關于某商住樓空調系統節能設計的研究

邊惠葵

（中國市政工程西南設計研究總院，四川 成都 610000）

前言

隨著我國國民經濟的快速發展和生活水平的不斷提高，人們對工作、居住、休閑娛樂環境的質量要求也越來越高，因此空調的應用顯得尤為重要。目前，空調的普及，暖通空調的節能和環保已成為當前國內外重點研究的課題，空調系統的設計既要給人們提供舒適的環境，又要考慮可持續發展，減少能源浪費。因此，加快對空調節能技術的研究，應用與設計，特別是高層建筑，將對我國建筑能源消耗的降低是一個極大的促進與推動；同時也是適應未來綠色環保節能建筑發展的必然趨勢。

目前，世界各國建筑空調系統節能的研究主要集中在以下幾個方面[1]。降低室內設定值，控制室外新風量，優選空調方式，熱回收與熱交換裝置，采用自動控制，自然能源和新能源的利用。本文結合上述影響因素，設計了一套節能環保的空調系統。

1.概況

本設計商住樓，共11層，有地下室1層。該大廈高46.5m，一、二層層高為4.2m，三至十一層層高為3m，為高層建筑?？傆玫孛娣e6014.2m2，總居住人數150人，總居住戶數43戶。總建筑面積14822.8m2。商住樓建筑面積75.88m2，其中：地下室建筑面積 678m2，商業建筑面積801m2，住宅建筑面積6109.8m2。商業街建筑面積7234m2，其中地下室建筑面積150m2，商業建筑面積2783m2，辦公建筑面積4301m2?？蚣芙Y構，美觀大方。針對該大廈的功能要求和特點，以及該地氣象條件和空調要求，參考有關文獻資料，同時依據舒適、方便、實用、經濟的原則，充分考慮節能的要求。

2.設計方案

由于建筑物所在地夏季日照充足，車流量很大，噪聲較大，因此窗戶夏季大部分時間關閉，豎向房間方式不盡相同，為使空調系統既能保持室內要求參數，而又經濟合理，就需要將系統分區。

系統分區所要考慮的主要因素是：室內溫濕度參數、負荷特性（朝向、房間使用功能等）、建筑物高度、使用時間、空調設備的容量，節能管理方便等[2]。綜合功能和使用各方面考慮，豎直分為三個區：一層二層分為一區，因為是商用，白天是使用高峰，晚間需要統一管理，三至七層分為一區，八至十一層分為一區。風系統則每層分為一區。

基于上述考慮，本建筑物系統初步選定為：設計冷負荷是選擇設備的主要依據，所以正確地計算建筑冷負荷對整個系統的設計十分重要。公共和民用建筑空調系統的負荷主要來自圍護結構傳熱（包括太陽輻射）和新風負荷。傳統的教科書及設計手冊中給出的空調負荷計算方法，不論是計算圍護結構的墻壁或門窗負荷，其結果均是針對某一具體房間而言，而空調系統設備容量依據的是整個建筑物的冷負荷。由于各房間朝向、位置、功能及其內部熱源等情況的不同造成的最大冷負荷出現的時間并不相同。因此建筑物冷負荷的最大值應為每個房間逐時負荷疊加的最大值，而不是簡單地將每個房間的最大冷負荷進行疊加?？照{系統負荷是隨室外氣象條件而變化的，一年春夏秋冬四季中負荷有很大的不同，波動很大，在全年出現峰值負荷的時間很少。因此設計時考慮全年負荷變化對冷機及其他設備進行大小搭配選擇，以便在室內冷負荷較小時開啟小型設備，而在冷負荷較大時再開啟大型設備，盡量避免冷機及其他設備在低負荷率的情況下運行，其單位制冷量的耗電量會增加，因此適當選擇冷機型號，保證高效率運行，也可減少系統能耗，達到節能的目的。

門廳處設置空氣幕；住宅采用風機盤管加新風系統；地下室和設備層采用機械通風系統；走廊、中庭、餐廳采用全空氣系統；廁所設置排風扇，保持廁所的相對負壓，通過其他房間滲透補充廁所風量，再通過廁所風機排出，使廁所異味不能擴散至其他房間。大廳、餐廳等大空間公共區域，設計一般采用全空氣空調系統。采用雙風機（送回風）系統，當室外空氣焓值低于室內焓值時，可改變新風比到全新風全排風，達到節能及改善室內空氣品質的目的。

3.負荷計算說明

利用諧波反映法的工程簡化計算方法，進行如下計算[3]。

外墻和屋頂瞬時冷負荷計算公式：

CLQτ=KFΔtτ-ε

式中：τ---計算時間，h；

ε---溫度波傳到內表面的時間延遲，h；

τ-ε---溫度波的作用時間，h；

K---外墻或屋面的傳熱系數，W/m2·K；

F---外墻或屋面的面積，m2；

Δtτ-ε---作用時刻下，冷負荷計算溫差。窗戶瞬時冷負荷計算公式：

CLQτ-ε=KFΔtτ

式中：Δtτ---計算時刻的負荷溫差，℃；

K---傳熱系數；

窗戶日射得熱冷負荷計算公式：

CLQj-z=xgxdCnCsFJj-1

式中：xg---窗的有效面積系數；

xd---地點修正系數；

Jj-τ--計算時刻，單位窗口面積的太陽總輻射熱形成的冷負荷，W/m2；

照明和人體散熱得熱冷負荷公式：

CLQτ=QJXτ-T

式中：Q---照明和人體的得熱，W；

T---開燈時刻或人員進入房間時刻，h；

τ-T---從開燈時刻或人員進入房間時刻到計算時刻的時間，h；

JXτ-T---τ-T時間的照明負荷強度系數、人體負荷強度系數。人體濕負荷公式：

式中：n---空調房間內的人員總數；

ф---機群系數；

ω---每名成年男子的散濕量g/h；

Wr---人體的濕負荷，kg/h。

新風冷負荷公式：

Q=1.2L（hw-hn）

式中：L--- 新風量，kg/s；

hw---室外空氣的焓值，kJ/kg；

hn---室內空氣的焓值，kJ/kg。

4.系統風量的確定

4.1.空調房間風量的確定。空調系統送風狀態和送風量的確定步驟[4]：

（1）根據已知的室內空氣狀態參數，在i-d圖上找到室內空氣狀態點N。

（2）根據計算出的空調房間冷負荷Q和濕負荷W計算出熱濕比ε=Q/W，在通過N點畫出過程線ε。

（3）選取合理的送風溫差Δt。

（4）根據所取定的送風溫差Δt求出送風溫度t0，t0等溫線與過程線ε的交點O即為送風狀態點。

4.2.空調房間新風量的確定。確定新風量的依據有三個因素[5]：（1）滿足衛生要求；（2）補充局部排風量；（3）保證空調房間的正壓要求。一般規定，空調系統中的新風占送風量的百分數不應低于10%。不論每人占房間體積多少，新風量按大于等于每人25m3/h。

5.意義?？諝庹{節是建筑創造舒適高效的工作和生活環境所不可或缺的重要環節。關于空調節能問題，在以前的某些工程中，設計方往往對設計工況下的節能比較重視，而對其它工況則完全依靠自控系統或設幾個手動調節閥了事，實際上，大量的節能空間在非設計工況。要實現節能，首先設計方在使系統滿足設計工況的基礎上，應盡量多作調查研究，使系統的設計盡量貼近全年運行實際情況。建筑節能是一項系統工程，只有綜合利用各種技術手段，工程技術人員全方位的節能意識，在建設項目進行的不同時期，應從不同角度，依據不同原則對其進行研究。

[1]王志勇，澤華等.基于建筑環境的空調系統設計節能分析 [J].建筑熱能通風空調，2004，23（2）：54-57.

[2]趙榮義，錢以明，范存養等.空氣調節[M].北京：中國建筑工業出版社，1998.

[3]朱林.暖通空調常用數據手冊[M].北京：中國建筑工業出版社，2002.