管志廣GUAN Zhi-guang；王志軍WANG Zhi-jun

（山東格瑞德集團(tuán)有限公司，德州 253000）

0 引言

近些年，城市化進(jìn)程不斷加劇，城市高樓林立，與其相配套的暖通空調(diào)系統(tǒng)也愈發(fā)完善，節(jié)能技術(shù)在暖通空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用也更加普及。節(jié)能技術(shù)可以減低暖通工程的總能耗，能夠滿足當(dāng)前綠色節(jié)能理念的總體趨向，在提高了暖通空調(diào)運(yùn)行效率的同時(shí)，也可以提升建筑綜合效益。

1 工程概況

本文所研究的案例為一座商業(yè)中心辦公樓，總體建筑面積是118851 平方米，主要用于商業(yè)、以及設(shè)備用房和地下汽車庫，地下為4 層，地上為28 層，包括三層商業(yè)裙房，還有24 層智能辦公樓，辦公樓的總體高度比較高，已經(jīng)在130 米以上，所以在超高層建筑范疇。

2 節(jié)能技術(shù)在暖通空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1 冷熱源

結(jié)合本案例工程的使用功能，從建筑節(jié)能方面考慮，本案例工程空調(diào)冷源采用了四臺(tái)離心式變頻電制冷機(jī)組，具有較好的制冷性能，機(jī)組中單臺(tái)制冷量為3165kW。由于過渡季節(jié)負(fù)荷非常低，為了滿足實(shí)際需求，在控制時(shí)，選擇使用一臺(tái)水冷螺桿式電制冷機(jī)組，其制冷量為1056kW。如果是在冬季比較寒冷的情況下，冷卻水進(jìn)入螺桿式冷水機(jī)組之后，溫度如果大于15℃，那么螺桿式冷水機(jī)組的低溫保護(hù)功能就會(huì)啟動(dòng)，機(jī)組則會(huì)停止運(yùn)行[1]。

2.2 冷熱水系統(tǒng)

圖1為本辦公大樓空調(diào)冷源水系統(tǒng)原理圖。

圖1 空調(diào)冷源水系統(tǒng)原理圖

2.3 冷卻水系統(tǒng)

本案例工程采用了離心式冷水機(jī)組，為了滿足其運(yùn)行的需求，確保空調(diào)機(jī)組節(jié)能效果，班本機(jī)組配置了五臺(tái)變頻冷卻水泵。螺旋式冷水機(jī)組為了滿足系統(tǒng)運(yùn)行需求，則需要配置2 臺(tái)定頻冷卻水泵以及相關(guān)的冷水設(shè)備；案例工程塔樓屋面配置了冷卻塔，數(shù)量為8 臺(tái)，冷卻塔設(shè)置了變頻器，以便于達(dá)到一定的節(jié)能目的，每一臺(tái)冷卻塔都配備防凍加熱器，這樣在溫度比較低的情況下，也可以保障冷卻塔的正常運(yùn)行。按照綠色三星的有關(guān)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，在本文所研究的建筑中設(shè)置了余熱利用系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過容積式換熱器可以進(jìn)行冷熱水置換，能夠?qū)⒗鋮s水與市政供給的水進(jìn)行換熱，從而滿足生活用水的預(yù)熱需求[2]。

另外，該建筑需要進(jìn)行一些通訊、辦公工作，因此，為了滿足這些特殊需求，需要設(shè)置一個(gè)冷水系統(tǒng)，保持24 小時(shí)供應(yīng)，這個(gè)冷卻水系統(tǒng)設(shè)置在塔樓屋面，能夠?yàn)榇髽?-27 層全天提供32℃-37℃的冷卻水。系統(tǒng)中有三臺(tái)封閉式冷卻塔，一般情況下，兩臺(tái)冷卻塔就可以滿足正常使用需求，另外一臺(tái)作為備用裝置。具體如圖2 所示。

圖2 辦公樓24h 空調(diào)冷卻水系統(tǒng)原理圖

2.4 空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)

2.4.1 零售、餐廳等小分隔的商業(yè)租戶用房

由于本案例工程位于商業(yè)區(qū)，屬于超高層辦公建筑，因此，在某一時(shí)刻，小租戶對(duì)空調(diào)的需求不同，因此，租戶區(qū)整體采用了風(fēng)機(jī)盤管+新風(fēng)機(jī)組這種空調(diào)方式滿足不同租戶的需求，這種方式比較靈活，可以在同一時(shí)間滿足各種不同的制冷、制熱需求。新風(fēng)機(jī)組會(huì)將室外的風(fēng)進(jìn)行升溫或者降溫、加濕處理，然后將風(fēng)分別輸送到各個(gè)租戶區(qū)，租戶區(qū)會(huì)預(yù)留新風(fēng)管口，這樣一來就能夠?qū)崿F(xiàn)室內(nèi)外空氣與風(fēng)的循環(huán)；排風(fēng)則將各層衛(wèi)生間以及廚房產(chǎn)生的煙氣進(jìn)行排除。餐廳作為辦公大樓的重要組成部分，這部分商業(yè)租戶必須要配備相應(yīng)的排油煙風(fēng)管與補(bǔ)風(fēng)管，同時(shí)要設(shè)置具有煙機(jī)和風(fēng)機(jī)組，煙機(jī)要具有變頻調(diào)節(jié)功能，以滿足節(jié)能降耗需求[3]。

2.4.2 辦公塔樓標(biāo)準(zhǔn)層

從案例工程的情況來看，由于塔樓標(biāo)準(zhǔn)層為辦公區(qū)，其深度達(dá)到了13 米，因此，內(nèi)外負(fù)荷需求存在明顯的差異，因此，在標(biāo)準(zhǔn)層的辦公區(qū)要進(jìn)行內(nèi)外的分區(qū)。內(nèi)外區(qū)的送風(fēng)系統(tǒng)要進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置，具體來說：內(nèi)區(qū)末端要設(shè)置單風(fēng)道變風(fēng)量箱，外區(qū)末端則要設(shè)置并聯(lián)的變量風(fēng)向，也就是FPB，F(xiàn)PB 自帶熱水盤管，可以很好的滿足外區(qū)的通風(fēng)與供暖需求。另外，為了更好的滿足節(jié)能需求，達(dá)到一定的綜合效益，在內(nèi)外分區(qū)的變風(fēng)量箱中都要設(shè)置溫度控制器，這樣在外界溫度發(fā)生變化的時(shí)候，溫度控制器可以根據(jù)實(shí)際情況隨時(shí)對(duì)進(jìn)風(fēng)風(fēng)量溫度進(jìn)行調(diào)控。

在本案例工程塔樓標(biāo)準(zhǔn)層的兩側(cè)，分別有兩個(gè)機(jī)房，都是空調(diào)的，并且機(jī)房內(nèi)都放置了空調(diào)機(jī)組，空調(diào)機(jī)組具有變風(fēng)量的供能，這種機(jī)組的氣流方式相同，都是上回上出。裙房有4 層，新房機(jī)組可以實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)樓層的排放置換，從而實(shí)現(xiàn)室內(nèi)空氣流通，使室內(nèi)保持適宜的溫度與良好通風(fēng)。

2.4.3 商場公共區(qū)域商場公共區(qū)域采用單風(fēng)道全空氣系統(tǒng)

按照綠色三星評(píng)定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，在過渡季節(jié)時(shí)，要保證商業(yè)裙房公共區(qū)域內(nèi)的所有新風(fēng)閥全部打開，同時(shí)組好風(fēng)量的調(diào)整，一般新風(fēng)量要占總機(jī)組總風(fēng)量的一半。另外，還應(yīng)該結(jié)合實(shí)際情況對(duì)回風(fēng)閥進(jìn)行開啟和調(diào)整，利用新風(fēng)系統(tǒng)將新風(fēng)引入室內(nèi)，達(dá)到冷卻室內(nèi)空氣的目的，建筑中庭頂部設(shè)置手動(dòng)窗，能夠根據(jù)實(shí)際情況開啟和關(guān)閉，從而達(dá)到室內(nèi)外風(fēng)量與溫度的平衡。

2.4.4 室外采風(fēng)口及排風(fēng)口節(jié)能

本工程中，采暖通風(fēng)空調(diào)工程是一項(xiàng)重要的組成部分，其可以有效實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)。而這個(gè)采暖通風(fēng)空調(diào)工程系統(tǒng)中，室外采風(fēng)口及排風(fēng)口節(jié)能是相對(duì)比較重要的部分。建筑工程設(shè)計(jì)風(fēng)口時(shí)，要做好風(fēng)口阻力的分布設(shè)計(jì)，充分利用室外風(fēng)壓，來失效節(jié)能的目標(biāo)。另外，還要對(duì)室外風(fēng)壓的影響因子進(jìn)行考慮，結(jié)合風(fēng)壓的影響，來確定風(fēng)口的類型，對(duì)于排風(fēng)型風(fēng)貌和進(jìn)風(fēng)型風(fēng)貌可以利用風(fēng)壓來對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行引風(fēng)和排風(fēng)，這樣可以保證通風(fēng)的效果，還能有效節(jié)約能源。利用風(fēng)向標(biāo)將風(fēng)口一直朝向風(fēng)直吹的方向，充分發(fā)揮風(fēng)壓的正壓作用，將室外空氣引入到這個(gè)暖通系統(tǒng)中，使得建筑室內(nèi)通風(fēng)效果良好。

2.5 綜合節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

在本案例中，暖通空調(diào)還采用了綜合節(jié)能技術(shù)，根據(jù)辦公樓實(shí)際情況，有針對(duì)性的采用這些技術(shù)，可以達(dá)到更好的節(jié)能降耗目的。

2.5.1 冰蓄冷空調(diào)技術(shù)

在暖通空調(diào)系統(tǒng)中應(yīng)用冰蓄冷空調(diào)節(jié)能技術(shù)，可以從整體上緩解能源危機(jī)的問題，同時(shí)，還有利于資源的優(yōu)化配置。結(jié)合本次案例工程，技術(shù)人員引入了冰蓄冷空調(diào)技術(shù)，從應(yīng)用效果來看，整體耗能明顯降低，達(dá)到了降低成本投入與能源消耗的目的。具體來說：在夜間電力低谷的時(shí)間進(jìn)行制冷，之后利用冷量以冰或者水的方式，將其儲(chǔ)存在專門的設(shè)備中，之后電力高峰的時(shí)候，可以將這些儲(chǔ)存的冷量進(jìn)行釋放，從而達(dá)到節(jié)約電能消耗、節(jié)能環(huán)保的目的。另外，在實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源的目標(biāo)的同時(shí)，而且還有助于資源的優(yōu)化配置?，F(xiàn)階段，我國在電力系統(tǒng)中，火力發(fā)電還處于主導(dǎo)，發(fā)電機(jī)可調(diào)性補(bǔ)強(qiáng)，因此，改變發(fā)電量不夠靈活。應(yīng)用冰蓄冷技術(shù)之后，可以有效解決這個(gè)問題，實(shí)現(xiàn)了在夜間的高效率發(fā)電，同時(shí)也可以降低單位煤炭的消耗量。從這個(gè)方面來看，冰蓄冷技術(shù)可以在夜間大幅提升發(fā)電機(jī)的運(yùn)行效率，同時(shí)，該技術(shù)還可以避開用電高峰期，在同等電力資源條件下，能夠?yàn)楦嗟捻?xiàng)目提供電能。系統(tǒng)原理圖如圖3 所示。

圖3 冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)原理圖

2.5.2 固體儲(chǔ)熱技術(shù)

在本案例工程中還應(yīng)用了固體儲(chǔ)熱技術(shù)，該技術(shù)也被稱為自儲(chǔ)熱電鍋爐技術(shù)，是利用物業(yè)后低谷點(diǎn)儲(chǔ)熱介質(zhì)進(jìn)行加熱，溫度升高到數(shù)百度之后進(jìn)行熱量儲(chǔ)存，非低谷時(shí)間里自動(dòng)裝飾會(huì)將熱量釋放出來，并能夠結(jié)合用戶的實(shí)際需求以及周圍環(huán)境溫度，靈活、快捷的對(duì)鍋爐出水溫度進(jìn)行控制，這種方式可以讓建筑有充足的生活熱水，這種方式稱為“平衡用電負(fù)荷”法，主要是利用低谷電來實(shí)現(xiàn)的。自儲(chǔ)熱電鍋爐系統(tǒng)是一種全新的系統(tǒng)，其主要是利用一些高質(zhì)量的儲(chǔ)熱材料來作為系統(tǒng)的材料，結(jié)合了取熱、儲(chǔ)熱、加熱等功能為一體，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖4 所示。

圖4 自儲(chǔ)熱電鍋爐結(jié)構(gòu)圖

2.5.3 空氣源熱泵集中供熱技術(shù)

這項(xiàng)技術(shù)充分利用了空氣中的低品位熱量，可以通過很少的電能進(jìn)行高品位熱能轉(zhuǎn)化，比如：投入1kW 的電能，就可以獲得3-4kW 的熱能，這項(xiàng)技術(shù)在本案例工程中的應(yīng)用，使得耗能大大降低，系統(tǒng)運(yùn)行效率大大提升，同時(shí)，由于該項(xiàng)技術(shù)不需要設(shè)置鍋爐，因此，機(jī)房空間相對(duì)縮小，大大節(jié)約了煤炭、石油等不可再生資源的消耗，其制熱理論為：熱水進(jìn)/出水溫度為40℃/45℃，環(huán)境干球溫度為7℃，濕球溫度為6℃。

2.6 方案對(duì)比分析

通過對(duì)各種方案的對(duì)比分析，綜合投資概算、運(yùn)行費(fèi)用、靜態(tài)投資回報(bào)、占地面積等要素，三種方案經(jīng)濟(jì)效益如表1 所示。

表1 不同方案經(jīng)濟(jì)效益分析對(duì)比表

由表1 可知，固體蓄熱系統(tǒng)優(yōu)勢比較明顯，不僅投資費(fèi)用少，并且回報(bào)的周期比較短，占地面積也比較少，但其也存在一定弊端，那就是該系統(tǒng)可以解決建筑動(dòng)機(jī)采暖以及生活熱水的問題，如果夏天需要制冷，那么則需要另外進(jìn)行制冷系統(tǒng)的設(shè)置，這會(huì)在一定程度上增加成本，同時(shí)，也會(huì)比較麻煩；空氣熱源泵系統(tǒng)具有前期投資概算高、后期運(yùn)行費(fèi)用低的特點(diǎn)，但是，這種系統(tǒng)的靜態(tài)投資回收較短，但是具有一機(jī)三用的優(yōu)勢，可以在冬季采暖、夏季制冷，實(shí)現(xiàn)了全年生活熱水的供應(yīng)，空氣源熱源泵集中供熱范圍廣泛，溫度能夠控制在-10～40℃，能夠進(jìn)行連續(xù)加熱，能夠在各種類型的水工程中應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了為自動(dòng)化運(yùn)行以及無人化管理，運(yùn)行成本低廉，能源節(jié)約效果十分顯著，空氣源熱泵可節(jié)省70%的能源。結(jié)合上表綜合分析，本案例選擇空氣熱源泵集中供熱技術(shù)。

2.7 效果分析

將空氣熱源泵集中供熱技術(shù)應(yīng)用到本案例工程之后，經(jīng)歷了一年的使用運(yùn)行，不僅系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，并且具有節(jié)能效果良好，費(fèi)用降低了30%，可以達(dá)到預(yù)期節(jié)能目標(biāo)。

3 結(jié)束語

節(jié)能降耗是當(dāng)前建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)的主要方向，在實(shí)際工程案例中，設(shè)計(jì)人員與技術(shù)人員應(yīng)該將目光放長遠(yuǎn)，積極引入新型技術(shù)，通過合理、科學(xué)的設(shè)計(jì)，從整體上降低暖通空調(diào)耗能，以促進(jìn)建筑、資源、社會(huì)的和諧發(fā)展。本文以具體案例為例，對(duì)節(jié)能技術(shù)在建筑暖通空調(diào)工程中的應(yīng)用進(jìn)行了分析，旨在更好的促進(jìn)我國社會(huì)的和諧發(fā)展。