貴陽(yáng)國(guó)際生態(tài)會(huì)議中心暖通設(shè)計(jì)

魏大俊

( 北京中外建建筑設(shè)計(jì)有限公司深圳分公司，深圳 518031 )

貴陽(yáng)國(guó)際生態(tài)會(huì)議中心暖通設(shè)計(jì)

魏大俊

( 北京中外建建筑設(shè)計(jì)有限公司深圳分公司，深圳 518031 )

介紹了溫濕度獨(dú)立控制在貴陽(yáng)國(guó)際生態(tài)會(huì)議中心的運(yùn)用，提出在夏季冷負(fù)荷較小、過(guò)渡季節(jié)較長(zhǎng)的地區(qū)，采用溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)具有更好的節(jié)能效益，介紹了全空氣空調(diào)形式的溫濕度獨(dú)立控制設(shè)備冷熱處理方式及運(yùn)用要點(diǎn)。

溫濕度獨(dú)立控制；全空氣空調(diào)形式；壓縮機(jī)余熱

0 引言

貴陽(yáng)國(guó)際會(huì)議展覽中心項(xiàng)目位于貴州省貴陽(yáng)市金陽(yáng)新區(qū)迎賓路以南、觀山東路以北、長(zhǎng)嶺北路以西，緊鄰貴陽(yáng)市市級(jí)行政中心，原生態(tài)觀山湖公園以東。貴陽(yáng)國(guó)際會(huì)議展覽中心在建筑節(jié)能、生態(tài)環(huán)保等生態(tài)指標(biāo)上達(dá)到國(guó)際權(quán)威綠色生態(tài)評(píng)估體系LEED和國(guó)家綠色生態(tài)標(biāo)準(zhǔn)，是國(guó)內(nèi)功能配套最完備、設(shè)施最先進(jìn)的多功能會(huì)議展覽中心之一，貴陽(yáng)市對(duì)外經(jīng)貿(mào)活動(dòng)的重要窗口。

其中的貴陽(yáng)國(guó)際生態(tài)會(huì)議中心建筑面積逾4萬(wàn)平方米，停車位500個(gè)，設(shè)有一個(gè)容納3500人開(kāi)會(huì)的大型會(huì)議廳，一個(gè)容納3000人用餐的大型宴會(huì)廳，一個(gè)500人的國(guó)際會(huì)議廳，13個(gè)能容納40～200人的會(huì)議室和14個(gè)風(fēng)格各異的用餐包房，是國(guó)內(nèi)規(guī)模最大、設(shè)施最先進(jìn)的智能化生態(tài)會(huì)議中心之一。對(duì)此項(xiàng)目甲方的定位是LEED白金獎(jiǎng)和國(guó)內(nèi)三星，暖通專業(yè)經(jīng)與甲方及綠建顧問(wèn)單位溝通，空調(diào)系統(tǒng)決定采用溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)。

貴陽(yáng)國(guó)際生態(tài)會(huì)議中心外形見(jiàn)圖1。

圖1 貴陽(yáng)國(guó)際生態(tài)會(huì)議中心

1 溶液調(diào)濕機(jī)組運(yùn)行原理簡(jiǎn)介

溫濕度獨(dú)立控制是一種對(duì)房間空氣進(jìn)行溫度、濕度分別調(diào)節(jié)的空氣處理方式，其節(jié)能方面優(yōu)越性已在多個(gè)文獻(xiàn)上分析和介紹過(guò)，目前業(yè)界主要應(yīng)用或嘗試的溫濕度獨(dú)立控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)有如下兩類：一類是采用溶液除濕新風(fēng)機(jī)組加高溫冷水機(jī)組；另一類是設(shè)置高、低水溫兩套制冷機(jī)組，高溫冷水機(jī)組用于處理顯熱負(fù)荷，低溫冷水機(jī)組主要用于處理潛熱負(fù)荷。以熱泵式溶液調(diào)濕新風(fēng)機(jī)組的工作原理為例，說(shuō)明機(jī)組余熱利用方式。

熱泵式溶液調(diào)濕新風(fēng)機(jī)組原理如圖2，夏季，高溫潮濕的新風(fēng)在全熱回收單元中以溶液為媒介和室內(nèi)排風(fēng)進(jìn)行全熱交換，然后在除濕單元中進(jìn)一步降溫、除濕到達(dá)送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)。除濕單元中變稀的溶液進(jìn)入再生單元濃縮。其中熱泵循環(huán)的制冷量用于降低溶液溫度以提高其除濕能力，排熱量用于濃縮再生溶液，能源利用效率高。

由于降溫除濕后的溶液會(huì)被升溫稀釋，為使其重新具有降溫除濕的能力，利用熱泵系統(tǒng)冷凝器的排熱對(duì)再生單元中的溶液進(jìn)行升溫，以提高再生單元中溶液對(duì)排風(fēng)釋放水分的能力，使溶液得以再生，形成濃溶液。

圖2 熱泵式溶液調(diào)濕新風(fēng)機(jī)組夏季運(yùn)行原理圖

2 本項(xiàng)目空調(diào)設(shè)計(jì)難點(diǎn)

本項(xiàng)目開(kāi)始設(shè)計(jì)時(shí)間為2009年6月，當(dāng)時(shí)溫濕度獨(dú)立控制技術(shù)以溶液除濕機(jī)組為主流，且僅有溶液式新風(fēng)機(jī)組的應(yīng)用案例，而貴陽(yáng)國(guó)際會(huì)議展覽中心以大空間為主，宜采用全空氣系統(tǒng)，而溶液式全空氣機(jī)組尚處于研發(fā)階段；另外，貴陽(yáng)地區(qū)屬溫和地區(qū)，其氣候特點(diǎn)是夏季平均氣溫不高，最熱月為24℃左右，持續(xù)時(shí)間較短，因此夏季供冷時(shí)間短，一般為兩個(gè)月；冬季平均氣溫較低，最冷月為4.9℃左右，持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，供熱時(shí)間長(zhǎng)，一般為半年。

因此，在無(wú)先例的情況下進(jìn)行溶液調(diào)濕全空氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)為本項(xiàng)目設(shè)計(jì)難點(diǎn)之一；冬季供熱如何在溶液調(diào)濕新風(fēng)機(jī)組和全空氣機(jī)組中實(shí)現(xiàn)是本項(xiàng)目設(shè)計(jì)難點(diǎn)之二。

3 本項(xiàng)目空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)介紹

3.1 空調(diào)冷熱源系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)初步空調(diào)計(jì)算，整個(gè)會(huì)議中心所需之最大空調(diào)負(fù)荷4079kW，其中顯熱負(fù)荷2362kW，潛熱負(fù)荷1717kW。中央制冷機(jī)采用高溫制冷機(jī)組，冷凍水供回水溫度為15℃/20℃，中央制冷機(jī)僅負(fù)擔(dān)除新風(fēng)顯熱負(fù)荷外的部分空調(diào)顯熱負(fù)荷(約1760kW)，房間潛熱負(fù)荷(約1417kW)和新風(fēng)全熱負(fù)荷(約902kW)由溶液式新風(fēng)機(jī)組負(fù)擔(dān)。

中央制冷機(jī)房設(shè)在地下二層，冷凍機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)有2臺(tái)250冷噸高溫螺桿式冷水機(jī)組，并配置相應(yīng)的冷凍水泵和冷卻水泵，冷水機(jī)組的冷媒采用環(huán)保型，如:R134a。

會(huì)議中心采暖熱負(fù)荷約為2618kW，除熱回收熱量和溶液式新風(fēng)機(jī)組負(fù)擔(dān)新風(fēng)熱負(fù)荷外，采暖熱負(fù)荷絕大部分由熱水鍋爐負(fù)擔(dān)(約2400kW)，鍋爐房設(shè)置在地下一層，鍋爐房設(shè)置兩臺(tái)1.4MW常壓熱水鍋爐。

熱水鍋爐使用軟化水，軟化水由給排水專業(yè)提供，由軟化水裝置軟化后送至鍋爐水泵房?jī)?nèi)的軟化水箱，熱水鍋爐進(jìn)出水溫度為60℃/80℃，以鍋爐熱水為熱媒經(jīng)板式熱交換器提供供回水溫度為45℃/30℃的空調(diào)用熱水。

鍋爐煙囪經(jīng)由鍋爐房煙囪井出屋面排放。

空調(diào)冷凍水、采暖熱水系統(tǒng)采用一次泵變流量?jī)晒苤瓶照{(diào)水系統(tǒng)。供回水總管之間設(shè)壓差旁通。

冷凍水及采暖熱水豎向及水平方向均采用異程式布置。

3.2 空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

大宴會(huì)廳、會(huì)議廳、大會(huì)議室、主入口大堂、過(guò)廳采用熱泵表冷溶液式全空氣機(jī)組(HVA-SR)進(jìn)行空氣處理，此機(jī)組包含溶液和表冷兩個(gè)空氣處理段，夏季工況下，設(shè)備溶液段制冷量約為總處理能力的55%，用于將室外新風(fēng)處理到20℃及含濕量約7.0g/kg下?tīng)顟B(tài)，表冷段制冷量約為總處理能力的45%，用于在干工況下將混風(fēng)處理到17℃狀態(tài)。冬季工況下，設(shè)備溶液段不進(jìn)行制熱運(yùn)行，僅進(jìn)行熱量回收，采暖熱負(fù)荷主要由盤管段負(fù)擔(dān)。

考慮到宴會(huì)廳有活動(dòng)隔段可劃分為三個(gè)獨(dú)立的空間，分別設(shè)置三臺(tái)空氣處理設(shè)備分別對(duì)應(yīng)三個(gè)區(qū)域。大宴會(huì)廳、會(huì)議廳空間高度較高，送風(fēng)口采用可變截面旋流風(fēng)口。溶液式全空氣機(jī)組送排風(fēng)機(jī)均設(shè)置變頻控制，送、回風(fēng)管及室內(nèi)設(shè)置溫濕度傳感器，夏季以室內(nèi)濕度傳感器和CO2濃度感應(yīng)器控制新風(fēng)送風(fēng)量。

溶液式全空氣機(jī)組于過(guò)渡季節(jié)采用全新風(fēng)運(yùn)行，機(jī)房?jī)?nèi)另設(shè)置排風(fēng)機(jī)和旁通管路以實(shí)現(xiàn)全新風(fēng)運(yùn)行，排風(fēng)機(jī)排風(fēng)量按送風(fēng)機(jī)風(fēng)量的85%考慮。

辦公室、中小型會(huì)議室、員工餐廳、員工培訓(xùn)室等小型房間或要求較低區(qū)域采用熱泵溶液調(diào)濕新風(fēng)機(jī)組加兩管制干式風(fēng)機(jī)盤管。在夏季工況下，溶液調(diào)濕新風(fēng)機(jī)組負(fù)擔(dān)全部濕負(fù)荷和新風(fēng)負(fù)荷外，還部分負(fù)擔(dān)室內(nèi)顯熱負(fù)荷，占所負(fù)擔(dān)空調(diào)區(qū)域總熱負(fù)荷的40%，干式風(fēng)機(jī)盤管負(fù)擔(dān)大部分室內(nèi)顯熱負(fù)荷，約負(fù)擔(dān)空調(diào)區(qū)域總熱負(fù)荷的60%。在冬季工況下，溶液調(diào)濕新風(fēng)機(jī)組負(fù)擔(dān)新風(fēng)熱負(fù)荷，干式風(fēng)機(jī)盤管負(fù)擔(dān)除新風(fēng)熱負(fù)荷外的熱負(fù)荷。

風(fēng)機(jī)盤管的供水量由室內(nèi)恒溫控制器按所需的室溫自動(dòng)調(diào)配，風(fēng)量由三速選擇器按需要由人手工調(diào)節(jié)。新鮮空氣由室外進(jìn)風(fēng)經(jīng)中央新風(fēng)處理機(jī)組處理后，由風(fēng)管分送至各房間。溶液調(diào)濕新風(fēng)機(jī)組新排風(fēng)機(jī)均設(shè)置變頻控制，送、回風(fēng)管及室內(nèi)設(shè)置溫濕度傳感器，夏季以室內(nèi)濕度傳感器和CO2濃度感應(yīng)器控制新風(fēng)送風(fēng)量。冬季以CO2濃度感應(yīng)器控制新風(fēng)送風(fēng)量。負(fù)擔(dān)多個(gè)房間的新風(fēng)系統(tǒng)，各房間分別設(shè)置溫度、濕度及CO2濃度感應(yīng)器，并于新風(fēng)支管上設(shè)置電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。

3.3 空調(diào)末端設(shè)備參數(shù)

溶液式新風(fēng)機(jī)組和溶液式全空氣處理機(jī)組都具有全熱回收、空氣冷熱處理及加濕等功能，全空氣處理機(jī)組過(guò)度季節(jié)還可進(jìn)行旁通以便進(jìn)行全新風(fēng)運(yùn)行。全空氣機(jī)組及新風(fēng)機(jī)組的技術(shù)參數(shù)示例見(jiàn)表1、表2。

4 本項(xiàng)目采用溫濕度獨(dú)立系統(tǒng)利弊分析

4.1 有利方面

(1)溶液調(diào)濕溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一方面，機(jī)組本身具有排風(fēng)熱回收功能，另一方面利用壓縮機(jī)余熱來(lái)濃縮溶液，因此，機(jī)組COP及IPLV較高。

本項(xiàng)目機(jī)組IPLV指數(shù)，熱泵式溶液調(diào)濕新風(fēng)機(jī)組(HVF)和熱泵式溶液全空氣機(jī)組(HVA-SR)分別如表3和表4。

需注意的是，熱泵式溶液調(diào)濕新風(fēng)機(jī)組不需接入外界冷熱水，機(jī)組COP計(jì)算僅為溶液調(diào)濕部分，而熱泵式溶液全空氣機(jī)組需外界提供冷水，機(jī)組COP計(jì)算包含溶液調(diào)濕部分和冷水部分。

表1 全空氣機(jī)組夏、冬季運(yùn)行參數(shù)

K-1-1-2夏季(大型會(huì)議室)HVA-SR-15-EF-40風(fēng)量/m3/h溫度/℃相對(duì)濕度/%含濕量/g/kg焓/kJ/kg新風(fēng)35003000571174687478全熱回收35002860583164157064溶液除濕35002000683113904899回風(fēng)117992600600144596297混風(fēng)152992463620137575977送風(fēng)152991799900132825173全熱回收冷量/kW483壓縮機(jī)制冷量/kW2526冷水制冷量/k/w4100K-1-1-2冬季(大型會(huì)議室)HVA-SR-15-EF-40風(fēng)量/m3/h溫度/℃相對(duì)濕度/%含濕量/g/kg焓/kJ/kg新風(fēng)3500-3007802612350全熱回收350043572442571505回風(fēng)11799180050073133661混風(fēng)15299148855266143167送風(fēng)15299241831066144113熱水供熱量/kW4770

表2 新風(fēng)機(jī)組夏、冬季運(yùn)行參數(shù)

X-2-1夏季HVF-06風(fēng)量/m3/h溫度/℃相對(duì)濕度/%含濕量/g/kg焓/kJ/kg新風(fēng)52003000571174687478全熱回收52002800588159646887溶液除濕52002000783131005333壓縮機(jī)制冷量/kW2693AX-2-1冬季HVF-06風(fēng)量/m3/h溫度/℃相對(duì)濕度/%含濕量/g/kg焓/kJ/kg新風(fēng)5200-3007802584343全熱回收520075067849091988溶液除濕5200200044172343845壓縮機(jī)制熱量/kW3219

表3 X-B1-1熱泵式溶液調(diào)濕新風(fēng)機(jī)組 (夏季)IPLV

表4 K-1-1～2熱泵式溶液全空氣機(jī)組 (夏季)IPLV

(2)因?yàn)橹评渲鳈C(jī)冷凍水供回水溫度為15/20℃，其COP和IPLV分別為6.74W/W和6.71W/W,遠(yuǎn)高于常規(guī)機(jī)組。

(3)節(jié)省了制冷機(jī)組容量及占地面積，僅為常規(guī)制冷機(jī)房占地面積的一半左右。

(4)貴陽(yáng)地區(qū)過(guò)渡季節(jié)時(shí)間較長(zhǎng)，空氣濕度較高，采用溫濕度獨(dú)立控制系統(tǒng)可以減少主機(jī)開(kāi)機(jī)時(shí)間，僅通過(guò)運(yùn)行溶液機(jī)組即可達(dá)到通風(fēng)換氣及除濕的作用。

4.2 有弊方面

(1)采用溫濕度獨(dú)立控制系統(tǒng)的缺點(diǎn)是造價(jià)較高，約為常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)的1.5～2倍；制冷機(jī)房平面布置詳見(jiàn)圖3。

(2)溶液除濕機(jī)組體積較大，空調(diào)機(jī)房占地面積較大，約為常規(guī)末端占地面積的兩倍，空調(diào)機(jī)房平面布置詳見(jiàn)圖4。

圖3 制冷機(jī)房平面布置圖

圖4 空調(diào)機(jī)房平面布置圖

5 結(jié)語(yǔ)

本項(xiàng)目于2011年5月竣工，2011年7月16日，生態(tài)文明貴陽(yáng)會(huì)議就在剛剛落成的貴陽(yáng)國(guó)際生態(tài)會(huì)議中心拉開(kāi)帷幕，聯(lián)合國(guó)秘書長(zhǎng)潘基文來(lái)信祝賀,本屆會(huì)議的主題為“通向生態(tài)文明的綠色變革——機(jī)遇與挑戰(zhàn)”。至今，該項(xiàng)目已經(jīng)歷五個(gè)冬、夏空調(diào)季運(yùn)行，運(yùn)行效果達(dá)到設(shè)計(jì)要求，受到一致好評(píng)。

溶液調(diào)濕溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用是改革開(kāi)放以來(lái)我國(guó)在空調(diào)業(yè)走在國(guó)際節(jié)能技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域前列的典范，隨著產(chǎn)品的日趨完善及生產(chǎn)成本的下降，此項(xiàng)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用已與常規(guī)空調(diào)技術(shù)造價(jià)相差不大，希望大家共同參與，在末端機(jī)房面積、甲方工程造價(jià)允許的前提下多加嘗試。

[1] 民用建筑供熱通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范 GB50736-2012[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2012

[2] 公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) GB 50189-2015[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2015

[3] 供暖通風(fēng)空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)[S].北京：中國(guó)建材工業(yè)出版社，2016

HVACDesignofGuiyangInternationalEcologicalConferenceCenter

WEI Dajun

( Beijing CCI Architecture Design CO. LTD Shenzhen Branch，Shenzhen，Guangdong province 518031，China )

This paper introduces the independent control of temperature and humidity in Guiyang international ecological Conference Center，put forward in the summer cooling load is small，the transition season long area，energy efficiency using temperature and humidity independent control air conditioning system is better，the full air conditioning in the form of a temperature and humidity independent control of hot and cold processing equipment and application.

Temperature and humidity independent control；All air air conditioning form；Compressor waste heat

2017-5-27

魏大俊(1969-)，男，高級(jí)工程師，主要從事暖通空調(diào)設(shè)計(jì)。E-mail：wdj1969@126.com

ISSN1005-9180(2017)04-029-06

TU831文獻(xiàn)標(biāo)示碼B

10.3969/J.ISSN.1005-9180.2017.04.006