大型商業綜合體暖通空調節能設計

賀苗

摘 要：節能是世界發展的主題，而在建筑工程中，實現暖通空調系統的節能是當前建筑界追求的目標。暖通空調的節能設計對于節約能源，實現能源可持續發展具有重要意義。結合工程實例，簡要探討了暖通空調系統的綠色、低碳設計，論述了其具體的節能措施，分析、總結了設計方法和難點，以期為日后此類工程設計提供參考。

關鍵詞：暖通空調；保溫；控制系統；節能

中圖分類號：TU831.8 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.06.101

隨著“低碳”概念的深入，其已經在社會各界中達成共識，而暖通空調系統中的節能設計也引起了設計人員的注意，他們采取一系列技術措施，在社會和環境可承受的范圍內，使得能源的利用效率不斷提高。節能新技術的應用不僅可以有效降低能耗，達到節能減排的目的，還可以有效保護自然資源。這對于自然和社會的發展具有雙重意義，是社會發展的必然趨勢。

1 工程背景

某項目設計充分考慮了綠色節能建筑的理念和定位，目標是達到國家綠色建筑標識二星級標準和美國LEED認證金獎的要求。

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 綠色節能設計

3.1 圍護結構保溫系統

分析隔熱理論可知，采用外保溫技術，建筑室內受到室外溫度波動的影響小，具有良好的節能效果和綜合經濟效益。因為空調末端采用輻射系統，與常規空調系統相比，對圍護結構保溫和室內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能設計標準、德國建筑節能標準、美國LEED07標準等一系列針對圍護結構的要求，并考慮輻射空調系統要求、投資造價、后期運行等因素，最終確定適合本工程的圍護結構參數。

3.2 空調冷熱源

本工程空調冷負荷為7 041 kW，空調熱負荷為4 629 kW，生活熱水負荷為400 kW。系統分別配置了離心式冷水機組、地源熱泵機組和熱泵熱水機組。空調冷熱源配置如表1所示。

3.3 地源熱泵系統設計

3.3.1 地埋管換熱器設計

地埋管換熱器要按照冬季工況配置。根據地源井測試報告和EED軟件模擬計算結果，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，地源井數量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據如表2所示。

3.3.2 空調水系統設計

本工程E3、F1地塊共計11棟辦公樓，空調水系統輸送距離比較遠。由于空調側各辦公樓之間末端管道阻力差距比較大，而且地源側各區域間地埋管管道阻力差距也比較大，因此，水系統根據輸送距離分別在空調側、地源側設置二次泵變流量系統。水系統垂直異程、水平異程用平衡閥調節各水路水力平衡。

夏季，空調側供回水溫度為6 ℃/12 ℃，地源側供回水溫度為29 ℃/35 ℃；冬季，空調側供回水溫度為45 ℃/39 ℃，地源側供回水溫度為11 ℃/5 ℃。

3.3.3 土壤熱平衡設計措施及運行策略

良好的地源熱泵系統要求實現全年土壤取熱、放熱的熱平衡。為了實現此目標，本設計采用冷卻塔輔助散熱并結合土壤監測、空調系統能耗監測等方式，具體措施如下：①冷卻塔處理負荷能力占空調總冷卻負荷的60%；②分區域分別設置多口監測井（內設溫度探頭），以檢測土壤的溫升狀況；③在地源側、空調側分別設置能量計量系統，以記錄累計取熱、放熱量。

3.4 熱泵熱水系統設計

本工程有400 kW的生活熱水需求，此次設計采用熱回收機組優先旁通方案。夏季熱回收機組產生生活熱水的同時，蒸發器側可預冷其他單冷機組的回水溫度，從而減少其他單冷機組的冷負荷；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

本工程空調系統采用溫、濕度獨立控制系統。空調箱主要承擔室內的濕負荷和部分顯熱負荷，其余顯熱負荷由金屬冷吊頂和主動式冷梁承擔。

3.6 末端輻射系統

3.6.1 毛細金屬冷吊頂設計

本工程輻射末端采用毛細金屬冷吊頂，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 輻射系統的濕度控制

濕度控制直接決定了輻射系統能否安全、穩定運行。本工程輻射系統濕度控制主要采取以下措施：①圍護結構要求，門窗氣密性等級不得低于6級；②電梯廳、大堂等人員進出頻繁區域設置常規空調形式；③空調箱對處理風量深度除濕，以保證室內除濕要求；④送風采用低溫型射流風口，吊頂貼覆射流，在冷吊頂表面形成一層干燥的空氣層，從而避免冷吊頂結露；⑤冷吊頂表面設置露點傳感器，吊頂表面出現結露風險時，要關閉相應的水閥。

4 結束語

總之，暖通空調系統節能在建筑節能中占有非常重要的位置，發揮著非常重要的作用。做好建筑暖通空調節能設計，有助于降低整個建筑的能源消耗，有助于我國節能減排政策的貫徹落實，有助于進一步提升居民生活質量，有助于我國可持續發展戰略的推行。因此，暖通空調的設計人員應給予足夠的重視。在工程暖通空調設計中，綜合采用了高性能圍護結構保溫系統、地源熱泵系統、溫濕度獨立控制系統、末端輻射系統和熱泵熱水系統等一系列節能措施，達到了節能環保的目的。

參考文獻

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