基于DeST軟件分析下對空調(diào)水系統(tǒng)管制的選擇

李華

卓展工程顧問（北京）有限公司上海分公司

基于DeST軟件分析下對空調(diào)水系統(tǒng)管制的選擇

李華

卓展工程顧問（北京）有限公司上海分公司

以上海某新建辦公為案例，運用DeST軟件對8個朝向的外區(qū)及1個內(nèi)區(qū)進行建模計算，通過對12個月（8760h）無空調(diào)狀態(tài)下的自然室溫的分析，提取供暖季12初至3月中旬在不同溫度區(qū)間內(nèi)的小時數(shù)，并結(jié)合溫度分布來查看是否存在同時供冷供熱需求，從而判定該辦公空調(diào)水系統(tǒng)的形式，最終決定管制的選擇。

DeST軟件自然室溫兩管制四管制

0 引言

項目中常采用的空調(diào)系統(tǒng)末端管制方式有：兩管制、四管制及分區(qū)兩管制[1]，早期的項目基本上是兩管制系統(tǒng)，隨著項目體量的增大及玻璃幕墻的使用，兩管制在一些項目中已經(jīng)不能滿足舒適性要求，于是出現(xiàn)了四管制與分區(qū)兩管制系統(tǒng)，如今在一些5A級辦公建筑內(nèi)四管制的水系統(tǒng)應(yīng)用越來越廣泛，而四管制系統(tǒng)是盲目跟風(fēng)提高檔次還是項目實際需求，本文通過在方案階段運用DeST軟件對上海虹橋商務(wù)區(qū)某辦公標(biāo)準(zhǔn)層8個朝向的外區(qū)及1個內(nèi)區(qū)進行建模[2]通過對12個月8760h無空調(diào)狀態(tài)下的自然室溫的分析，提取供暖季12初至3月中旬在不同溫度區(qū)間內(nèi)的小時數(shù)，并結(jié)合溫度分布來查看是否存在同時供冷供熱需求，從而判定該辦公空調(diào)水系統(tǒng)的形式，最終決定管制的選擇。

1 項目介紹

項目地塊位于上海市虹橋商務(wù)區(qū)，緊鄰虹橋機場及高鐵站，地理位置極佳，商業(yè)價值高，目標(biāo)客戶為金融、保險、IT類世界500強企業(yè)。該地塊地下為車庫及集中商業(yè)，地上共13棟高層辦公塔樓，本文以一棟單層建筑面積1847m2的標(biāo)準(zhǔn)層為例進行DeST軟件分析，該辦公各朝向進深約為13.4m，內(nèi)區(qū)走道凈寬為1.8m寬，層高4.3m，以離外墻4m處劃分辦公外區(qū)[3]，4～13.4m為辦公內(nèi)區(qū)（內(nèi)走道及核心筒不在本次分析范圍內(nèi)）。建模條件：

1）圍護結(jié)構(gòu)：幕墻結(jié)構(gòu)，方案階段傳熱系數(shù)K及綜合遮陽系數(shù)SCW均按上海市《公共建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)》（DGJ08-107-2012）窗墻比0.5～0.7的限值取。

2）人員密度取4m2/人（空調(diào)面積）；照明密度取18W/m2；設(shè)備發(fā)熱量取40W/m2（按電腦散熱為150～200W/臺計算得）；人員散熱取134W/人。

3）辦公工作時間（空調(diào)時間）取周一至周五8:00～18:00，其它均為缺省值，軟件默認。

原建筑平面及DeST建模如圖1與圖2。

圖1 原始建筑平面圖

圖2 DeST軟件建模圖

2 論證思路

對于甲級辦公室內(nèi)設(shè)計溫度為：夏季24℃，冬季20℃。所以常規(guī)認為當(dāng)室內(nèi)自然溫度維持在20～24℃時，室內(nèi)既不需要供熱也不需要供冷，當(dāng)室內(nèi)自然溫度低于20℃時，室內(nèi)存在供熱需求，而當(dāng)室內(nèi)自然溫度高于24℃時，室內(nèi)存在供冷需求。為避免數(shù)據(jù)集中在20℃及24℃附近導(dǎo)致對供熱及供冷需求的誤判，造成工程投資的增加，現(xiàn)將當(dāng)室內(nèi)自然溫度低于16℃時，判斷室內(nèi)需要供熱，而當(dāng)室內(nèi)自然溫度高于28℃時，判斷室內(nèi)需要供冷。從而合理的選擇空調(diào)水系統(tǒng)的管制。

通過以上自然室溫的小時數(shù)與溫度分布進一步來判斷管制的需求，對于模型中8個朝向的外區(qū)及一個內(nèi)區(qū)應(yīng)分別進行討論，以下為判斷思路。

1）同一區(qū)域的判定。當(dāng)某個區(qū)域同一天或者某幾天時間內(nèi)，存在由于內(nèi)外環(huán)境因素的影響，導(dǎo)致室內(nèi)溫度出現(xiàn)上下波動，為保證室內(nèi)舒適度，使用空調(diào)將出現(xiàn)冷熱頻繁切換的現(xiàn)象，則判定需考慮在本區(qū)域采用四管制空調(diào)水系統(tǒng)。當(dāng)同一區(qū)域僅有供冷需求時，則考慮采用單冷系統(tǒng)；當(dāng)供熱與供冷不存在短時間的交替，僅隨季節(jié)需求冬季僅供熱，其它季僅供冷時，則判定可采用兩管制空調(diào)水系統(tǒng)。

2）不同區(qū)域的判定。當(dāng)不同區(qū)域共用一套水系統(tǒng)，如內(nèi)外區(qū)，內(nèi)區(qū)一般受內(nèi)熱影響供冷時間與外區(qū)的供熱時間有重疊，或者辦公的各朝向外區(qū)為一套水系統(tǒng)，若各朝向在同一時間內(nèi)出現(xiàn)了不同的供冷供熱需求，則判定需要考慮采用四管制空調(diào)水系統(tǒng)。當(dāng)共用水系統(tǒng)的不同區(qū)域供冷供熱需求不存在交替和重疊，即可采用兩管制系統(tǒng)，當(dāng)僅存在供冷需求時可采用單冷系統(tǒng)。

3 數(shù)據(jù)分析

利用DeST軟件對該項目標(biāo)準(zhǔn)層進行建模，為提高模型的準(zhǔn)確度，對此模型同時建立了上、中、下層共三層，此模型為中間層，對建筑的圍護結(jié)構(gòu)參數(shù)及室內(nèi)人員、照明、設(shè)備等參數(shù)按上述條件進行設(shè)定，經(jīng)過軟件進行計算分析，輸出全年8760h的自然室溫“DeST模擬結(jié)果報表”，使用Excel函數(shù)計算公式分別對各朝向房間“＜16℃”、“＜20℃”、“20～24℃”、“＞24℃”、“＞28℃”五個數(shù)據(jù)的小時數(shù)進行統(tǒng)計，各房間的自然溫度及室外溫度統(tǒng)計分布圖如圖3。

圖3 各房間自然溫度計室外溫度統(tǒng)計分布圖

對于上海地區(qū)，從DeST對本項目自然室溫的分析結(jié)果可以看出，從3月中旬到11月底該辦公室內(nèi)僅存在供冷需求，而在12月初到次年3月中旬該辦公室內(nèi)存在不同區(qū)域同時供冷供熱的需求，甚至同一區(qū)域存在不同小時內(nèi)的供冷供熱需求，所以僅分析12月到次年3月中旬的自然室溫數(shù)據(jù)在結(jié)合溫度分布即可對空調(diào)水系統(tǒng)進行管制的判斷，為節(jié)約篇幅，現(xiàn)僅提供各個朝向及內(nèi)區(qū)的12月到次年3月中旬的數(shù)據(jù)統(tǒng)計（表1～9）供本文討論。

表1 東向外區(qū)供冷供熱需求統(tǒng)計（h）

表2 東南向外區(qū)供冷供熱需求統(tǒng)計（h）

表3 南向外區(qū)供冷供熱需求統(tǒng)計（h）

表4 西南向外區(qū)供冷供熱需求統(tǒng)計（h）

表5 西向外區(qū)供冷供熱需求統(tǒng)計（h）

表6 西北向外區(qū)供冷供熱需求統(tǒng)計（h）

表7 北向外區(qū)供冷供熱需求統(tǒng)計（h）

表8 東北向外區(qū)供冷供熱需求統(tǒng)計（h）

表9 內(nèi)區(qū)供冷供熱需求統(tǒng)計（h）

通過表1～9中數(shù)據(jù)分析，同時結(jié)合了原始辦公工作時間8:00～18:00區(qū)間的數(shù)據(jù)分布進行判定，結(jié)果如下：

1）東向：供熱同時不需要供冷，故選兩管制。

2）東南向：供熱同時存在少數(shù)時間需供冷，可選兩管制或者四管制。

3）南向：供熱同時較多時間需供冷，建議選用四管制。

4）西南向：供熱同時較多時間需供冷，建議選用四管制。

5）西向：供熱同時存在少數(shù)時間需供冷，可選兩管制或者四管制。

6）西北向：供熱同時存在少數(shù)時間需供冷，可選兩管制或者四管制。

7）北向：供熱同時基本不需要供冷，故選兩管制。

8）東北向：供熱同時基本不需要供冷，故選兩管制。

9）內(nèi)區(qū)：少數(shù)供熱需求，但存在多數(shù)時間需要供冷，可選四管制或單冷系統(tǒng)，但對原始數(shù)據(jù)＜16℃的數(shù)據(jù)查看，其基本分布在非工作時間的夜間，故可以不考慮冬季供熱。

對以上的分析結(jié)論匯總?cè)绫?0。

表10 各區(qū)水管管制統(tǒng)計

通過DeST軟件的模擬統(tǒng)計，得出了以上外區(qū)各個朝向及內(nèi)區(qū)自然室溫的小時數(shù)。從分析的結(jié)果上來看，并不是所有朝向均在供熱的同時需要供冷的切換，內(nèi)區(qū)在12月初到次年3月中旬也還是存在一定的供熱時間，但是通過對原始數(shù)據(jù)的查看，這些供暖時間均存在與非工作時間的夜晚，故進行了剔除。故基于以上DeST軟件的分析，若空調(diào)管路分環(huán)路設(shè)置，可以在東向、北向、東北向設(shè)置兩管制系統(tǒng)，在南向、西南向設(shè)置四管制系統(tǒng)，在內(nèi)區(qū)設(shè)置單冷系統(tǒng)，在東南向、西向、西北向可以自由考慮兩管或者四管制，實際項目的環(huán)路劃分不可能過多，具體要結(jié)合項目自身多種因素考慮。

4 結(jié)論及推廣

基于DeST軟件的分析，得出了辦公建筑的自然室溫及分布，找出內(nèi)外分區(qū)的負荷特性及供暖期受外圍護結(jié)構(gòu)和內(nèi)擾影響的外區(qū)負荷特性，對于項目末端水系統(tǒng)管制的判定有較為明確的指導(dǎo)價值或選擇依據(jù)。因不同的項目存在不同的內(nèi)因與外因干擾，不能只看進深定內(nèi)外區(qū)或項目檔次，片面認為有內(nèi)外區(qū)或者項目檔次高就要做四管制空調(diào)，在沒必要的情況下會給業(yè)主帶來成本上的增加，同時當(dāng)在有必要設(shè)置四管制而未設(shè)置時，會使客戶的舒適度大為降低，降低辦公的品質(zhì)，當(dāng)然，考慮到運行成本的問題，物業(yè)是否愿意在過渡季節(jié)或者冬季開啟冷水系統(tǒng)或客戶是否接受非制冷季節(jié)的收費，也是判定是否需要設(shè)置四管制的一個方面。本文之提出軟件的分析方式僅供參考探討。

[1]中國建筑科學(xué)研究院.民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范(GB50736-2012)[S].北京:中國計劃出版社,2012

[2]清華大學(xué)DeST開發(fā)組.建筑環(huán)境設(shè)計模擬分析軟件DeST [M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2006

[3]葉大法,楊國榮.變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2007

Ba s e d on the De ST Softw a re Ana lys is to
Se le c t Air Conditioning Wa te r Sys te m

LI Hua
Shanghai Branch of China Team Engineering Consultants(Beijing)Co.,Ltd.

Taking a new office in Shanghai as a case,8 outer areas with different towards and 1 inner area were modeled by DeST software.The demand of heating and cooling at the same time was decided by the analysis of natural indoor temperature in a year(8760h).Finally,the choice of water system of air conditioning was made based the analysis.

DeST software,natural room temperature,two pipes,four pipes

1003-0344（2014）06-100-4

2013-11-8

李華（1982～），男，本科，工程師；上海市徐匯區(qū)宜山路508號22樓A座（200235）；E?-mail:630472094@qq.com