大型商業(yè)綜合體暖通空調(diào)節(jié)能設(shè)計

賀苗

摘 要：節(jié)能是世界發(fā)展的主題，而在建筑工程中，實現(xiàn)暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能是當(dāng)前建筑界追求的目標(biāo)。暖通空調(diào)的節(jié)能設(shè)計對于節(jié)約能源，實現(xiàn)能源可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。結(jié)合工程實例，簡要探討了暖通空調(diào)系統(tǒng)的綠色、低碳設(shè)計，論述了其具體的節(jié)能措施，分析、總結(jié)了設(shè)計方法和難點，以期為日后此類工程設(shè)計提供參考。

關(guān)鍵詞：暖通空調(diào)；保溫；控制系統(tǒng)；節(jié)能

中圖分類號：TU831.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.06.101

隨著“低碳”概念的深入，其已經(jīng)在社會各界中達(dá)成共識，而暖通空調(diào)系統(tǒng)中的節(jié)能設(shè)計也引起了設(shè)計人員的注意，他們采取一系列技術(shù)措施，在社會和環(huán)境可承受的范圍內(nèi)，使得能源的利用效率不斷提高。節(jié)能新技術(shù)的應(yīng)用不僅可以有效降低能耗，達(dá)到節(jié)能減排的目的，還可以有效保護(hù)自然資源。這對于自然和社會的發(fā)展具有雙重意義，是社會發(fā)展的必然趨勢。

1 工程背景

某項目設(shè)計充分考慮了綠色節(jié)能建筑的理念和定位，目標(biāo)是達(dá)到國家綠色建筑標(biāo)識二星級標(biāo)準(zhǔn)和美國LEED認(rèn)證金獎的要求。

2 工程概況

本工程分E3、F1兩個地塊。E3地塊由6棟8層辦公樓組成，總建筑面積69 460 m2，其中，地上建筑面積40 630 m2；F1地塊由5棟8層辦公樓組成，總建筑面積56 232 m2，其中，地上建筑面積32 182 m2，地下建筑面積24 050 m2。

3 綠色節(jié)能設(shè)計

3.1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫系統(tǒng)

分析隔熱理論可知，采用外保溫技術(shù)，建筑室內(nèi)受到室外溫度波動的影響小，具有良好的節(jié)能效果和綜合經(jīng)濟(jì)效益。因為空調(diào)末端采用輻射系統(tǒng)，與常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)相比，對圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫和室內(nèi)密閉性等性能的要求更高。為此，綜合比較本市目前實施的節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、德國建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)、美國LEED07標(biāo)準(zhǔn)等一系列針對圍護(hù)結(jié)構(gòu)的要求，并考慮輻射空調(diào)系統(tǒng)要求、投資造價、后期運行等因素，最終確定適合本工程的圍護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)。

3.2 空調(diào)冷熱源

本工程空調(diào)冷負(fù)荷為7 041 kW，空調(diào)熱負(fù)荷為4 629 kW，生活熱水負(fù)荷為400 kW。系統(tǒng)分別配置了離心式冷水機(jī)組、地源熱泵機(jī)組和熱泵熱水機(jī)組?？照{(diào)冷熱源配置如表1所示。

3.3 地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計

3.3.1 地埋管換熱器設(shè)計

地埋管換熱器要按照冬季工況配置。根據(jù)地源井測試報告和EED軟件模擬計算結(jié)果，確定采用雙U25埋管。夏季放熱能力取59.1 W/m，冬季取熱能力取37.9 W/m。地埋管有效井深為100 m，地源井?dāng)?shù)量984口，有效埋管換熱長度為98 400 m，地源井間距為5 m。地埋管換熱能力測試數(shù)據(jù)如表2所示。

3.3.2 空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)計

本工程E3、F1地塊共計11棟辦公樓，空調(diào)水系統(tǒng)輸送距離比較遠(yuǎn)。由于空調(diào)側(cè)各辦公樓之間末端管道阻力差距比較大，而且地源側(cè)各區(qū)域間地埋管管道阻力差距也比較大，因此，水系統(tǒng)根據(jù)輸送距離分別在空調(diào)側(cè)、地源側(cè)設(shè)置二次泵變流量系統(tǒng)。水系統(tǒng)垂直異程、水平異程用平衡閥調(diào)節(jié)各水路水力平衡。

夏季，空調(diào)側(cè)供回水溫度為6 ℃/12 ℃，地源側(cè)供回水溫度為29 ℃/35 ℃；冬季，空調(diào)側(cè)供回水溫度為45 ℃/39 ℃，地源側(cè)供回水溫度為11 ℃/5 ℃。

3.3.3 土壤熱平衡設(shè)計措施及運行策略

良好的地源熱泵系統(tǒng)要求實現(xiàn)全年土壤取熱、放熱的熱平衡。為了實現(xiàn)此目標(biāo)，本設(shè)計采用冷卻塔輔助散熱并結(jié)合土壤監(jiān)測、空調(diào)系統(tǒng)能耗監(jiān)測等方式，具體措施如下：①冷卻塔處理負(fù)荷能力占空調(diào)總冷卻負(fù)荷的60%；②分區(qū)域分別設(shè)置多口監(jiān)測井（內(nèi)設(shè)溫度探頭），以檢測土壤的溫升狀況；③在地源側(cè)、空調(diào)側(cè)分別設(shè)置能量計量系統(tǒng)，以記錄累計取熱、放熱量。

3.4 熱泵熱水系統(tǒng)設(shè)計

本工程有400 kW的生活熱水需求，此次設(shè)計采用熱回收機(jī)組優(yōu)先旁通方案。夏季熱回收機(jī)組產(chǎn)生生活熱水的同時，蒸發(fā)器側(cè)可預(yù)冷其他單冷機(jī)組的回水溫度，從而減少其他單冷機(jī)組的冷負(fù)荷；冬天通過閥門切換從地埋管取熱。

3.5 溫濕度獨立控制系統(tǒng)

本工程空調(diào)系統(tǒng)采用溫、濕度獨立控制系統(tǒng)?？照{(diào)箱主要承擔(dān)室內(nèi)的濕負(fù)荷和部分顯熱負(fù)荷，其余顯熱負(fù)荷由金屬冷吊頂和主動式冷梁承擔(dān)。

3.6 末端輻射系統(tǒng)

3.6.1 毛細(xì)金屬冷吊頂設(shè)計

本工程輻射末端采用毛細(xì)金屬冷吊頂，冷吊頂夏季供回水溫度17 ℃/20 ℃，冬季供回水溫度為32 ℃/29 ℃，所需冷熱水從冷熱源處通過板式換熱器獲得。毛細(xì)金屬冷吊頂夏季供冷能力為65 W/m2，冬季供熱能力為50 W/m2。

3.6.2 輻射系統(tǒng)的濕度控制

濕度控制直接決定了輻射系統(tǒng)能否安全、穩(wěn)定運行。本工程輻射系統(tǒng)濕度控制主要采取以下措施：①圍護(hù)結(jié)構(gòu)要求，門窗氣密性等級不得低于6級；②電梯廳、大堂等人員進(jìn)出頻繁區(qū)域設(shè)置常規(guī)空調(diào)形式；③空調(diào)箱對處理風(fēng)量深度除濕，以保證室內(nèi)除濕要求；④送風(fēng)采用低溫型射流風(fēng)口，吊頂貼覆射流，在冷吊頂表面形成一層干燥的空氣層，從而避免冷吊頂結(jié)露；⑤冷吊頂表面設(shè)置露點傳感器，吊頂表面出現(xiàn)結(jié)露風(fēng)險時，要關(guān)閉相應(yīng)的水閥。

4 結(jié)束語

總之，暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能在建筑節(jié)能中占有非常重要的位置，發(fā)揮著非常重要的作用。做好建筑暖通空調(diào)節(jié)能設(shè)計，有助于降低整個建筑的能源消耗，有助于我國節(jié)能減排政策的貫徹落實，有助于進(jìn)一步提升居民生活質(zhì)量，有助于我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的推行。因此，暖通空調(diào)的設(shè)計人員應(yīng)給予足夠的重視。在工程暖通空調(diào)設(shè)計中，綜合采用了高性能圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫系統(tǒng)、地源熱泵系統(tǒng)、溫濕度獨立控制系統(tǒng)、末端輻射系統(tǒng)和熱泵熱水系統(tǒng)等一系列節(jié)能措施，達(dá)到了節(jié)能環(huán)保的目的。

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