浙江省某科研配套基地項目空調系統方案選擇探討

陳金花　張力　章智博

摘 要：依托某科研配套基地項目所處的特殊地理位置，結合項目的實際使用功能和需求，對比分析中央空調水系統（水機+熱水鍋爐）、水源熱泵空調系統、水源多聯機空調系統、空氣源多聯機空調系統4種常見空調系統的特點及其在項目中的適用性，綜合考慮成本、運行以及管理等方面因素，最終選擇水源多聯機空調系統作為本項目的選配方案。

關鍵詞：中央空調水系統;水源熱泵空調系統;水源多聯機空調系統;空氣源多聯機空調系統;設計方案

0? ? 引言

近年來，我國能源形勢日趨嚴峻，建筑用能已超過全國能源消費總量的1/4，且隨著人民生活水平的不斷提高，其占比逐步增加到1/3以上。在建筑能耗中，50%～60%的能源消耗源于空調制冷與采暖系統[1]。對于大型公共建筑來說，空調系統方案的選擇是否合理與適用，直接關系到空調系統運行是否具有經濟性和安全性。本文依托某基地項目所處的地理位置和具體適用功能，對夏熱冬冷地區較常設計的4種空調系統方案——中央空調水系統（水機+熱水鍋爐）方案、水源熱泵空調系統方案、水源多聯機空調系統方案、空氣源多聯機空調系統方案作了較為系統的對比分析，為今后類似項目空調系統方案設計提供一定的參考。

1? 項目概況

該科研配套基地項目位于浙江省湖州市德清縣境內，主要包括科研用房、員工辦公、附屬酒店以及配套公寓等?；仨椖靠傆玫孛娣e48 860 m2，總建筑面積35 190 m2，其中地上建筑面積32 300 m2，最高樓棟建筑高度28.2 m。項目位于山體峽谷之中，東西向高差40余m。該基地項目總圖如圖1所示。

該基地項目建設區域原為礦產開采區，目前現存兩個廢棄礦洞，山體建筑紅線內有深礦井（在總圖東西面中部區域）。據監測數據顯示，礦井內約有20萬m3的地下水資源，地理條件得天獨厚。礦坑內地下水水質經杭州普洛賽斯檢測科技有限公司檢測后發現，鈣硬度、總堿度、氯離子等參數均符合《采暖空調系統水質》（GB/T 29044—2012）和《地下水質量標準》（GB/T 14848—2017）要求，其中異養菌總數不在檢測范圍內，后續將二次送檢。具體檢測結果如表1所示。

2? 空調系統冷熱源選擇

2.1? ?冷熱負荷估算

在初步設計階段，根據不同單體建筑的不同功能和面積指標，各樓棟冷熱負荷值如表2所示。其中，配套公寓夏季冷負荷約為960 kW，冬季熱負荷約為720 kW;其余公共辦公及附屬酒店區域夏季冷負荷約為4 362 kW，冬季熱負荷約為2 525 kW。

2.2? ?空調系統方案比較

作為浙江省重點科研類工程，本著倡導國家綠色節能環保理念，積極響應2020年12月中央經濟工作會議提出的“碳達峰”“碳中和”戰略決策，本設計擬充分利用深坑礦井水資源，配置空調系統，借助礦井內的常年恒溫地下水（18 ℃左右），助力該項目實現綠色節能的目標。

該項目位于典型的夏熱冬冷地區，空調系統需求主要應考慮以下7個方面：（1）是否充分利用基地的地理山體優勢和地下礦井水資源;（2）由于樓棟較多，空調系統在各樓棟運行的獨立性和靈活性;（3）空調系統使用的經濟性和成本可控性;（4）空調系統運行的舒適性和穩定性;（5）空調系統操作的簡便性;（6）山區峽谷內獨有的潮濕氣候，空調系統的除濕能力;（7）當冬季冷風侵入峽谷地區時，空調系統具體的應對措施?；诖?，筆者圍繞該基地項目的各空調系統是否可利用礦井地下水、技術要求、技術特點、對建筑的影響、計量計費、維修維護、運行靈活性、節能性以及造價9個方面進行對比分析，如表3所示。

2.3? ?空調系統形式分析

在項目設計中常用的其他空調系統形式如水冰蓄冷系統、分體式空調等，均不適用該項目，在此不作進一步分析。根據表3對比分析的內容，結合成本控制和節能性需求以及后期運行能耗與管理便利性等功能性指標，擬選用水源多聯機空調系統和中央空調水系統兩種方案，并做進一步優化選擇。兩種方案的對比如表4所示。

由表4可以看出，傳統中央空調水系統和水源多聯機空調系統各有優勢，但水源多聯機空調系統充分利用了礦坑地下水，待礦井水資源投入使用后，冬季夏季均可免費供給18 ℃左右的恒溫用水，只需消耗由礦井取水的水泵能耗，節能潛力巨大。礦井水資源通過板式換熱機組與水源多聯機主機的循環水進行換熱，得到的冷量和熱量充分滿足了室內空間制冷與供暖的需求。最終，該基地項目選擇方案1作為空調系統設計方案。

3? ? 結語

地表水水溫穩定，蘊含著巨大的能量，如能有效利用至空調系統取冷和放熱，其節能潛力十分可觀。水源多聯機主機循環水溫夏季運行范圍宜在20～37 ℃，冬季運行范圍宜在5～30 ℃，對水溫的要求不高?；谠摶仨椖康乩砦恢玫奶厥庑?，其地下蓄存約20萬m3、18 ℃左右的地下水可供開采利用，與水源多聯機主機循環水溫的要求非常契合。本文對夏熱冬冷地區常見的空調系統設計方案的技術特點、優劣勢等作了較為系統和詳細的描述，期望對設計師們有所幫助。同時，該基地項目最終選用的水源多聯機空調系統最終的實施效果和運行狀況，筆者后續將持續跟進。

[參考文獻]

[1] 張素芳.加快能量回收機組的研制和推廣刻不容緩[J].暖通空調，2010（2）：60-62.

收稿日期：2021-04-09

作者簡介：陳金花（1983—），女，浙江永康人，碩士，高級工程師，研究方向：建筑節能。