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        徐州云龍湖科技住宅項(xiàng)目輻射空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        2021-10-06 08:56:08王樹超
        關(guān)鍵詞:高區(qū)毛細(xì)管新風(fēng)

        王樹超

        北京金茂人居環(huán)境科技有限公司

        1 工程概況

        本項(xiàng)目位于徐州市韓山區(qū),該地塊建設(shè)用地面積為64322.27 m2,總建筑面積為189780.99 m2,其中住宅建筑面積138288.2 m2,共18 棟高層住宅,分別為19層、22 層、23 層、24 層和25 層。

        本項(xiàng)目采用基于毛細(xì)管輻射空調(diào)末端的溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng),冷熱源形式為土壤源熱泵系統(tǒng)+輔助冷熱源;末端采用毛細(xì)管輻射末端+置換送風(fēng)系統(tǒng)。

        2 設(shè)計(jì)參數(shù)

        2.1 室外設(shè)計(jì)參數(shù)

        室外設(shè)計(jì)參數(shù)、室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)[1]如表1、2 所示。

        表1 室外設(shè)計(jì)參數(shù)

        表2 室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)

        3 空調(diào)冷熱源系統(tǒng)設(shè)計(jì)及冷熱負(fù)荷計(jì)算

        利用DeST 等成熟軟件,根據(jù)室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)、建筑熱工參數(shù)以及全年氣象情況,對本項(xiàng)目空調(diào)冷熱負(fù)荷進(jìn)行逐時(shí)模擬計(jì)算分析[2],通過建模計(jì)算,得出項(xiàng)目最大冷熱負(fù)荷以及累計(jì)供冷量與供熱量。本項(xiàng)目的夏季空調(diào)總冷負(fù)荷:8360 kW,冬季空調(diào)總熱負(fù)荷:6149 kW。負(fù)荷分析結(jié)果見圖1。

        圖1 全年負(fù)荷分析及冷熱負(fù)荷特性

        本項(xiàng)目利用地源熱泵作為主要的空調(diào)冷熱源,為整個(gè)項(xiàng)目提供空調(diào)冷熱水。根據(jù)以往工程經(jīng)驗(yàn),以及實(shí)際運(yùn)行情況,地源熱泵供暖占比宜控制在50%~80%之間較為經(jīng)濟(jì)。且受場地限制,地源孔最終確定孔數(shù)為825 個(gè)。地下埋管換熱器采用鉆孔垂直埋管,鉆孔間距4.5 m,有效深度設(shè)計(jì)為100 m,布置于車庫地下室區(qū)域內(nèi)。所有地下埋管換熱器采用雙UDe25 垂直埋孔[3],鉆孔單位延米換熱量:夏季工況58.61 W/m,冬季工況46.05 W/m。

        地埋孔換熱系統(tǒng)按照提供60%的的冬季空調(diào)供熱量、提供40%的夏季空調(diào)供冷量來確定,需要增設(shè)輔助冷熱源來保證項(xiàng)目供冷、供熱需求。項(xiàng)目具體冷熱源機(jī)組配置如下:

        設(shè)置2 臺(tái)變頻螺桿式地源熱泵機(jī)組(制冷量1745 kW,制熱量1969 kW)+2 臺(tái)變頻離心式冷水機(jī)組(制冷量2583 kW)+2 臺(tái)真空燃?xì)鉄崴仩t(制熱量1400 kW),共同承擔(dān)本項(xiàng)目冷熱負(fù)荷。熱泵機(jī)組、單冷機(jī)組均設(shè)置于車庫地下一層的地源熱泵機(jī)房內(nèi)。與單冷機(jī)組配套設(shè)置兩臺(tái)開式冷卻塔,放置于首層地面,遠(yuǎn)離住宅同時(shí)設(shè)置隔音降噪措施。

        輔助真空燃?xì)鉄崴仩t設(shè)置于車庫地下一層的鍋爐房內(nèi),空調(diào)冷熱媒設(shè)計(jì)參數(shù)見表3,真空燃?xì)忮仩t供回水溫度為40/33°C。

        表3 空調(diào)冷熱媒設(shè)計(jì)參數(shù)

        4 空調(diào)末端系統(tǒng)形式

        住宅戶內(nèi)空調(diào)形式為毛細(xì)管輻射系統(tǒng)+置換通風(fēng),當(dāng)住戶對應(yīng)下一層為非空調(diào)區(qū)時(shí)同時(shí)設(shè)置地板輻射供暖系統(tǒng),首層大堂設(shè)風(fēng)盤。

        5 空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        空調(diào)冷熱水一次水為變流量一級泵系統(tǒng),毛細(xì)管水系統(tǒng)與冷熱源水系統(tǒng)采用板式換熱器間接連接,板式換熱器設(shè)在各棟住宅的地下一層科技系統(tǒng)換熱設(shè)備機(jī)房內(nèi)。夏季一次側(cè)水溫6/13°C,二次側(cè)17/20°C。冬季一次側(cè)水溫40/33°C,二次側(cè)35/30°C[4]。板換二次側(cè)溫度及溫差可根據(jù)末端負(fù)荷變化情況適時(shí)調(diào)整。

        單體的空調(diào)水系統(tǒng)豎向采用兩管制異程式系統(tǒng)??紤]到末端毛細(xì)管承壓能力,二次側(cè)水系統(tǒng)縱向分為高、低2 個(gè)區(qū),其中8#1 層~11 層為低區(qū),12 層~22 層為高區(qū)。1#3#5#1 層~12 層為低區(qū),13 層~23 層為高區(qū)。6#15#16#20#1 層~10 層為低區(qū),11 層~19 層為高區(qū)。7#9#10#11#12#17#18#19#1 層~13 層為低區(qū),14 層~25 層為高區(qū)。新風(fēng)機(jī)組和板換機(jī)組一次側(cè)水系統(tǒng)不分區(qū)。新風(fēng)機(jī)組一級表冷器接空調(diào)一次水系統(tǒng),直膨段(及再熱段)接二次側(cè)空調(diào)水系統(tǒng)。

        6 空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        本工程的空調(diào)系統(tǒng),新風(fēng)夏季承擔(dān)去除全部室內(nèi)濕負(fù)荷的任務(wù),冬季則承擔(dān)給室內(nèi)加濕的任務(wù)。住宅新風(fēng)系統(tǒng)縱向分為兩個(gè)區(qū),其中8#1 層~11 層為低區(qū),12 層~22 層為高區(qū)。1#3#5#1 層~12 層為低區(qū),13 層~23 層為高區(qū)。6#15#16#20#11 層~10 層為低區(qū),11 層~19 層為高區(qū)。7#9#10#11#12#17#18#19#1 層~13 層為低區(qū),14 層~25 層為高區(qū)。低區(qū)新風(fēng)機(jī)組設(shè)置于地下一層新風(fēng)機(jī)房內(nèi),高區(qū)新風(fēng)機(jī)組設(shè)置于屋面。

        新風(fēng)機(jī)組為雙冷源,一級表冷器為水冷表冷器,由冷熱源夏季提供6/13°C的冷水,冬季提供40/33°C的熱水。二級表冷器為直膨式表冷器,由單體板換機(jī)組二次側(cè)供水將深度除濕熱量帶走,同時(shí)二次水提供新風(fēng)機(jī)組再熱段熱量。夏季送風(fēng)狀態(tài)參數(shù)為干球溫度16°C,熱量。夏季送風(fēng)狀態(tài)參數(shù)為干球溫度8 g/kg,冬季送風(fēng)狀態(tài)參數(shù)為干球溫度22°C,相對濕度逸40%,經(jīng)風(fēng)管送至戶內(nèi)。

        7 空調(diào)系統(tǒng)的自動(dòng)控制

        1)機(jī)房群控:空調(diào)冷熱源系統(tǒng)采用群控方式實(shí)現(xiàn)。冷熱源系統(tǒng)的群控由熱泵機(jī)組/冷水機(jī)組負(fù)荷率法實(shí)現(xiàn),根據(jù)運(yùn)行時(shí)間基本相等的原則,均衡各設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間,延長各設(shè)備的使用壽命

        2)空氣處理機(jī)組:由于本工程新風(fēng)負(fù)擔(dān)室內(nèi)除濕任務(wù),因此新風(fēng)變化不能僅根據(jù)室內(nèi)溫度來判斷,需要根據(jù)室內(nèi)溫濕度綜合判斷,在保證室內(nèi)不結(jié)露的情況下適度改變送風(fēng)量。空調(diào)機(jī)組表冷器回水管上設(shè)置電動(dòng)二通閥,控制空調(diào)機(jī)組冷熱媒供應(yīng)量。在加濕器進(jìn)水管設(shè)電磁閥,根據(jù)送風(fēng)相對濕度控制加濕水量。

        3)毛細(xì)管輻射系統(tǒng)控制:根據(jù)二次側(cè)供水溫度控制一次側(cè)回水管路上的電動(dòng)兩通調(diào)節(jié)閥的開度,維持二次側(cè)供水溫度的恒定。二次側(cè)循環(huán)泵采用變頻控制。根據(jù)最不利用戶的進(jìn)出口壓差控制二次側(cè)循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速。毛細(xì)管輻射系統(tǒng)結(jié)合防結(jié)露控制采用分環(huán)路的電磁閥控制。各空調(diào)房間設(shè)置溫度露點(diǎn)開關(guān),溫度露點(diǎn)開關(guān)聯(lián)動(dòng)毛細(xì)管水系統(tǒng)各支路上的電磁閥通斷,實(shí)現(xiàn)房間溫度控制和輻射表面及管路的防結(jié)露保護(hù)。

        8 空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)

        空調(diào)冷熱負(fù)荷采用動(dòng)態(tài)能耗計(jì)算。機(jī)組的選型按照逐時(shí)負(fù)荷最大值選取,總裝機(jī)容量不超過計(jì)算負(fù)荷的10%。采用熱回收新風(fēng)處理機(jī)組,制冷顯熱回收效率大于60%,制熱顯熱回收效率大于65%。過渡季能耗降低措施:過渡季免開制冷主機(jī)直接利用室外新風(fēng)消除室內(nèi)余熱余濕,過渡季全新風(fēng)運(yùn)行,制冷季初期在室外濕球溫度合適的情況下,直接利用冷卻塔制取高溫冷水免費(fèi)供冷。

        9 結(jié)束語

        輻射空調(diào)系統(tǒng)作為一種更舒適、更節(jié)能的空調(diào)系統(tǒng),在科技住宅項(xiàng)目取得了良好的應(yīng)用效果,通過本項(xiàng)目的設(shè)計(jì)工作總結(jié)如下經(jīng)驗(yàn):1)輻射空調(diào)末端既滿足供冷又滿足供暖功能,因此采用地源熱泵作為冷熱源優(yōu)勢明顯,地源供熱占比宜控制在60%~80%較為經(jīng)濟(jì)合理。2)空調(diào)水系統(tǒng)需合理分區(qū),避免毛細(xì)管末端超壓,風(fēng)系統(tǒng)宜根據(jù)建筑層數(shù)合理分區(qū),避免風(fēng)井過多占用建筑面積。3)送風(fēng)及回風(fēng)管井內(nèi)立管風(fēng)速宜控制在5 m/s 以內(nèi),戶內(nèi)送、回風(fēng)支管風(fēng)速宜控制在2.5 m/s 以內(nèi),避免戶內(nèi)產(chǎn)生噪聲,同時(shí)方案階段應(yīng)注意熱泵機(jī)房、鍋爐房、冷卻塔等布置位置,需避免對住宅內(nèi)噪聲影響。4)輻射空調(diào)負(fù)荷需精確計(jì)算,避免戶內(nèi)毛細(xì)管席面積設(shè)計(jì)過多或過少。輻射末端的設(shè)計(jì)需兼顧安全性、合理性和經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)前輻射空調(diào)系統(tǒng)科技住宅項(xiàng)目發(fā)展較快,對系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路仍需繼續(xù)研究優(yōu)化。

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