某大型商業(yè)建筑暖通空調(diào)節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)

孟偉茂

上海安悅節(jié)能技術(shù)有限公司

某大型商業(yè)建筑暖通空調(diào)節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)

孟偉茂

上海安悅節(jié)能技術(shù)有限公司

本文著重介紹了一個(gè)大型的商業(yè)建筑的暖通空調(diào)節(jié)能設(shè)計(jì)。本項(xiàng)目采用了定變結(jié)合的冷源配置方式，熱源采用熱回收型真空熱水鍋爐，空調(diào)系統(tǒng)采用了分層空調(diào)和普通的散流器送風(fēng)相結(jié)合，通風(fēng)系統(tǒng)也綜合考慮人防、建筑等因素，合理設(shè)計(jì)排風(fēng)再利用，水系統(tǒng)采用分區(qū)兩管制，兼顧節(jié)能和運(yùn)行調(diào)節(jié)的方便性。

定變結(jié)合 免費(fèi)冷源 熱回收油煙凈化機(jī)組系統(tǒng)分層空調(diào)分區(qū)兩管制

1　基礎(chǔ)資料

1.1室外計(jì)算參數(shù)

采用《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50736-2012）中4.1條附錄A中參數(shù)，詳見表1[1]。

表1　室外空氣計(jì)算參數(shù)

1.2室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)

室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)主要是室內(nèi)溫度和新風(fēng)量的選擇。室內(nèi)溫度需保證人的舒適性，新風(fēng)量需保證衛(wèi)生和節(jié)能兩方面的要求，且新風(fēng)量與人員密度具有很大相關(guān)性，人員密度除了業(yè)主提出的特殊要求外，基本根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值確定。具體采用的參數(shù)如表2[2]。

表2　室內(nèi)空氣設(shè)計(jì)參數(shù)

2　適合商業(yè)建筑的冷熱源選配

2.1負(fù)荷計(jì)算

負(fù)荷計(jì)算常用的方法有諧波反應(yīng)法和冷負(fù)荷系數(shù)法，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算逐時(shí)空調(diào)負(fù)荷采用的多為計(jì)算機(jī)軟件法，其具有計(jì)算精準(zhǔn)、使用方便快捷、修改容易、輸出數(shù)據(jù)直觀等特點(diǎn)[3]。本工程面積較大，使用華電源作為本次負(fù)荷計(jì)算的軟件，最終計(jì)算總冷負(fù)荷為13360.12kW，總熱負(fù)荷為6556.18kW。

2.2冷源選配

商業(yè)建筑的常規(guī)冷源為螺桿和離心機(jī)冷水制冷機(jī)組。本建筑的商業(yè)部分為B1商業(yè)和餐飲，1F～8F為商業(yè)（包括大型主力店和小型零售商店）和餐飲以及影院，餐飲面積也較大。負(fù)荷的特點(diǎn)是總的負(fù)荷量大，且一天之中負(fù)荷相對穩(wěn)定，并且商業(yè)建筑對系統(tǒng)的穩(wěn)定性要求較高。根據(jù)所計(jì)算的結(jié)果及項(xiàng)目節(jié)能方面要求，采用定變結(jié)合制冷機(jī)配置方案。三臺(tái)3350kW的定頻離心機(jī)組，一臺(tái)3350kW的變頻冷水機(jī)。

按照此種配置方式四臺(tái)同等大小的機(jī)器可免去備品備件型號不一致導(dǎo)致的運(yùn)行維護(hù)復(fù)雜問題。其中一臺(tái)采用變頻式水冷冷水機(jī)組，在春秋季冷負(fù)荷不大的情況下采用單臺(tái)變頻冷水機(jī)組制冷，根據(jù)實(shí)際冷負(fù)荷情況實(shí)時(shí)調(diào)整冷水機(jī)組的輸出功率，達(dá)到節(jié)能目。

水冷機(jī)組具有效率高、系統(tǒng)穩(wěn)定性高的特點(diǎn)，并且四臺(tái)大的設(shè)備可以保證其中一臺(tái)不能正常運(yùn)行的情況下，其他冷水機(jī)組仍然能滿足80%以上的冷量需求。

大型商業(yè)建筑的另一特點(diǎn)是：外區(qū)和內(nèi)區(qū)對冷熱的需求往往不均衡。冬季工況下，部分內(nèi)區(qū)的房間仍舊對冷量有需求，考慮到項(xiàng)目中已配置了冷卻塔，對該部分區(qū)域供冷采取由板式水-水換熱器及冷卻塔組合的“免費(fèi)冷源”方案；當(dāng)冷卻塔提供的冷卻水溫低于9℃時(shí)，經(jīng)板式水-水換熱器的冷水作冷源使用，滿足該部分區(qū)域空調(diào)制冷需要。免費(fèi)制冷總冷量按總冷負(fù)荷的10%考慮，約為1300kW。這樣就既保證了建筑內(nèi)區(qū)冬季需求的冷量得到滿足，也起到了節(jié)能的效果。

2.3熱源配置

商業(yè)建筑的熱源也需要穩(wěn)定性較高，且地處鬧市區(qū)，無埋管地區(qū)，運(yùn)行時(shí)間段內(nèi)負(fù)荷穩(wěn)定且較大，因此應(yīng)該選用產(chǎn)熱穩(wěn)定的熱水鍋爐，為了保證能源的清潔要求采用燃?xì)庾鳛槿剂蟻碓?。同時(shí)，為了滿足節(jié)能的要求，采用熱回收型燃?xì)庹婵諢崴仩t。

燃?xì)庹婵諢崴仩t負(fù)壓運(yùn)行，安全可靠，省去每年的年檢費(fèi)用及專門的鍋爐房操作人員；鍋爐熱效率高，節(jié)能環(huán)保。熱回收型燃?xì)庹婵諢崴仩t在其煙道尾部加設(shè)了煙氣冷凝余熱器，使排煙溫度降至煙氣露點(diǎn)溫度以下，利用煙氣中水蒸氣的潛熱來提高鍋爐熱效率，可提高鍋爐熱效率6.6%，對鍋爐節(jié)能具有很重要的意義[4]。

本工程熱源采用燃?xì)庹婵諢崴仩t。鍋爐房設(shè)在地下一層；每臺(tái)鍋爐額定產(chǎn)熱量為2100kW，共3臺(tái)，總產(chǎn)熱量共6300kW，設(shè)置兩臺(tái)板式水－水熱交換器，每臺(tái)的換熱能力為3300kW，作為空調(diào)熱源。空調(diào)熱水的供、回水溫度為60～50℃。

3　分區(qū)兩管制系統(tǒng)

為了滿足現(xiàn)行節(jié)能規(guī)范的要求，本項(xiàng)目的輸配效率也做出了相應(yīng)的優(yōu)化，盡可能減少管路的長度，實(shí)在有困難的地方均采用適當(dāng)放大管徑的方法。同時(shí)，為了兼顧內(nèi)外區(qū)同時(shí)制冷和制熱的問題，水系統(tǒng)采用切換兩管制，異程式系統(tǒng)。主機(jī)房分水器分為四組立管，分別供應(yīng)B1商業(yè)內(nèi)區(qū)、B1～8F商業(yè)北部外區(qū)、B1～8F商業(yè)南部外區(qū)、1F～8F內(nèi)區(qū)。為了使水系統(tǒng)流量分配均勻，在有利的支路采用靜態(tài)平衡閥，調(diào)節(jié)各支路壓力。

4　分層空調(diào)和散流器送風(fēng)綜合利用

風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)在室內(nèi)設(shè)計(jì)中相當(dāng)關(guān)鍵，末端空調(diào)設(shè)備的設(shè)計(jì)和換熱情況會(huì)影響整個(gè)房間和建筑的空調(diào)效果。商業(yè)區(qū)域的末端空調(diào)系統(tǒng)可以選擇組合式空調(diào)箱和風(fēng)機(jī)盤管以及薄吊式空調(diào)器。空調(diào)箱和風(fēng)機(jī)盤管的設(shè)計(jì)相對簡單，但是空調(diào)箱需要專門的空調(diào)機(jī)房，對建筑的防火分區(qū)更為敏感，并且商業(yè)建筑的吊頂存在噴淋管、冷凍水供回水管、電纜橋架、暖通排煙風(fēng)管等，空調(diào)箱＋風(fēng)管設(shè)計(jì)上不夠靈活。風(fēng)機(jī)盤管因?yàn)閴侯^過低不是特別適用于層高較大的大型商業(yè)建筑，因此主要采用了薄吊式空調(diào)器+新風(fēng)系統(tǒng)的方式。各區(qū)域按照冷負(fù)荷和濕負(fù)荷進(jìn)行選型，并校核冬季冷負(fù)荷。

同時(shí)由于本項(xiàng)目中有許多中庭空間，對于高大空間，采用常規(guī)的空調(diào)形式既浪費(fèi)能源也不能達(dá)到很好的空調(diào)效果。因此本項(xiàng)目設(shè)置了分層空調(diào)系統(tǒng)，在中庭底層的口部采用噴口進(jìn)行送風(fēng)。這樣既能保證舒適性又能滿足制冷制熱的需求。

5　通風(fēng)系統(tǒng)的排風(fēng)再利用

房間內(nèi)的新風(fēng)量主要由該區(qū)域的人員數(shù)量來確定，大空間商業(yè)由于人員集中、面積較大，該區(qū)域的新風(fēng)量較大，為了保證氣流的通暢、新風(fēng)可以順利送入室內(nèi)，大空間的商業(yè)需要進(jìn)行部分排風(fēng)設(shè)計(jì)，本項(xiàng)目中經(jīng)過綜合考慮確定排風(fēng)量為新風(fēng)量的70%。

由于夏季室內(nèi)的排風(fēng)具有較低的溫度，直接排出室外勢必會(huì)造成冷量的浪費(fèi)。而位于地下的變配電間通常需要進(jìn)行通風(fēng)以保證電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。本項(xiàng)目中考慮將商業(yè)的排風(fēng)做為地下室變配電間的補(bǔ)風(fēng)（詳見圖1），既解決了商業(yè)排風(fēng)的熱回收問題，同時(shí)變配電間也有較冷的空氣送入，保證了變配電間的溫度。這樣設(shè)計(jì)的難點(diǎn)在于風(fēng)量的平衡和風(fēng)井的綜合布置。此做法還需注意排風(fēng)系統(tǒng)不可橫向跨過防火分區(qū)，否則易造成火災(zāi)隱患。

圖1　商鋪和變配電室通風(fēng)示意圖

6　項(xiàng)目難點(diǎn)和亮點(diǎn)分析

1）冷熱源的選配。經(jīng)過共同討論冷源采用定變結(jié)合的形式，熱源采用熱回收型燃?xì)庹婵諢崴仩t，確保運(yùn)行節(jié)能和維護(hù)方便。

2）節(jié)能和運(yùn)行效果兼顧。采用免費(fèi)冷源——利用冷卻塔+板換作為冬季冷量來源，解決冬季內(nèi)區(qū)的供冷問題。普通的大空間商業(yè)需進(jìn)行排風(fēng)設(shè)計(jì)，在本項(xiàng)目中采用商業(yè)的排風(fēng)做為地下室變配電間的補(bǔ)風(fēng)。既解決了商業(yè)排風(fēng)的熱回收問題，同時(shí)變配電間也有較冷的空氣送入，保證了變配電間的溫度。

3）分層空調(diào)、分區(qū)兩管制等綜合應(yīng)用。每個(gè)項(xiàng)目均有自己的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)師應(yīng)該根據(jù)所學(xué)知識及所積累的經(jīng)驗(yàn)為每個(gè)項(xiàng)目量身定做合適的空調(diào)系統(tǒng)。分層空調(diào)，油煙凈化，中庭排煙，分區(qū)兩管制的處理都為項(xiàng)目的正常運(yùn)行和優(yōu)化做出了貢獻(xiàn)。

7　結(jié)語

商業(yè)項(xiàng)目由于體量大功能復(fù)雜，暖通設(shè)計(jì)的難度也較大，需要考慮的方面較多。要做好此類項(xiàng)目需要綜合考慮。本項(xiàng)目暖通空調(diào)設(shè)計(jì)相對于其他建筑更加復(fù)雜，無論是從冷熱源配置、設(shè)計(jì)的參數(shù)、空調(diào)水系統(tǒng)、空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、排煙系統(tǒng)等均做了探究，為了兼顧節(jié)能和運(yùn)行調(diào)節(jié)的方便性，也做了多方比較?，F(xiàn)將該項(xiàng)目做上述總結(jié)希望對以后的同類建筑的暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)有所幫助。

[1]馬最良.民用建筑空調(diào)設(shè)計(jì)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2003

[2]陸耀慶.實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2007

[3]嚴(yán)啟森.空調(diào)調(diào)節(jié)用制冷技術(shù)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社, 2004

[4]張志紅.燃?xì)庑驼婵諢崴仩t熱效率研究[D].天津:天津大學(xué), 2005

Optimization Design of HVAC Energy-saving for a Large Commercial Building

MENG Wei-mao
Shanghai Anyoee Energy-saving Technology Co.,Ltd.

This paper introduces energy-saving HVAC design for a large commercial building,which applys cold source with regular and frequency conversion configuration mode,vacuum hot water boiler with heat recovery,stratified air conditioning,ventilation system considering the factors such as air defense,construction,reasonable design of exhaust recycling,and partition two control water system considering both energy saving and convenient adjustment operation.

regular and frequency conversion configuration,free cold source,heat recovery,fume purification unit system,stratified air conditioning,zoned two-pipe system

1003-0344（2015）06-098-3

2014-6-24

孟偉茂（1983～），男，本科，助工；上海市上海安悅節(jié)能技術(shù)有限公司（200083）；E-mail:asdymeng@126.com