浙江省某科研配套基地項目空調(diào)系統(tǒng)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(jié)合項目的實際使用功能和需求，對比分析中央空調(diào)水系統(tǒng)（水機+熱水鍋爐）、水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)、水源多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)、空氣源多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)4種常見空調(diào)系統(tǒng)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(lián)機空調(diào)系統(tǒng)作為本項目的選配方案。

關(guān)鍵詞：中央空調(diào)水系統(tǒng);水源熱泵空調(diào)系統(tǒng);水源多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng);空氣源多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng);設(shè)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(diào)制冷與采暖系統(tǒng)[1]。對于大型公共建筑來說，空調(diào)系統(tǒng)方案的選擇是否合理與適用，直接關(guān)系到空調(diào)系統(tǒng)運行是否具有經(jīng)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(qū)較常設(shè)計的4種空調(diào)系統(tǒng)方案——中央空調(diào)水系統(tǒng)（水機+熱水鍋爐）方案、水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)方案、水源多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)方案、空氣源多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)方案作了較為系統(tǒng)的對比分析，為今后類似項目空調(diào)系統(tǒng)方案設(shè)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(nèi)，主要包括科研用房、員工辦公、附屬酒店以及配套公寓等。基地項目總用地面積48 860 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(shè)區(qū)域原為礦產(chǎn)開采區(qū)，目前現(xiàn)存兩個廢棄礦洞，山體建筑紅線內(nèi)有深礦井（在總圖東西面中部區(qū)域）。據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，礦井內(nèi)約有20萬m3的地下水資源，地理條件得天獨厚。礦坑內(nèi)地下水水質(zhì)經(jīng)杭州普洛賽斯檢測科技有限公司檢測后發(fā)現(xiàn)，鈣硬度、總堿度、氯離子等參數(shù)均符合《采暖空調(diào)系統(tǒng)水質(zhì)》（GB/T 29044—2012）和《地下水質(zhì)量標準》（GB/T 14848—2017）要求，其中異養(yǎng)菌總數(shù)不在檢測范圍內(nèi)，后續(xù)將二次送檢。具體檢測結(jié)果如表1所示。

2? 空調(diào)系統(tǒng)冷熱源選擇

2.1? ?冷熱負荷估算

在初步設(shè)計階段，根據(jù)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(qū)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(diào)系統(tǒng)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(jié)能環(huán)保理念，積極響應2020年12月中央經(jīng)濟工作會議提出的“碳達峰”“碳中和”戰(zhàn)略決策，本設(shè)計擬充分利用深坑礦井水資源，配置空調(diào)系統(tǒng)，借助礦井內(nèi)的常年恒溫地下水（18 ℃左右），助力該項目實現(xiàn)綠色節(jié)能的目標。

該項目位于典型的夏熱冬冷地區(qū)，空調(diào)系統(tǒng)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(yōu)勢和地下礦井水資源;（2）由于樓棟較多，空調(diào)系統(tǒng)在各樓棟運行的獨立性和靈活性;（3）空調(diào)系統(tǒng)使用的經(jīng)濟性和成本可控性;（4）空調(diào)系統(tǒng)運行的舒適性和穩(wěn)定性;（5）空調(diào)系統(tǒng)操作的簡便性;（6）山區(qū)峽谷內(nèi)獨有的潮濕氣候，空調(diào)系統(tǒng)的除濕能力;（7）當冬季冷風侵入峽谷地區(qū)時，空調(diào)系統(tǒng)具體的應對措施。基于此，筆者圍繞該基地項目的各空調(diào)系統(tǒng)是否可利用礦井地下水、技術(shù)要求、技術(shù)特點、對建筑的影響、計量計費、維修維護、運行靈活性、節(jié)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(diào)系統(tǒng)形式分析

在項目設(shè)計中常用的其他空調(diào)系統(tǒng)形式如水冰蓄冷系統(tǒng)、分體式空調(diào)等，均不適用該項目，在此不作進一步分析。根據(jù)表3對比分析的內(nèi)容，結(jié)合成本控制和節(jié)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(lián)機空調(diào)系統(tǒng)和中央空調(diào)水系統(tǒng)兩種方案，并做進一步優(yōu)化選擇。兩種方案的對比如表4所示。

由表4可以看出，傳統(tǒng)中央空調(diào)水系統(tǒng)和水源多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)各有優(yōu)勢，但水源多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)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(jié)能潛力巨大。礦井水資源通過板式換熱機組與水源多聯(lián)機主機的循環(huán)水進行換熱，得到的冷量和熱量充分滿足了室內(nèi)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(diào)系統(tǒng)設(shè)計方案。

3? ? 結(jié)語

地表水水溫穩(wěn)定，蘊含著巨大的能量，如能有效利用至空調(diào)系統(tǒng)取冷和放熱，其節(jié)能潛力十分可觀。水源多聯(lián)機主機循環(huán)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裕涞叵滦畲婕s20萬m3、18 ℃左右的地下水可供開采利用，與水源多聯(lián)機主機循環(huán)水溫的要求非常契合。本文對夏熱冬冷地區(qū)常見的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計方案的技術(shù)特點、優(yōu)劣勢等作了較為系統(tǒng)和詳細的描述，期望對設(shè)計師們有所幫助。同時，該基地項目最終選用的水源多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)最終的實施效果和運行狀況，筆者后續(xù)將持續(xù)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(diào)，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(jié)能。