住宅輻射空調系統設計

王紅俠

江蘇慧居建筑科技有限公司 江蘇南京 210000

1 工程概況

本項目位于常州市，用地使用性質為住宅用地。由11棟18層住宅及配套用房組成。項目總用地面積46851.14m2，總建筑面積為：143982.72m2，其中地上建筑面積為：103049.87m2，地下建筑面積為：37519.76m2。建筑最高高度57.4m，最高層數18層，地下層數為一層。

2 空調冷熱源設計

2.1 空調冷熱負荷

表1 空調冷熱負荷

2.2 空調冷熱源方案

本項目冬季空調和生活熱水熱源為地下土壤源，夏季生活熱水熱源為空調系統的回收熱量，夏季空調冷源為地下土壤源和輔助冷卻塔。

本工程采用3臺地源熱泵機組+2臺制冷機組為末端輻射系統及新風系統提供冷熱量。末端水力模塊一次側和新風系統夏季由熱泵機組+制冷機組提供7℃/12℃的冷凍水,冬季則由熱泵機組提供35℃/30℃的熱水。系統設置的2臺開式無風機冷卻塔則完全根據熱泵系統運行情況及地下溫度監測情況實時開啟，即在夏季運行時為地埋管系統放熱提供補充，以保證地下熱場平衡，避免冷熱堆積。設置2臺高溫熱泵機組制取55℃生活熱水。

2.3 地埋管設計

本項目地源管連接方式采用單口井接至窗井分集水器（地源井之間為并聯關系），再匯總干管至地下室地源機房，這樣做可以避免因為一口地源井漏水而導致一組地源井無法使用，進而影響地源換熱的風險，不過相應的地源窗井長度需要加長。地源管進窗井采用底部穿管形式。本項目地源窗井長度約需要185米，寬度約2.5米，可設置在地下室周邊，與地下室連接，防止不均勻沉降。地下室的層高要相應的增加，應不小于2.9米的梁下凈高；結構上盡量將承臺做小，單體后澆帶盡量靠近單體，以增加地源井施工面積。

該項目地源埋管的深度可設計120米，采用管徑為De25的單U管埋管方式。地源井的數量根據該項目暖通負荷和該地塊地源熱響應實驗報告的數據綜合確定。本項目地源井總數量為1185口。

3 空調末端系統

3.1 新風量

根據《暖通空調規范》第3.0.6.2條和《住宅新風系統技術標準》第4.2.3條規定，本項目新風量應滿足以下要求：①滿足規范最小新風量要求；②承擔室內濕負荷要求；③室內CO2濃度限值；④人員散濕、新風滲透產濕和飯菜散濕之和[1]。四者中的最大者做為最小新風量。新風機組送風含濕量為8g/（kg·干空氣），根據上述分析采用0.7次/h換氣次數確定新風量，并考慮15%的裕量。

3.2 新風系統

本項目每戶設置一臺新風機組，新風機組位于設備陽臺。新風支管位于地板下，新風口位于地面，新風低速運行形成置換通風。廚房及衛生間設置排風系統，與新風機組聯動控制。

3.3 輻射末端系統

本項目戶內采用毛細管輻射系統，根據負荷模擬計算結果，計算室內的毛細管鋪設面積，結合室內裝修吊頂的形式，采用不同的相應的鋪設方式，吊頂面積不滿足，則墻面需要布置。采用毛細管形式既可以滿足舒適的環境，節省吊頂空間，又可以結合裝修形式，更加美觀。

3.4 水力模塊系統

末端通過水力模塊裝置換熱毛細管運行所需的供回水溫度，水力模塊裝置結合公區的空間及水暖管井大小，采用不同的安裝方式吊裝或者立裝，每戶設置一個水力模塊。

圖1 末端系統圖

4 自動控制系統

4.1 控制及運行

地源熱泵機組采用內部切換系統，機組自身實現冬夏季的切換。地源側及末端側的水泵均采用變頻控制，系統變流量運行，節省水泵能耗。

地埋管設有多個測溫孔，對地下土壤進行實時監控，及時開啟冷卻塔，保證地下室溫度場的熱平衡。

水力模塊與地源機房系統換熱，得到輻射系統所需的水溫。室內控制系統位于水力模塊內部，輻射分集水器每個回路的熱電閥與室內功能房間的露點探測器聯動，根據露點監測聯動熱電閥開關；室內的控制面板與熱電閥聯動控制。末端的新風機組和輻射系統根據用戶的需求自主開關，更加行為節能[2]。

4.2 控制及運行

中央空調群控的目的是根據系統實時負荷準確計算出熱泵主機的需求數量，并對相應機組自動執行加減載控制，并且聯鎖啟停相應水泵、風機等設備，達到高效節能減少運行成本，通過參數超限保護、故障報警保護和設備輪循等控制算法，保證設備安全高效率運行并延長機組使用壽命。換言之，中央空調的群控策略主要有三大方面：①負荷實時匹配；②保持設備高效運行；③安全可靠的長期運行[3]。

5 結語

本設計采用可再生能源地埋管作為冷熱源，末端采用輻射及新風空調系統，末端可以根據業主的需求自主開關，支持行為節能。