重庆某证券大楼空调节能设计

罗青平

摘 要：随着社会经济的不断发展，节约能源成为了当今社会关注的热点问题，也一直是建筑工程中空调系统设计的重点。“长江上游地区地表水水源热泵系统高效应用关键技术研究与示范”作为国家“十一五”科技支撑计划项目的一部分，使长江水源热泵技术在重庆得到了多方面的应用。该文介绍了重庆某证券大楼项目的水源热泵系统设计、变风量空调系统设计等节能措施，希望能为今后类似的工程项目提供一定的参考。

关键词：节能 水源热泵 变风量系统

中图分类号：TE08 文献标识码：A 文章编号：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

随着社会经济的高速发展，节能减排和可持续发展一直是社会关注的热点问题。我国从“九五规划”就开始提出：加强节能立法和执法监督，制定节能标准和规范，强制淘汰高耗低效产品，大力推广高效节能产品；“十五规划”提出的可持续发展的主要预期目标：资源节约和保护取得明显成效；在“十一五规划”中对能源消耗降低值做了进一步的量化：要求单位国内生产总值能源消耗降低20%左右；“坚持把建设资源节约型、环境友好型社会作为加快转变经济发展方式的重要着力点”是“十二五规划”中明确要求的，在“十二五规划”中要求资源节约环境保护成效显著，单位国内生产总值能源消耗降低16%；建筑节能在国家“十三五规划”中已经上升到国家的节能重点工程。在整个能耗统计中，建筑能耗占到我国社会能源总消耗量中的30%，其中空调系统能耗所占比例为50%～60%[1]。因此，在建筑设计中，暖通空调节能设计显得尤为重要。在此，笔者就该工程的暖通空调节能设计和大家做一些简单的探讨。

1 设计参数

该工程位于重庆市江北嘴中央商务区核心区域，与嘉陵江相邻；地上40层，地下6层，建筑高度200m。由办公、展览厅、多功能厅、会议、食堂、商务中心、地下车库及设备用房等组成，总建筑面积11.8万m2。

根据《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB 50736-2012[2] （以下简称《暖通规范》）中的规定，该工程室内外设计参数如下。

1.1 室外设计参数

具体情况见表1。

1.2 室内设计参数

具体情况见表2。

2 空調冷热源设置

2.1 空调负荷计算

考虑到空气冷却器、换热器、水泵等设备和管材的承压能力，该工程空调系统竖向分为3个区：低区（LG～6层）、中区（7～23层）、高区（25～塔楼机房层）。经逐项逐时冷负荷计算和热负荷计算，各空调系统计算负荷见表3。

2.2 空调冷热源形式

重庆市浅层地能资源丰富，在发展以水源热泵技术为主的可再生能源区域集中供冷供热系统方面具有很好的条件，由重庆市建委组织，在重庆先后建设了江北嘴中央商务区、涪陵CBD中央商务区、重庆CBD总部经济区等可再生能源区域集中供冷供热项目。其中江北嘴中央商务区是采用江水源热泵集中供冷供热系统，该系统已为该区域内的各个项目地块预留供回水支管，在各个地块用地红线与建筑红线之间设置关断阀门，并设置阀门井。该工程地处江北嘴中央商务区B15-1/03号地块，阀门井编号为GZ-4#，供回水管径为DN350。结合该项目内部功能及所处的地理位置，该工程冷热源设置形式如下。

2.2.1 恒温恒湿精密空调

8层数据机房区数据机房部分设置机房专用精密空调机组（制冷剂为R407C），设计选用9台（7用2备）单机冷量为54.4kW精密空调室外机组，室内机对应设置9台房间级空调末端，与室外机一对一连接。室外机放置于9层避难层通风良好区域。

2.2.2 多联机空调

8层数据机房区电池间和UPS房间设置多联机空调系统，设计选用3台单机冷量分别为33.5kW、45kW、85kW的多联机空调机组。室外机放置于9层避难层通风良好区域。

2.2.3 房间空气调节器

地下部分的变电所、开闭所、值班室及消防控制室采用房间空气调节器，空调室外机结合建筑外立面设于通风良好的地方。

2.2.4 水源多联机空调机组

对需要常年24h不间断供冷的地上变配电室、交换机房、各类24h值守的值班室，以及电梯机房，设置水源多联机系统。

2.2.5 江水源热泵系统

該工程由江北嘴中央商务区可再生能源区域集中供冷供热项目提供空调冷热源。集中供冷供热管网内的冷热水（一次水）经设置在该工程地下室负5层空调机房内的板式换热机组为空调区提供需要的冷热水。对应竖向分区的空调冷、热水系统板式换热机组为共用，该工程设计选用3套板式换热机组（每套板式换热机组内配置两台冷热板式换热器、3套变频水泵（2用1备）），低、中区机组设置于B5层（高区冷热源供给由中区承担），高区换热机组设置于24层。机组换热量分别为：2370kW、6500kW（含高区3140kW）、3140kW。

3 空调水系统

该工程空调冷热水系统采用双管闭式机械循环系统，异程式，江水源热泵系统提供的冷热水分别经设于负5层的板式换热机组后，通过管道送到空调末端设备，回水返回板式换热机组，形成水路循环。空调水系统定压补水方式采用带气压罐和补水泵的定压补水方式，定压点位于循环水泵吸入口。空调水系统最低点及凹点设置泄水阀、最高点设置排气阀。

3.1 供回水温度选择

根据江北城CBD区域江水源热泵集中供冷供热项目用户设计条件，提供给该工程空调板式换热机组用的一次侧供回水水温如下。

（1）区域供冷供热管网（一次侧）供回水温度：夏季供冷冷水温度，8：00～23：00，供水3.5℃/回水13℃；23：00～次日8：00，供水5.5℃/回水13℃。冬季供热热水温度，供水42℃/回水35℃。

（2）二次侧空调冷热水供回水温度：低区、中区供冷冷水温度，供水5℃/回水14℃；高区供冷冷水温度，供水5.5℃/回水14.5℃；冬季供热热水温度，供水41℃/回水34℃。

3.2 空调循环水泵的设置

空调冷、热水循环泵采用变频水泵，内置于板式换热机组内。

3.3 平衡阀设置

平衡阀按结构特性，可以分为手动平衡阀（也称静态平衡阀）、自动流量平衡阀、压差控制器和多功能平衡阀几大类[3]。该工程结合工程实际情况，空调机组和风机盘管处设电动阀依据室温调节水量，在连接AHU/PAU的空调回水管路上安装电动调节动态压差平衡阀，每层独立的空调末端再热盘管回路的水平回水干管接竖向总管处，安装关断阀及动态压差平衡阀，以便于实现夏季关闭冬季开启的切换及运行流量调试及节能运行。

4 变风量空调系统设计

4.1 变风量空调系统简介

变风量空调系统是全空气空调系统的一种形式，它由单风管定风量系统演变而来。与定风量空调系统和风机盘管加新风系统相比，变风量空调系统具有区域温度可控、室内空气品质好、部分负荷时风机可调速节能和可利用低温新风冷却节能等优点。相对于定风量空调方式，变风量包含了空调系统的风量可变和各空调区域末端的风量可变两层含义。变风量末端装置主要包括串联式风机动力型、并联式风机动力型、单风管型等几种方式。

4.2 该工程变风量空调系统设计

塔楼的办公、会议区域采用一次回风大温差变风量系统，机组出风温度为9.0℃，考虑1.5℃温升后至空调末端的出风口。根据室内负荷变化或室内参数要求的变化，自动调节末端装置和AHU机组送风量，从而使室内参数达到要求的全空气空调系统。新风进风分为最小新风量的新风管和过渡季节的新风管，分别用于夏季冬季正常新风量输送及过渡季节加大新风量供给的运行需要。夏、冬季常用新风管设置新风控制装置，通过室内空气CO2浓度控制新风量。过渡季新风管道安装电动风阀，与送风机联动启闭（不考虑CO2浓度控制），仅利用室外空气与室内回风焓差，对过渡季节新风阀进行开关控制，同时依据负荷变化，综合控制盘管水阀和常用新风管的新风控制装置。

该工程外区进深按4m考虑，根据内外区负荷特点不同，内区变风量末端装置采用单风管型，外区变风量末端装置采用并联式风机动力型。

变风量空调机组送风机，采用静压重置控制策略进行变频调节控制，减小风机能耗；同时，空调机控制系统通过综合控制策略，基于风机效率、室内舒适度、末端送风量和系统负荷水平，优化确定风机转速和空调送风温度重置顺序，改善系统运行效率。

5 其他节能措施

车库通风采用智能型诱导通风系统，每个智能型诱导风机自带CO探测器，通过污染物质感受器及程序控制器自行开关。

该工程大厅属于高大空间，在冬季采用热水地板辐射供暖。

全空气空调系统过渡季均可实现加大新风运行，利用新风做冷源。

6 结语

该工程作为江北嘴中央商务区集中供冷供热系统的用户，在节能方面采取了很多措施，为以后类似的项目可以提供参考。

参考文献

[1] 盛俊，缪小平，江丰，等.基于PLC的空调系统优化控制平台设计[J].建筑节能，2018（8）：125-128.

[2] 中华人民共和国住房和城乡建设部.民用建筑供暖通风与空气调节设计规范：GB50736-2012[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.

[3] 陆耀庆.实用功能空调设计手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2007.

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科学技术创新杂志社

2020-05-28