重慶某證券大樓空調節能設計

羅青平

摘 要：隨著社會經濟的不斷發展，節約能源成為了當今社會關注的熱點問題，也一直是建筑工程中空調系統設計的重點。“長江上游地區地表水水源熱泵系統高效應用關鍵技術研究與示范”作為國家“十一五”科技支撐計劃項目的一部分，使長江水源熱泵技術在重慶得到了多方面的應用。該文介紹了重慶某證券大樓項目的水源熱泵系統設計、變風量空調系統設計等節能措施，希望能為今后類似的工程項目提供一定的參考。

關鍵詞：節能 水源熱泵 變風量系統

中圖分類號：TE08 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）02（a）-00-03

Abstract：With the continuous development of social economy， energy conservation has become a hot issue in today's society， and it has always been the focus of air conditioning system design in construction engineering. "Research and demonstration of key technologies for efficient application of surface water source heat pump system in the upper reaches of the Yangtze River" as part of the national "the eleventh Five-Year Plan" Science and Technology Support Project， the Yangtze River water source heat pump technology has been applied in many aspects in Chongqing. This paper introduces the design of water source heat pump system and the design of variable air volume air conditioning system for a securities building project in Chongqing， and hopes to provide some reference for similar engineering projects in the future.

Key Words：Energy saving； Water source heat pump； Variable air volume air conditioning system

隨著社會經濟的高速發展，節能減排和可持續發展一直是社會關注的熱點問題。我國從“九五規劃”就開始提出：加強節能立法和執法監督，制定節能標準和規范，強制淘汰高耗低效產品，大力推廣高效節能產品；“十五規劃”提出的可持續發展的主要預期目標：資源節約和保護取得明顯成效；在“十一五規劃”中對能源消耗降低值做了進一步的量化：要求單位國內生產總值能源消耗降低20%左右；“堅持把建設資源節約型、環境友好型社會作為加快轉變經濟發展方式的重要著力點”是“十二五規劃”中明確要求的，在“十二五規劃”中要求資源節約環境保護成效顯著，單位國內生產總值能源消耗降低16%；建筑節能在國家“十三五規劃”中已經上升到國家的節能重點工程。在整個能耗統計中，建筑能耗占到我國社會能源總消耗量中的30%，其中空調系統能耗所占比例為50%～60%[1]。因此，在建筑設計中，暖通空調節能設計顯得尤為重要。在此，筆者就該工程的暖通空調節能設計和大家做一些簡單的探討。

1 設計參數

該工程位于重慶市江北嘴中央商務區核心區域，與嘉陵江相鄰；地上40層，地下6層，建筑高度200m。由辦公、展覽廳、多功能廳、會議、食堂、商務中心、地下車庫及設備用房等組成，總建筑面積11.8萬m2。

根據《民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范》GB 50736-2012[2] （以下簡稱《暖通規范》）中的規定，該工程室內外設計參數如下。

1.1 室外設計參數

具體情況見表1。

1.2 室內設計參數

具體情況見表2。

2 空調冷熱源設置

2.1 空調負荷計算

考慮到空氣冷卻器、換熱器、水泵等設備和管材的承壓能力，該工程空調系統豎向分為3個區：低區（LG～6層）、中區（7～23層）、高區（25～塔樓機房層）。經逐項逐時冷負荷計算和熱負荷計算，各空調系統計算負荷見表3。

2.2 空調冷熱源形式

重慶市淺層地能資源豐富，在發展以水源熱泵技術為主的可再生能源區域集中供冷供熱系統方面具有很好的條件，由重慶市建委組織，在重慶先后建設了江北嘴中央商務區、涪陵CBD中央商務區、重慶CBD總部經濟區等可再生能源區域集中供冷供熱項目。其中江北嘴中央商務區是采用江水源熱泵集中供冷供熱系統，該系統已為該區域內的各個項目地塊預留供回水支管，在各個地塊用地紅線與建筑紅線之間設置關斷閥門，并設置閥門井。該工程地處江北嘴中央商務區B15-1/03號地塊，閥門井編號為GZ-4#，供回水管徑為DN350。結合該項目內部功能及所處的地理位置，該工程冷熱源設置形式如下。

2.2.1 恒溫恒濕精密空調

8層數據機房區數據機房部分設置機房專用精密空調機組（制冷劑為R407C），設計選用9臺（7用2備）單機冷量為54.4kW精密空調室外機組，室內機對應設置9臺房間級空調末端，與室外機一對一連接。室外機放置于9層避難層通風良好區域。

2.2.2 多聯機空調

8層數據機房區電池間和UPS房間設置多聯機空調系統，設計選用3臺單機冷量分別為33.5kW、45kW、85kW的多聯機空調機組。室外機放置于9層避難層通風良好區域。

2.2.3 房間空氣調節器

地下部分的變電所、開閉所、值班室及消防控制室采用房間空氣調節器，空調室外機結合建筑外立面設于通風良好的地方。

2.2.4 水源多聯機空調機組

對需要常年24h不間斷供冷的地上變配電室、交換機房、各類24h值守的值班室，以及電梯機房，設置水源多聯機系統。

2.2.5 江水源熱泵系統

該工程由江北嘴中央商務區可再生能源區域集中供冷供熱項目提供空調冷熱源。集中供冷供熱管網內的冷熱水（一次水）經設置在該工程地下室負5層空調機房內的板式換熱機組為空調區提供需要的冷熱水。對應豎向分區的空調冷、熱水系統板式換熱機組為共用，該工程設計選用3套板式換熱機組（每套板式換熱機組內配置兩臺冷熱板式換熱器、3套變頻水泵（2用1備）），低、中區機組設置于B5層（高區冷熱源供給由中區承擔），高區換熱機組設置于24層。機組換熱量分別為：2370kW、6500kW（含高區3140kW）、3140kW。

3 空調水系統

該工程空調冷熱水系統采用雙管閉式機械循環系統，異程式，江水源熱泵系統提供的冷熱水分別經設于負5層的板式換熱機組后，通過管道送到空調末端設備，回水返回板式換熱機組，形成水路循環。空調水系統定壓補水方式采用帶氣壓罐和補水泵的定壓補水方式，定壓點位于循環水泵吸入口。空調水系統最低點及凹點設置泄水閥、最高點設置排氣閥。

3.1 供回水溫度選擇

根據江北城CBD區域江水源熱泵集中供冷供熱項目用戶設計條件，提供給該工程空調板式換熱機組用的一次側供回水水溫如下。

（1）區域供冷供熱管網（一次側）供回水溫度：夏季供冷冷水溫度，8：00～23：00，供水3.5℃/回水13℃；23：00～次日8：00，供水5.5℃/回水13℃。冬季供熱熱水溫度，供水42℃/回水35℃。

（2）二次側空調冷熱水供回水溫度：低區、中區供冷冷水溫度，供水5℃/回水14℃；高區供冷冷水溫度，供水5.5℃/回水14.5℃；冬季供熱熱水溫度，供水41℃/回水34℃。

3.2 空調循環水泵的設置

空調冷、熱水循環泵采用變頻水泵，內置于板式換熱機組內。

3.3 平衡閥設置

平衡閥按結構特性，可以分為手動平衡閥（也稱靜態平衡閥）、自動流量平衡閥、壓差控制器和多功能平衡閥幾大類[3]。該工程結合工程實際情況，空調機組和風機盤管處設電動閥依據室溫調節水量，在連接AHU/PAU的空調回水管路上安裝電動調節動態壓差平衡閥，每層獨立的空調末端再熱盤管回路的水平回水干管接豎向總管處，安裝關斷閥及動態壓差平衡閥，以便于實現夏季關閉冬季開啟的切換及運行流量調試及節能運行。

4 變風量空調系統設計

4.1 變風量空調系統簡介

變風量空調系統是全空氣空調系統的一種形式，它由單風管定風量系統演變而來。與定風量空調系統和風機盤管加新風系統相比，變風量空調系統具有區域溫度可控、室內空氣品質好、部分負荷時風機可調速節能和可利用低溫新風冷卻節能等優點。相對于定風量空調方式，變風量包含了空調系統的風量可變和各空調區域末端的風量可變兩層含義。變風量末端裝置主要包括串聯式風機動力型、并聯式風機動力型、單風管型等幾種方式。

4.2 該工程變風量空調系統設計

塔樓的辦公、會議區域采用一次回風大溫差變風量系統，機組出風溫度為9.0℃，考慮1.5℃溫升后至空調末端的出風口。根據室內負荷變化或室內參數要求的變化，自動調節末端裝置和AHU機組送風量，從而使室內參數達到要求的全空氣空調系統。新風進風分為最小新風量的新風管和過渡季節的新風管，分別用于夏季冬季正常新風量輸送及過渡季節加大新風量供給的運行需要。夏、冬季常用新風管設置新風控制裝置，通過室內空氣CO2濃度控制新風量。過渡季新風管道安裝電動風閥，與送風機聯動啟閉（不考慮CO2濃度控制），僅利用室外空氣與室內回風焓差，對過渡季節新風閥進行開關控制，同時依據負荷變化，綜合控制盤管水閥和常用新風管的新風控制裝置。

該工程外區進深按4m考慮，根據內外區負荷特點不同，內區變風量末端裝置采用單風管型，外區變風量末端裝置采用并聯式風機動力型。

變風量空調機組送風機，采用靜壓重置控制策略進行變頻調節控制，減小風機能耗；同時，空調機控制系統通過綜合控制策略，基于風機效率、室內舒適度、末端送風量和系統負荷水平，優化確定風機轉速和空調送風溫度重置順序，改善系統運行效率。

5 其他節能措施

車庫通風采用智能型誘導通風系統，每個智能型誘導風機自帶CO探測器，通過污染物質感受器及程序控制器自行開關。

該工程大廳屬于高大空間，在冬季采用熱水地板輻射供暖。

全空氣空調系統過渡季均可實現加大新風運行，利用新風做冷源。

6 結語

該工程作為江北嘴中央商務區集中供冷供熱系統的用戶，在節能方面采取了很多措施，為以后類似的項目可以提供參考。

參考文獻

[1] 盛俊，繆小平，江豐，等.基于PLC的空調系統優化控制平臺設計[J].建筑節能，2018（8）：125-128.

[2] 中華人民共和國住房和城鄉建設部.民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范：GB50736-2012[S].北京：中國建筑工業出版社，2012.

[3] 陸耀慶.實用功能空調設計手冊[M].北京：中國建筑工業出版社，2007.