夏俊 劉大偉

1 江蘇省建筑設(shè)計研究院有限公司

2 南京長江都市建筑設(shè)計有限公司

1 工程概況

南京市江寧市民中心是國家三星級綠色公共建筑、國家和江蘇省綠色建筑示范工程，為集辦公、文化活動等為一體的商業(yè)綜合樓，總建筑面積約59407.3 m2，地上5 層，地下2 層，建筑高度為31.04 m。建筑平面大致分為A、B、C 三塊區(qū)域，其中：A 區(qū)域主要功能為行政辦公中心。B 區(qū)域主要功能為音樂廳和青少年服務(wù)大廳。C 區(qū)域主要功能為文化活動中心。具體平面劃分示意圖見圖1。

圖1 平面功能示意圖

2 空調(diào)系統(tǒng)

2.1 空調(diào)負荷

根據(jù)鴻業(yè)暖通負荷計算軟件，本工程計算總冷負荷為5159 kW，計算總熱負荷為3350 kW。其中：A 區(qū)域計算冷負荷2300 kW，計算總熱負荷1460 kW。B 區(qū)域計算冷負荷859 kW，計算熱負荷490 kW。C 區(qū)域計算冷負荷為5159 kW，計算熱負荷3350 kW。

2.2 空調(diào)冷熱源

本項目位于夏熱冬冷地區(qū)，場地緊鄰?fù)馇鼗春?，水系系統(tǒng)發(fā)達，根據(jù)相應(yīng)的地質(zhì)勘探報告，適合采用地源熱泵技術(shù)[1]。夏季地埋管按雙U 埋管取熱量67 W/m 計算，可設(shè)置的總井?dāng)?shù)為337 口，有效井深100 m，總的最大換熱量約2257 kW?？刹捎玫卦礋岜贸袚?dān)部分空調(diào)冷熱負荷。

三大功能區(qū)域空調(diào)特點不同，使用要求不一，因此設(shè)計分區(qū)域分別采用不同的冷熱源形式。

A 區(qū)行政辦公中心：共5 層，主要功能為辦公室，使用率高，空調(diào)需要長期運行，耗能多，采用地埋管地源熱泵水冷螺桿式機組+水冷螺桿式機組，充分利用了土壤中的能量為建筑物提供冷熱源。

該區(qū)域夏季空調(diào)冷負荷2000 kW，冬季空調(diào)熱負荷1400 kW。根據(jù)冬季熱負荷，地質(zhì)勘探報告和場地可敷設(shè)地埋管的情況，核算地埋管換熱器數(shù)量，采用地埋管地源熱泵系統(tǒng)完全滿足冬季空調(diào)熱源熱量要求。冷熱源系統(tǒng)配置2 臺地源熱泵水冷螺桿式機組加1 臺水冷螺桿螺桿式機組，對應(yīng)于水冷螺桿式機組選用1冷卻塔，相應(yīng)配置3 臺地源循環(huán)水泵（2 用1 備），2 臺冷卻塔循環(huán)水泵（1 用1 備），4 臺冷凍水循環(huán)水泵（3用1 備），以及系統(tǒng)其他相關(guān)設(shè)備。冷水機組及水泵設(shè)置在地下一層的冷凍機房內(nèi)，冷卻塔設(shè)置在屋頂。冷卻塔同時作為保證地埋管換熱系統(tǒng)總釋熱量與總?cè)崃炕酒胶獾妮o助措施。

圖2 冷熱源系統(tǒng)圖

地源熱泵水冷螺桿式機組單臺供熱量886 kW，制冷量778 kW。水冷螺桿式機組制冷量757 kW。系統(tǒng)冬季總供熱量1772 kW，供回水溫度45 ℃/40 ℃。夏季總制冷量2313 kW，供回水溫度7/12 ℃。具體的冷熱源系統(tǒng)圖如圖2。

B 區(qū)音樂廳采用獨立的直接蒸發(fā)式風(fēng)冷熱泵（整體式）作為冷熱源，機組設(shè)置在屋面。青少年服務(wù)大廳采用直接蒸發(fā)式風(fēng)冷熱泵作為冷熱源，室外機設(shè)在屋頂，室內(nèi)機設(shè)置于空調(diào)機房內(nèi)。

C 區(qū)文化活動中心各房間使用時間不一，使用率相對較低，采用變頻一拖多冷劑直接蒸發(fā)空調(diào)系統(tǒng)。系統(tǒng)分區(qū)域設(shè)置，各房間根據(jù)需要開啟空調(diào)，相對獨立，互不影響，室外機設(shè)置在屋面。頂層挑高的報告廳偶爾使用，單獨采用屋頂式熱回收型風(fēng)冷熱泵一體機組，充分利用排風(fēng)中的能量加熱或冷卻新風(fēng)。

2.3 空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)

青少年服務(wù)大廳、音樂廳、市民客廳等大空間采用全空氣低速風(fēng)道送風(fēng)空調(diào)方式，其中：音樂廳觀眾席采用座椅下送上回的氣流組織形式，舞臺采用側(cè)送風(fēng)與下送風(fēng)結(jié)合的方式。市民客廳采用地面送風(fēng)與局部噴口側(cè)送風(fēng)結(jié)合的方式。

音樂廳入口大廳采用二次回風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)，空調(diào)處理機組設(shè)加濕功能段，有利于創(chuàng)造舒適的室內(nèi)環(huán)境。

辦公等小空間采用風(fēng)機盤管或多聯(lián)機室內(nèi)機加新風(fēng)的空調(diào)方式。

2.4 空調(diào)水系統(tǒng)

本工程空調(diào)水系統(tǒng)采用雙管制變流量一級泵系統(tǒng)。水平同程，立管異程，異程系統(tǒng)設(shè)置平衡閥。采用高位膨脹水箱實現(xiàn)定壓和系統(tǒng)補水，膨脹水箱設(shè)置在屋頂?？照{(diào)冷水系統(tǒng)和冷卻水系統(tǒng)均設(shè)水處理系統(tǒng)，減緩設(shè)備及管道壁面的結(jié)垢銹蝕并對水系統(tǒng)起到殺菌除菌作用?？照{(diào)系統(tǒng)的補水管上均設(shè)倒流防止器和流量表。

空調(diào)機組、新風(fēng)機組的回水支管上設(shè)置電動調(diào)節(jié)閥，通過調(diào)整供水量來控制房間溫濕度、送風(fēng)溫濕度。風(fēng)機盤管空調(diào)回水管上配設(shè)電動二通閥，由房間回風(fēng)溫度控制器控制電動二通閥的啟閉。

2.5 新風(fēng)、排風(fēng)及熱回收系統(tǒng)

全空氣系統(tǒng)的新風(fēng)管和新風(fēng)百葉均考慮能滿足過渡季節(jié)加大新風(fēng)量的運行模式。深秋和初春季節(jié)，甚至可做到采用空調(diào)全新風(fēng)運行，不用啟動空調(diào)水系統(tǒng)，就能滿足室內(nèi)舒適度的要求。

活動中心大廳，市民客廳及政務(wù)大廳至屋面通過中庭進行排風(fēng)，中庭上部設(shè)置排煙兼排風(fēng)風(fēng)機。過渡季開啟排風(fēng)機，加大排除中庭上部熱空氣，提高室內(nèi)新風(fēng)供應(yīng)量，既節(jié)能又提高室內(nèi)舒適度。

文化活動中心辦公室新風(fēng)系統(tǒng)，分區(qū)域在屋面設(shè)置新風(fēng)、排風(fēng)熱回收機組，回收排風(fēng)中的冷、熱量處理新風(fēng)。

3 自控設(shè)計要求

本工程空調(diào)通風(fēng)工程設(shè)置直接數(shù)字控制系統(tǒng)，內(nèi)容包括參數(shù)檢測，參數(shù)與設(shè)備狀態(tài)顯示，自動調(diào)節(jié)與控制，工況自動轉(zhuǎn)換，能量計量以及中央監(jiān)控與管理以及遠傳功能。各子系統(tǒng)范圍包括空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)，以及冷、熱源系統(tǒng)。納入DDC 控制系統(tǒng)的空調(diào)通風(fēng)設(shè)備不僅能在控制中心啟停，還要求能就地啟停并能切斷電源進行檢修。

1）冷熱源自動控制包括：根據(jù)系統(tǒng)冷、熱量的瞬時值和累計值進行監(jiān)測，并優(yōu)化控制運行臺數(shù)。機組、水泵、冷卻塔等設(shè)備連鎖啟停。供、回水溫度及壓差進行控制或監(jiān)測。設(shè)備運行狀態(tài)進行監(jiān)測及故障報警。每臺冷水機組出口設(shè)置電動碟閥，并與對應(yīng)的機組和水泵連鎖開閉。

2）冷卻水系統(tǒng)自動控制包括：冷水機組運行時，冷卻水最低回水溫度的控制。冷卻塔風(fēng)機的運行臺數(shù)控制或風(fēng)機調(diào)速控制。采用冷卻塔供應(yīng)空氣調(diào)節(jié)冷水時的供水溫度控制。

3）空氣調(diào)節(jié)風(fēng)系統(tǒng)自動控制包括：房間溫濕度監(jiān)測和控制。全空氣系統(tǒng)新風(fēng)采用變新風(fēng)比焓值控制方式。全空氣空調(diào)機組風(fēng)量大于5000 m3/h 時，風(fēng)機做變頻控制。設(shè)備運行狀態(tài)的監(jiān)測及故障報警。過濾器超壓報警或顯示。

4）組合式空調(diào)末端裝置均設(shè)置電動調(diào)節(jié)閥，風(fēng)機盤管空調(diào)回水管上配設(shè)電動二通閥，供回水總管之間設(shè)置旁通管及由壓差控制的旁通閥。

5）中庭的大風(fēng)量的排風(fēng)兼排煙風(fēng)機做變頻控制。

4 綠色節(jié)能措施

1）空調(diào)冷熱源主要部分采用地埋管地源熱泵系統(tǒng)，屬于可再生能源應(yīng)用，系統(tǒng)運行能效高，有效節(jié)省運行費用。

2）音樂廳觀眾席采用座椅下送風(fēng)，市民客廳采用地面送風(fēng)與局部噴口側(cè)送風(fēng)結(jié)合的方式，空調(diào)送風(fēng)優(yōu)先送至人員活動區(qū)，保證人員舒適度的同時降低了整個空間的空調(diào)耗能。

3）可調(diào)新、排風(fēng)比和排風(fēng)熱回收措施：采用全空氣空調(diào)系統(tǒng)的區(qū)域，同時設(shè)置排風(fēng)機，過渡季節(jié)可以通過加大新風(fēng)量降低空調(diào)能耗。行政辦公中心、音樂廳、多功能廳、辦公等部位采用排風(fēng)熱回收技術(shù)，充分利用排風(fēng)中的能量加熱或冷卻新風(fēng)。大型空調(diào)機組配置風(fēng)量變頻裝置，實現(xiàn)恒溫變風(fēng)量節(jié)能控制。

4）采用一級泵變水量空調(diào)水系統(tǒng)：空調(diào)末端設(shè)備設(shè)置電動調(diào)節(jié)閥或電動二通閥，冷熱源機房供回水管之間設(shè)壓差旁通控制器，測量供回水之間的壓差、調(diào)節(jié)旁通閥的開度?？照{(diào)自動控制系統(tǒng)根據(jù)供回水總管的溫度、流量信號，計算系統(tǒng)的實際空調(diào)負荷，并控制冷水機組及其配用的空調(diào)水泵（變頻）的運行臺數(shù)和運行組合。空調(diào)自動控制系統(tǒng)累計每臺冷水機組、空調(diào)水泵的運行時間，并控制冷水機組和空調(diào)水泵均衡運行。

5）能耗獨立分項計量：冷水機組總供水管上設(shè)能量計量裝置、設(shè)置燃氣計量裝置（均具有遠傳功能）?？照{(diào)水系統(tǒng)及冷卻塔補水總管設(shè)置水流量計量裝置。分、集水器各個支路設(shè)置能量計量裝置。多聯(lián)機設(shè)置智能化管理系統(tǒng)對空調(diào)進行配套管理，實時讀取每一臺空調(diào)室內(nèi)機一系列工作參數(shù)，根據(jù)每臺室內(nèi)機的實際使用比例攤分室外機耗電量來實現(xiàn)分戶計量，協(xié)助進行節(jié)能管理。

5 總結(jié)

南京江寧市民中心作為江寧區(qū)地標(biāo)性建筑，順應(yīng)綠色建筑的時代潮流，響應(yīng)十八大報告關(guān)于美麗中國中綠色發(fā)展、循環(huán)發(fā)展、低碳發(fā)展的號召，采用地源熱泵作為部分冷熱源，座椅下送風(fēng)和局部地面送風(fēng)以及各種節(jié)能措施，后期運行的空調(diào)能耗數(shù)據(jù)與常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)相比節(jié)能達到30%左右，基本達到設(shè)計的預(yù)期。