基于DeST軟件分析下對空調水系統管制的選擇

李華

卓展工程顧問（北京）有限公司上海分公司

基于DeST軟件分析下對空調水系統管制的選擇

李華

卓展工程顧問（北京）有限公司上海分公司

以上海某新建辦公為案例，運用DeST軟件對8個朝向的外區及1個內區進行建模計算，通過對12個月（8760h）無空調狀態下的自然室溫的分析，提取供暖季12初至3月中旬在不同溫度區間內的小時數，并結合溫度分布來查看是否存在同時供冷供熱需求，從而判定該辦公空調水系統的形式，最終決定管制的選擇。

DeST軟件自然室溫兩管制四管制

0 引言

項目中常采用的空調系統末端管制方式有：兩管制、四管制及分區兩管制[1]，早期的項目基本上是兩管制系統，隨著項目體量的增大及玻璃幕墻的使用，兩管制在一些項目中已經不能滿足舒適性要求，于是出現了四管制與分區兩管制系統，如今在一些5A級辦公建筑內四管制的水系統應用越來越廣泛，而四管制系統是盲目跟風提高檔次還是項目實際需求，本文通過在方案階段運用DeST軟件對上海虹橋商務區某辦公標準層8個朝向的外區及1個內區進行建模[2]通過對12個月8760h無空調狀態下的自然室溫的分析，提取供暖季12初至3月中旬在不同溫度區間內的小時數，并結合溫度分布來查看是否存在同時供冷供熱需求，從而判定該辦公空調水系統的形式，最終決定管制的選擇。

1 項目介紹

項目地塊位于上海市虹橋商務區，緊鄰虹橋機場及高鐵站，地理位置極佳，商業價值高，目標客戶為金融、保險、IT類世界500強企業。該地塊地下為車庫及集中商業，地上共13棟高層辦公塔樓，本文以一棟單層建筑面積1847m2的標準層為例進行DeST軟件分析，該辦公各朝向進深約為13.4m，內區走道凈寬為1.8m寬，層高4.3m，以離外墻4m處劃分辦公外區[3]，4～13.4m為辦公內區（內走道及核心筒不在本次分析范圍內）。建模條件：

1）圍護結構：幕墻結構，方案階段傳熱系數K及綜合遮陽系數SCW均按上海市《公共建筑節能標準》（DGJ08-107-2012）窗墻比0.5～0.7的限值取。

2）人員密度取4m2/人（空調面積）；照明密度取18W/m2；設備發熱量取40W/m2（按電腦散熱為150～200W/臺計算得）；人員散熱取134W/人。

3）辦公工作時間（空調時間）取周一至周五8:00～18:00，其它均為缺省值，軟件默認。

原建筑平面及DeST建模如圖1與圖2。

圖1 原始建筑平面圖

圖2 DeST軟件建模圖

2 論證思路

對于甲級辦公室內設計溫度為：夏季24℃，冬季20℃。所以常規認為當室內自然溫度維持在20～24℃時，室內既不需要供熱也不需要供冷，當室內自然溫度低于20℃時，室內存在供熱需求，而當室內自然溫度高于24℃時，室內存在供冷需求。為避免數據集中在20℃及24℃附近導致對供熱及供冷需求的誤判，造成工程投資的增加，現將當室內自然溫度低于16℃時，判斷室內需要供熱，而當室內自然溫度高于28℃時，判斷室內需要供冷。從而合理的選擇空調水系統的管制。

通過以上自然室溫的小時數與溫度分布進一步來判斷管制的需求，對于模型中8個朝向的外區及一個內區應分別進行討論，以下為判斷思路。

1）同一區域的判定。當某個區域同一天或者某幾天時間內，存在由于內外環境因素的影響，導致室內溫度出現上下波動，為保證室內舒適度，使用空調將出現冷熱頻繁切換的現象，則判定需考慮在本區域采用四管制空調水系統。當同一區域僅有供冷需求時，則考慮采用單冷系統；當供熱與供冷不存在短時間的交替，僅隨季節需求冬季僅供熱，其它季僅供冷時，則判定可采用兩管制空調水系統。

2）不同區域的判定。當不同區域共用一套水系統，如內外區，內區一般受內熱影響供冷時間與外區的供熱時間有重疊，或者辦公的各朝向外區為一套水系統，若各朝向在同一時間內出現了不同的供冷供熱需求，則判定需要考慮采用四管制空調水系統。當共用水系統的不同區域供冷供熱需求不存在交替和重疊，即可采用兩管制系統，當僅存在供冷需求時可采用單冷系統。

3 數據分析

利用DeST軟件對該項目標準層進行建模，為提高模型的準確度，對此模型同時建立了上、中、下層共三層，此模型為中間層，對建筑的圍護結構參數及室內人員、照明、設備等參數按上述條件進行設定，經過軟件進行計算分析，輸出全年8760h的自然室溫“DeST模擬結果報表”，使用Excel函數計算公式分別對各朝向房間“＜16℃”、“＜20℃”、“20～24℃”、“＞24℃”、“＞28℃”五個數據的小時數進行統計，各房間的自然溫度及室外溫度統計分布圖如圖3。

圖3 各房間自然溫度計室外溫度統計分布圖

對于上海地區，從DeST對本項目自然室溫的分析結果可以看出，從3月中旬到11月底該辦公室內僅存在供冷需求，而在12月初到次年3月中旬該辦公室內存在不同區域同時供冷供熱的需求，甚至同一區域存在不同小時內的供冷供熱需求，所以僅分析12月到次年3月中旬的自然室溫數據在結合溫度分布即可對空調水系統進行管制的判斷，為節約篇幅，現僅提供各個朝向及內區的12月到次年3月中旬的數據統計（表1～9）供本文討論。

表1 東向外區供冷供熱需求統計（h）

表2 東南向外區供冷供熱需求統計（h）

表3 南向外區供冷供熱需求統計（h）

表4 西南向外區供冷供熱需求統計（h）

表5 西向外區供冷供熱需求統計（h）

表6 西北向外區供冷供熱需求統計（h）

表7 北向外區供冷供熱需求統計（h）

表8 東北向外區供冷供熱需求統計（h）

表9 內區供冷供熱需求統計（h）

通過表1～9中數據分析，同時結合了原始辦公工作時間8:00～18:00區間的數據分布進行判定，結果如下：

1）東向：供熱同時不需要供冷，故選兩管制。

2）東南向：供熱同時存在少數時間需供冷，可選兩管制或者四管制。

3）南向：供熱同時較多時間需供冷，建議選用四管制。

4）西南向：供熱同時較多時間需供冷，建議選用四管制。

5）西向：供熱同時存在少數時間需供冷，可選兩管制或者四管制。

6）西北向：供熱同時存在少數時間需供冷，可選兩管制或者四管制。

7）北向：供熱同時基本不需要供冷，故選兩管制。

8）東北向：供熱同時基本不需要供冷，故選兩管制。

9）內區：少數供熱需求，但存在多數時間需要供冷，可選四管制或單冷系統，但對原始數據＜16℃的數據查看，其基本分布在非工作時間的夜間，故可以不考慮冬季供熱。

對以上的分析結論匯總如表10。

表10 各區水管管制統計

通過DeST軟件的模擬統計，得出了以上外區各個朝向及內區自然室溫的小時數。從分析的結果上來看，并不是所有朝向均在供熱的同時需要供冷的切換，內區在12月初到次年3月中旬也還是存在一定的供熱時間，但是通過對原始數據的查看，這些供暖時間均存在與非工作時間的夜晚，故進行了剔除。故基于以上DeST軟件的分析，若空調管路分環路設置，可以在東向、北向、東北向設置兩管制系統，在南向、西南向設置四管制系統，在內區設置單冷系統，在東南向、西向、西北向可以自由考慮兩管或者四管制，實際項目的環路劃分不可能過多，具體要結合項目自身多種因素考慮。

4 結論及推廣

基于DeST軟件的分析，得出了辦公建筑的自然室溫及分布，找出內外分區的負荷特性及供暖期受外圍護結構和內擾影響的外區負荷特性，對于項目末端水系統管制的判定有較為明確的指導價值或選擇依據。因不同的項目存在不同的內因與外因干擾，不能只看進深定內外區或項目檔次，片面認為有內外區或者項目檔次高就要做四管制空調，在沒必要的情況下會給業主帶來成本上的增加，同時當在有必要設置四管制而未設置時，會使客戶的舒適度大為降低，降低辦公的品質，當然，考慮到運行成本的問題，物業是否愿意在過渡季節或者冬季開啟冷水系統或客戶是否接受非制冷季節的收費，也是判定是否需要設置四管制的一個方面。本文之提出軟件的分析方式僅供參考探討。

[1]中國建筑科學研究院.民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范(GB50736-2012)[S].北京:中國計劃出版社,2012

[2]清華大學DeST開發組.建筑環境設計模擬分析軟件DeST [M].北京:中國建筑工業出版社,2006

[3]葉大法,楊國榮.變風量空調系統設計[M].北京:中國建筑工業出版社,2007

Ba s e d on the De ST Softw a re Ana lys is to
Se le c t Air Conditioning Wa te r Sys te m

LI Hua
Shanghai Branch of China Team Engineering Consultants(Beijing)Co.,Ltd.

Taking a new office in Shanghai as a case,8 outer areas with different towards and 1 inner area were modeled by DeST software.The demand of heating and cooling at the same time was decided by the analysis of natural indoor temperature in a year(8760h).Finally,the choice of water system of air conditioning was made based the analysis.

DeST software,natural room temperature,two pipes,four pipes

1003-0344（2014）06-100-4

2013-11-8

李華（1982～），男，本科，工程師；上海市徐匯區宜山路508號22樓A座（200235）；E?-mail:630472094@qq.com