試論大型商場空調(diào)設(shè)計方案的優(yōu)化
2013-09-09 01:02:58邱蓉
邱蓉
【摘 要】本文對某大型商場空調(diào)設(shè)計方案提出優(yōu)化建議，重點對取消轉(zhuǎn)輪全熱回收裝置、取消光催化氧化空氣消毒凈化裝置、采用10℃大溫差冷凍水技術(shù)、空調(diào)冷凍水管路系統(tǒng)采用分層環(huán)形同程管路進行闡述。
【關(guān)鍵詞】轉(zhuǎn)輪全熱回收裝置；光催化氧化空氣消毒凈化；空調(diào)冷凍水管路系統(tǒng)
0.工程概況
本工程位置佛山市，建設(shè)用地140090平方米，總建筑面積670491平方米；地上建筑面積586374平方米。地下一層，層高為4.5m，作為設(shè)備用房與停車庫。地面以上建筑分為A～D棟四棟單體建筑，地上各棟建筑之間設(shè)連廊聯(lián)系。 本工程設(shè)集中供冷站，8層以下（包括8層）由地下室集中冷站統(tǒng)一考慮，共設(shè)兩個冷站，集中冷站1向C棟、D棟提供一對冷凍供、回水管；供、回水溫度為6/13℃，溫差為7℃；集中冷站2向A棟、B棟提供一對冷凍供、回水管；供、回水溫度為6/13℃，溫差為7℃。
1.優(yōu)化建議宗旨
本優(yōu)化建議的宗旨，是完全以業(yè)主的長遠利益為出發(fā)點，結(jié)合我司多年的工程經(jīng)驗及業(yè)主的具體要求，從系統(tǒng)選擇、結(jié)構(gòu)運作及管理等各方面作出全面的探討及評估，從而達到方案經(jīng)濟合理、技術(shù)先進實用、使用舒適可靠、運行管理方便、系統(tǒng)擴展和功能調(diào)整靈活為目標。通過精確計算、精心分析、合理的系統(tǒng)劃分、科學嚴謹?shù)牟牧线x擇為業(yè)主節(jié)約投資及運行管理成本，從而實現(xiàn)更大的經(jīng)濟利益。
本項目規(guī)模巨大。由于規(guī)模效應(yīng)，任何一點微小的改進都能給業(yè)主帶來可觀的利益，反之，任何一點微小的疏忽，都會帶來很大的損失。因此，作為項目全壽命周期成本管理控制的最前沿——設(shè)計方案，顯得尤為關(guān)鍵。
我公司針對該項目組織了業(yè)內(nèi)一些專家和本公司的技術(shù)骨干對該項目進行各項審核和技術(shù)評估，認為該項目系統(tǒng)設(shè)計計算合理，局部設(shè)備和材料的選擇存在一定的優(yōu)化空間。
我公司針對該項目主要大的優(yōu)化意見如下：
（a）取消轉(zhuǎn)輪全熱回收裝置。
（b）取消光催化氧化空氣消毒凈化裝置。
（c）采用10℃大溫差冷凍水技術(shù)。
（d）空調(diào)冷凍水管路系統(tǒng)采用分層環(huán)形同程管路。
我公司針對該項目一些細節(jié)的意見如下：
（e）空氣處理機組表冷器之前增加中效過濾器。
（f）空調(diào)處理機組消聲及其減震的一些技術(shù)措施。
（g）冷卻塔增加平衡管路。
（h）其他一些技術(shù)標文件中的優(yōu)化措施。
2.優(yōu)化建議詳細描述
2.1取消轉(zhuǎn)輪全熱回收裝置優(yōu)化設(shè)計建議
轉(zhuǎn)輪熱回收技術(shù)是近年來比較熱門的一種節(jié)能技術(shù)。眾所周知，隨著人民生活水平的提高，人們對空調(diào)的要求已經(jīng)不是單純滿足夠“冷”就行的基本要求了，人們對新風的要求是越來越高。新風負荷占空調(diào)總冷負荷的比重越來越大。因此人們利用新風和排風之間的能量差進行全熱交換，既增大了新風量，又不增加新風負荷，于是誕生了轉(zhuǎn)輪換熱技術(shù)。
但就本項目來說，轉(zhuǎn)輪全熱回收技術(shù)并不適用。一是本項目中并沒有現(xiàn)成的排風可以利用。原設(shè)計中的新風量僅為4.4m3/平方[1]，剛好滿足商場正壓風量要求。原設(shè)計中為了轉(zhuǎn)輪換熱特意增加了排風系統(tǒng)，勢必造成整個商場正壓不足。由于商場衛(wèi)生間排風的存在，整個商場甚至于產(chǎn)生負壓。室外空氣由于負壓的作用不經(jīng)過處理進入商場，增大了空調(diào)系統(tǒng)的負荷，造成靠近門口位置的商場溫濕度不容易控制。夏季室外新風濕度大，不經(jīng)過空調(diào)處理直接進入商場后還會在金屬部件（如：風口、家居拉手和裝飾件）處形成結(jié)露現(xiàn)象。
另外，轉(zhuǎn)輪換熱的節(jié)能效果主要看兩方面：一是換熱效率，二是新風和排風之間的溫差。就本項目來說，采用進口轉(zhuǎn)輪，其焓交換能滿足大于70%的設(shè)計要求，但造價昂貴。二是過低的新排風溫差也讓轉(zhuǎn)輪全熱回收的經(jīng)濟效益大打折扣。
本項目設(shè)計新風和排風的最大溫差為8℃，理論熱回收效果為總冷量的20%。但實際運行情況并非如此，轉(zhuǎn)輪全熱回收過程中自身要消耗一部分能量，如增加排風機的功率、空調(diào)機組由于轉(zhuǎn)輪的使用而額外增加的功率，轉(zhuǎn)輪自身旋轉(zhuǎn)所消耗的功率。另外由于轉(zhuǎn)輪的應(yīng)用，空調(diào)必須考慮滲透新風帶來的冷負荷、轉(zhuǎn)輪溫升帶來的冷負荷，空調(diào)設(shè)計負荷也在實際需求中有所加大。綜合本項目實際情況考慮轉(zhuǎn)輪只有在室外溫度大于28℃的時候才有應(yīng)用價值，且運行節(jié)能效益不足空調(diào)總能耗的1%，全年節(jié)能效益不足空調(diào)運行費用的0.2%，投資方在付出巨大的初投資基礎(chǔ)上，還要為此付出一筆不菲的維護費用，設(shè)備的維護費用要高于其節(jié)能收益。鑒于上述考慮，我公司建議取消熱回收裝置。
2.2取消光催化氧化空氣消毒凈化裝置
家居商場中，由于膠水和油漆在家居中的應(yīng)用，散發(fā)甲苯和甲醛等有害氣體比較多。光催化氧化空氣消毒凈化裝置能將甲苯和甲醛通過電解作用，分解成水和二氧化碳。但目前光催化氧化空氣消毒凈化裝置制造行業(yè)不夠規(guī)范，設(shè)備價格較高，除異味效果，尤其是其電解效果無明確的檢測指標。且其主要配件紫外燈發(fā)射管屬于易損耗配件，需要定期更換，日后維護費用不菲。
但就消除甲苯和甲醛等有害氣體來說，通風換氣是最好的辦法。在加上對有害氣體散發(fā)比較大的局部商場局部放置木炭或者活性炭進行進一步除臭，降低家具散發(fā)的有害氣體對室內(nèi)環(huán)境的破壞。
光催化氧化空氣消毒凈化裝置技術(shù)先進，但目前設(shè)備造價較高，產(chǎn)品技術(shù)不夠成熟，維護成本較高。但該設(shè)備安裝簡單，方便后期增加。因此我司建議，本項目可以先不安裝催化氧化空氣消毒凈化裝置，待其技術(shù)成熟、質(zhì)量穩(wěn)定、產(chǎn)品價格下降后再進行加裝也不失為一種解決辦法。
2.3采用10℃大溫差冷凍水供冷技術(shù)
常規(guī)中央空調(diào)中冷凍水供回水溫差為5℃。1冷噸空調(diào)負荷需要0.66m3/h的空調(diào)水量。如果采用10℃溫差設(shè)計，冷凍水載冷能力提升一倍，也就是說1冷噸空調(diào)負荷只需要0.33m3/h的空調(diào)水量?？照{(diào)水泵和管網(wǎng)的投資下降40%左右。并且水泵的運行費用下降50%。因此輸送距離比較遠，水泵能耗高的大型冷凍站中節(jié)能效果更為顯著，經(jīng)濟效果十分可觀。
另外10℃溫差的冷凍水我們可以由兩臺常規(guī)5℃溫差的冷水機組串聯(lián)制得。以本項目為例，如果采用6/16℃供回水溫差設(shè)計，可以使得一臺制冷機組工作在6/11℃的工況下，另一臺制冷主機工作在11/16℃的工況下。相比原設(shè)計工況，6/11℃的工況的制冷主機的能效比與原設(shè)計工況基本一致，而11/16℃的工況下的制冷主機由于其出水溫度的提高，其能效比要高出原設(shè)計運行工況20%左右，節(jié)能效果極為顯著。
但是大溫差供冷，對末端送風設(shè)備要求較高，其送風溫差設(shè)置在8℃左右，經(jīng)過我司核算，優(yōu)化設(shè)計后本項目在風量不變的情況下，其末端仍然能夠滿足大溫差換熱要求，局部末端設(shè)備只需要增加2P盤管即可。
大型商場空調(diào)室內(nèi)負荷低，但是其規(guī)范要求的最低的換氣次數(shù)不低于5次。因此整個空調(diào)運行在大風量、小冷量的工況下。給大溫差供冷提供了良好的前提條件。也就是說在本項目中，原來的末端風量可以不做調(diào)整，單純增加表冷器排數(shù)即可達到大溫差供冷的要求。其末端造價要比其水系統(tǒng)節(jié)約的造價要低。
在本項目中，10℃溫差供冷系統(tǒng)的整體造價與原設(shè)計7℃溫差整體投資略有降低；且由于水泵功率的減少和制冷主機能效比的提升。其空調(diào)運行費用下降10%左右，節(jié)能收益較大。
3.結(jié)論
經(jīng)過我司優(yōu)化設(shè)計之后，本項目造價有了一定的降低，造價降低幅度約1000萬人民幣。其運行費用大大降低，每年節(jié)約運行費用約412萬元。其優(yōu)化設(shè)計經(jīng)濟效益可觀。
【參考文獻】
[1]采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范（GB50019—2003）[S].
