強(qiáng)制淘汰高耗低效產(chǎn)品，大力推廣高效節(jié)能產(chǎn)品；“十五規(guī)劃”提出的可持續(xù)發(fā)展的主要預(yù)期目標(biāo)：資源節(jié)約和保護(hù)取得明顯成效；在“十一五規(guī)劃”中對能源消耗降低值做了進(jìn)一步的量化：要求單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能源消耗降低20%左右；“堅持把建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會作為加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的重要著力點”是“十二五規(guī)劃”中明確要求的，在“十二五規(guī)劃”中要求資源節(jié)約環(huán)境保護(hù)成效顯著，單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能源消耗降低16%；建筑節(jié)能在國家“十三五規(guī)劃”中已經(jīng)上升到國家的節(jié)能重點工程。在整個能耗統(tǒng)計中，建筑能耗占到我國社會能源總消耗量中的30%，其中空調(diào)系統(tǒng)能耗所占比例為50%～60%[1]。因此，在建筑設(shè)計中，暖通空調(diào)節(jié)能設(shè)計顯得尤為重要。在此，筆者就該工程的暖通空調(diào)節(jié)能設(shè)計和大家做一些簡單的探討。

1 設(shè)計參數(shù)

該工程位于重慶市江北嘴中央商務(wù)區(qū)核心區(qū)域，與嘉陵江相鄰；地上40層，地下6層，建筑高度200m。由辦公、展覽廳、多功能廳、會議、食堂、商務(wù)中心、地下車庫及設(shè)備用房等組成，總建筑面積11.8萬m2。

根據(jù)《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》GB 50736-2012[2] （以下簡稱《暖通規(guī)范》）中的規(guī)定，該工程室內(nèi)外設(shè)計參數(shù)如下。

1.1 室外設(shè)計參數(shù)

具體情況見表1。

1.2 室內(nèi)設(shè)計參數(shù)

具體情況見表2。

2 空調(diào)冷熱源設(shè)置

2.1 空調(diào)負(fù)荷計算

考慮到空氣冷卻器、換熱器、水泵等設(shè)備和管材的承壓能力，該工程空調(diào)系統(tǒng)豎向分為3個區(qū)：低區(qū)（LG～6層）、中區(qū)（7～23層）、高區(qū)（25～塔樓機(jī)房層）。經(jīng)逐項逐時冷負(fù)荷計算和熱負(fù)荷計算，各空調(diào)系統(tǒng)計算負(fù)荷見表3。

2.2 空調(diào)冷熱源形式

重慶市淺層地能資源豐富，在發(fā)展以水源熱泵技術(shù)為主的可再生能源區(qū)域集中供冷供熱系統(tǒng)方面具有很好的條件，由重慶市建委組織，在重慶先后建設(shè)了江北嘴中央商務(wù)區(qū)、涪陵CBD中央商務(wù)區(qū)、重慶CBD總部經(jīng)濟(jì)區(qū)等可再生能源區(qū)域集中供冷供熱項目。其中江北嘴中央商務(wù)區(qū)是采用江水源熱泵集中供冷供熱系統(tǒng)，該系統(tǒng)已為該區(qū)域內(nèi)的各個項目地塊預(yù)留供回水支管，在各個地塊用地紅線與建筑紅線之間設(shè)置關(guān)斷閥門，并設(shè)置閥門井。該工程地處江北嘴中央商務(wù)區(qū)B15-1/03號地塊，閥門井編號為GZ-4#，供回水管徑為DN350。結(jié)合該項目內(nèi)部功能及所處的地理位置，該工程冷熱源設(shè)置形式如下。

2.2.1 恒溫恒濕精密空調(diào)

8層數(shù)據(jù)機(jī)房區(qū)數(shù)據(jù)機(jī)房部分設(shè)置機(jī)房專用精密空調(diào)機(jī)組（制冷劑為R407C），設(shè)計選用9臺（7用2備）單機(jī)冷量為54.4kW精密空調(diào)室外機(jī)組，室內(nèi)機(jī)對應(yīng)設(shè)置9臺房間級空調(diào)末端，與室外機(jī)一對一連接。室外機(jī)放置于9層避難層通風(fēng)良好區(qū)域。

2.2.2 多聯(lián)機(jī)空調(diào)

8層數(shù)據(jù)機(jī)房區(qū)電池間和UPS房間設(shè)置多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)，設(shè)計選用3臺單機(jī)冷量分別為33.5kW、45kW、85kW的多聯(lián)機(jī)空調(diào)機(jī)組。室外機(jī)放置于9層避難層通風(fēng)良好區(qū)域。

2.2.3 房間空氣調(diào)節(jié)器

地下部分的變電所、開閉所、值班室及消防控制室采用房間空氣調(diào)節(jié)器，空調(diào)室外機(jī)結(jié)合建筑外立面設(shè)于通風(fēng)良好的地方。

2.2.4 水源多聯(lián)機(jī)空調(diào)機(jī)組

對需要常年24h不間斷供冷的地上變配電室、交換機(jī)房、各類24h值守的值班室，以及電梯機(jī)房，設(shè)置水源多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)。

2.2.5 江水源熱泵系統(tǒng)

該工程由江北嘴中央商務(wù)區(qū)可再生能源區(qū)域集中供冷供熱項目提供空調(diào)冷熱源。集中供冷供熱管網(wǎng)內(nèi)的冷熱水（一次水）經(jīng)設(shè)置在該工程地下室負(fù)5層空調(diào)機(jī)房內(nèi)的板式換熱機(jī)組為空調(diào)區(qū)提供需要的冷熱水。對應(yīng)豎向分區(qū)的空調(diào)冷、熱水系統(tǒng)板式換熱機(jī)組為共用，該工程設(shè)計選用3套板式換熱機(jī)組（每套板式換熱機(jī)組內(nèi)配置兩臺冷熱板式換熱器、3套變頻水泵（2用1備）），低、中區(qū)機(jī)組設(shè)置于B5層（高區(qū)冷熱源供給由中區(qū)承擔(dān)），高區(qū)換熱機(jī)組設(shè)置于24層。機(jī)組換熱量分別為：2370kW、6500kW（含高區(qū)3140kW）、3140kW。

3 空調(diào)水系統(tǒng)

該工程空調(diào)冷熱水系統(tǒng)采用雙管閉式機(jī)械循環(huán)系統(tǒng)，異程式，江水源熱泵系統(tǒng)提供的冷熱水分別經(jīng)設(shè)于負(fù)5層的板式換熱機(jī)組后，通過管道送到空調(diào)末端設(shè)備，回水返回板式換熱機(jī)組，形成水路循環(huán)?？照{(diào)水系統(tǒng)定壓補(bǔ)水方式采用帶氣壓罐和補(bǔ)水泵的定壓補(bǔ)水方式，定壓點位于循環(huán)水泵吸入口。空調(diào)水系統(tǒng)最低點及凹點設(shè)置泄水閥、最高點設(shè)置排氣閥。

3.1 供回水溫度選擇

根據(jù)江北城CBD區(qū)域江水源熱泵集中供冷供熱項目用戶設(shè)計條件，提供給該工程空調(diào)板式換熱機(jī)組用的一次側(cè)供回水水溫如下。

（1）區(qū)域供冷供熱管網(wǎng)（一次側(cè)）供回水溫度：夏季供冷冷水溫度，8：00～23：00，供水3.5℃/回水13℃；23：00～次日8：00，供水5.5℃/回水13℃。冬季供熱熱水溫度，供水42℃/回水35℃。

（2）二次側(cè)空調(diào)冷熱水供回水溫度：低區(qū)、中區(qū)供冷冷水溫度，供水5℃/回水14℃；高區(qū)供冷冷水溫度，供水5.5℃/回水14.5℃；冬季供熱熱水溫度，供水41℃/回水34℃。

3.2 空調(diào)循環(huán)水泵的設(shè)置

空調(diào)冷、熱水循環(huán)泵采用變頻水泵，內(nèi)置于板式換熱機(jī)組內(nèi)。

3.3 平衡閥設(shè)置

平衡閥按結(jié)構(gòu)特性，可以分為手動平衡閥（也稱靜態(tài)平衡閥）、自動流量平衡閥、壓差控制器和多功能平衡閥幾大類[3]。該工程結(jié)合工程實際情況，空調(diào)機(jī)組和風(fēng)機(jī)盤管處設(shè)電動閥依據(jù)室溫調(diào)節(jié)水量，在連接AHU/PAU的空調(diào)回水管路上安裝電動調(diào)節(jié)動態(tài)壓差平衡閥，每層獨立的空調(diào)末端再熱盤管回路的水平回水干管接豎向總管處，安裝關(guān)斷閥及動態(tài)壓差平衡閥，以便于實現(xiàn)夏季關(guān)閉冬季開啟的切換及運行流量調(diào)試及節(jié)能運行。

4 變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計

4.1 變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)簡介

變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)是全空氣空調(diào)系統(tǒng)的一種形式，它由單風(fēng)管定風(fēng)量系統(tǒng)演變而來。與定風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)和風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)相比，變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)具有區(qū)域溫度可控、室內(nèi)空氣品質(zhì)好、部分負(fù)荷時風(fēng)機(jī)可調(diào)速節(jié)能和可利用低溫新風(fēng)冷卻節(jié)能等優(yōu)點。相對于定風(fēng)量空調(diào)方式，變風(fēng)量包含了空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)量可變和各空調(diào)區(qū)域末端的風(fēng)量可變兩層含義。變風(fēng)量末端裝置主要包括串聯(lián)式風(fēng)機(jī)動力型、并聯(lián)式風(fēng)機(jī)動力型、單風(fēng)管型等幾種方式。

4.2 該工程變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計

塔樓的辦公、會議區(qū)域采用一次回風(fēng)大溫差變風(fēng)量系統(tǒng)，機(jī)組出風(fēng)溫度為9.0℃，考慮1.5℃溫升后至空調(diào)末端的出風(fēng)口。根據(jù)室內(nèi)負(fù)荷變化或室內(nèi)參數(shù)要求的變化，自動調(diào)節(jié)末端裝置和AHU機(jī)組送風(fēng)量，從而使室內(nèi)參數(shù)達(dá)到要求的全空氣空調(diào)系統(tǒng)。新風(fēng)進(jìn)風(fēng)分為最小新風(fēng)量的新風(fēng)管和過渡季節(jié)的新風(fēng)管，分別用于夏季冬季正常新風(fēng)量輸送及過渡季節(jié)加大新風(fēng)量供給的運行需要。夏、冬季常用新風(fēng)管設(shè)置新風(fēng)控制裝置，通過室內(nèi)空氣CO2濃度控制新風(fēng)量。過渡季新風(fēng)管道安裝電動風(fēng)閥，與送風(fēng)機(jī)聯(lián)動啟閉（不考慮CO2濃度控制），僅利用室外空氣與室內(nèi)回風(fēng)焓差，對過渡季節(jié)新風(fēng)閥進(jìn)行開關(guān)控制，同時依據(jù)負(fù)荷變化，綜合控制盤管水閥和常用新風(fēng)管的新風(fēng)控制裝置。

該工程外區(qū)進(jìn)深按4m考慮，根據(jù)內(nèi)外區(qū)負(fù)荷特點不同，內(nèi)區(qū)變風(fēng)量末端裝置采用單風(fēng)管型，外區(qū)變風(fēng)量末端裝置采用并聯(lián)式風(fēng)機(jī)動力型。

變風(fēng)量空調(diào)機(jī)組送風(fēng)機(jī)，采用靜壓重置控制策略進(jìn)行變頻調(diào)節(jié)控制，減小風(fēng)機(jī)能耗；同時，空調(diào)機(jī)控制系統(tǒng)通過綜合控制策略，基于風(fēng)機(jī)效率、室內(nèi)舒適度、末端送風(fēng)量和系統(tǒng)負(fù)荷水平，優(yōu)化確定風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和空調(diào)送風(fēng)溫度重置順序，改善系統(tǒng)運行效率。

5 其他節(jié)能措施

車庫通風(fēng)采用智能型誘導(dǎo)通風(fēng)系統(tǒng)，每個智能型誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)自帶CO探測器，通過污染物質(zhì)感受器及程序控制器自行開關(guān)。

該工程大廳屬于高大空間，在冬季采用熱水地板輻射供暖。

全空氣空調(diào)系統(tǒng)過渡季均可實現(xiàn)加大新風(fēng)運行，利用新風(fēng)做冷源。

6 結(jié)語

該工程作為江北嘴中央商務(wù)區(qū)集中供冷供熱系統(tǒng)的用戶，在節(jié)能方面采取了很多措施，為以后類似的項目可以提供參考。

參考文獻(xiàn)

[1] 盛俊，繆小平，江豐，等.基于PLC的空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化控制平臺設(shè)計[J].建筑節(jié)能，2018（8）：125-128.

[2] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范：GB50736-2012[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

[3] 陸耀慶.實用功能空調(diào)設(shè)計手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007.