大溫差空調(diào)系統(tǒng)在貴州省某大型商業(yè)綜合體應(yīng)用

李理智

（貴陽市建筑設(shè)計院有限公司，貴州 貴陽 550000）

1 工程概況

圖1 本項目實景

根據(jù)項目建筑特色分為A、B兩大館。A館地上1-6層，均為百貨、餐飲、娛樂的商業(yè)奧萊；B館為地下4層，以運動、戶外、潮牌為主，定位年輕時尚人群，并配有3000多車位的停車場。該項目用藝術(shù)雕塑、綠植花卉、噴泉廣場等，打造藝術(shù)景致，讓建筑更加溫暖和有內(nèi)涵。從POP到商品陳列都被藝術(shù)化，細節(jié)設(shè)計上增加了購物樂趣，更適合家庭休閑，將時尚購物休閑娛樂、教育、文化體驗等完美結(jié)合，為顧客帶來舒適良好的購物休閑娛樂感受。

由于該項目空調(diào)主機房位于地下停車庫內(nèi)，層高僅有3.9m，遠低于空調(diào)機房及管道對層高的要求，空調(diào)主機房在地下室進行降板600mm處理，同時為了考慮減少空調(diào)管道對機房層高的占用。

2 大溫差空調(diào)系統(tǒng)

2.1 大溫差系統(tǒng)簡介

常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)冷凍水和冷卻水進出水溫設(shè)一般為5℃，大溫差系統(tǒng)冷凍水一般進出水溫差控制在6~10℃，冷卻水溫差一般控制在6~8℃。按循環(huán)水熱量計算，Q=GCΔt，水比熱C不變，為確?？偫錈嶝摵刹蛔?，可以加減少循環(huán)水的流量G或者增大溫差t來實現(xiàn)，降低了冷（卻）水泵的循環(huán)流量，水泵的揚程也相應(yīng)降低，整體循環(huán)水泵的能耗下降，但由于制冷機組蒸發(fā)側(cè)溫度降低，機組冷凝側(cè)溫度提高，空調(diào)機組效率會有些許的損失，根據(jù)多個項目的經(jīng)驗，大溫差系統(tǒng)下的空調(diào)系統(tǒng)的能耗總體是低于常規(guī)溫差系統(tǒng)的，因此很多大型項目的空調(diào)系統(tǒng)均運用了大溫差空調(diào)系統(tǒng)[1]。

2.2 大溫差系統(tǒng)帶來空調(diào)主機房運行節(jié)能分析

通過某一具體空調(diào)系統(tǒng)的具體案例，不同循環(huán)水溫差工況下的空調(diào)能耗情況，該案例為位于上海的一個酒店，空調(diào)制冷負荷為1800RT，夏季空調(diào)系統(tǒng)計算開啟天數(shù)為150d，兩種不同方案如下。

方案1有5℃溫差，冷凍水溫差7~12℃，冷卻水溫差32~37℃。

設(shè)備參數(shù)如下。

空調(diào)主機采用600RT離心機，3臺，COP值為5.97。

為了促進水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)的健康發(fā)展，生產(chǎn)出更多綠色無污染的產(chǎn)品，在實際工作中，養(yǎng)殖戶要在自動化養(yǎng)殖的基礎(chǔ)上，融入環(huán)保理念，減少藥物的應(yīng)用。此外，還可以研發(fā)和使用綠色環(huán)保型藥物，減少水產(chǎn)養(yǎng)殖中水體污染問題的發(fā)生，保證水體質(zhì)量。目前，我國已經(jīng)在綠色環(huán)保型藥物的研究上取得了一定的成績，這將會進一步推動水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)健康發(fā)展[2]。

冷凍泵的參數(shù)分別為G取360m3/h，3臺，H取32m，P取55kW。

冷卻泵的參數(shù)分別為G：1428m3/h，3臺，H取28m，P取55kW。

方案2有8℃溫差，冷凍水溫差5~13℃，冷卻水溫差32~10℃。

設(shè)備參數(shù)如下。

空調(diào)主機采用600RT離心機，3臺，COP值為5.97。

冷凍泵的參數(shù)為G：227m3/h，3臺，H取32m，P取37kW。

冷卻泵的參數(shù)分別為G：270m3/h，3臺，H取28m，P取55kW。

利用軟件對兩個系統(tǒng)進行全年模擬運行計算，通過分析全年主機設(shè)備總的能耗，采用大溫差以后，空調(diào)系統(tǒng)總能耗由4583MWh減少為4268MWh，節(jié)能6.9%。不同溫差下空調(diào)系統(tǒng)能耗對比如圖2所示。

圖2 不同溫差下空調(diào)系統(tǒng)能耗對比

從案例對比分析可知，大溫差系統(tǒng)可以使得冷水機組承受較高的工況，降低整個空調(diào)系統(tǒng)的循環(huán)水泵及冷卻塔的能耗，從而達到系統(tǒng)運行節(jié)能的目的。

2.3 大溫差對空調(diào)設(shè)備的影響

（1）冷卻塔：冷卻水流量降低后，冷卻水進水溫度提高，提高冷卻塔進水溫度、盡量擴大溫差，從常規(guī)的5℃變?yōu)?℃，可以降低水泵流量及揚程，可以降低初投資和冷卻循環(huán)水泵的運行能耗，提高冷卻塔的換熱效率，冷卻水系統(tǒng)的綜合效率提高，同時流量降低后冷卻水管路型號也可以相應(yīng)降低，減少冷卻水管路的造價。

（2）系統(tǒng)末端：冷凍水供回水溫度的變化會影響空調(diào)機組及末端的效率。降低的冷水溫度提高了表冷器換熱和處理空氣的對數(shù)溫差，但表冷器的隨著流量降低換熱效率下降，綜合考慮，由于對數(shù)溫差提高的換熱量的影響大于流量降低引起的換熱量降低，末端表冷器的換熱量會增加，現(xiàn)對比了不同溫差下空調(diào)末端的制冷量?？照{(diào)器制冷量變化如表1所示，風(fēng)機盤管制冷量變化如表2所示。

表1 空調(diào)器制冷量變化

表2 風(fēng)機盤管制冷量變化

3 計算參數(shù)

室外參數(shù)如表3所示。

表3 室外參數(shù)

室內(nèi)參數(shù)如表4所示。

表4 室內(nèi)參數(shù)

4 空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計

整個項目各個區(qū)域共用制冷機房和鍋爐房作為空調(diào)冷熱源，整體空調(diào)面積約為10萬平方，根據(jù)逐時空調(diào)負荷計算，最大空調(diào)總冷負荷值為96.636MW，冷負荷面積指標：141W/m2計算冬季總熱負荷為8.31MW，熱負荷面積指標：86W/m2。制冷機設(shè)置于地下二層，設(shè)置3臺1200RT離心機，鍋爐房設(shè)置于地下二層，設(shè)置3臺2.8MW真空熱水鍋爐。空調(diào)水系統(tǒng)采用兩管制系統(tǒng)，熱水鍋爐進出水溫度為50/60℃提供空調(diào)用熱水?？照{(diào)冷凍水供回水溫度為5/13℃。冷凍機房配置4臺冷凍水一次循環(huán)泵（1臺備用）、4臺冷卻水泵（1臺備用）、4臺一次熱水循環(huán)泵（1臺備用）；冷卻塔3組6個模塊，每個模塊在標準溫差下流量為450m3/h，冷卻水進出溫度為38℃/30℃，3臺冷卻塔設(shè)置在商場屋頂處，與制冷機搭配設(shè)置。鍋爐煙囪經(jīng)由鍋爐房煙囪井高于屋頂10m排放，各鍋爐煙囪獨立設(shè)置?？照{(diào)膨脹水采用全自動定壓罐，對系統(tǒng)進行定壓。主機側(cè)空調(diào)水系統(tǒng)如圖3所示。

圖3 主機側(cè)空調(diào)水系統(tǒng)

空調(diào)冷凍水水平方向采用同程系統(tǒng)，豎向方向采用異程式布置。各空調(diào)機組、新風(fēng)機組冷凍水、熱水出口設(shè)置動態(tài)平衡電動調(diào)節(jié)閥，風(fēng)機盤管冷凍水、熱水出口設(shè)置動態(tài)平衡電動兩通閥。中央機房內(nèi)冷凍機的電動機啟動、控制柜安裝位于空調(diào)制冷機房內(nèi)，水泵啟動、控制采用智能控制箱，變頻泵智能控制箱含啟動、變頻、控制模塊，定速泵智能控制箱含啟動、控制模塊，安裝位于制冷機房內(nèi)?？照{(diào)水系統(tǒng)采用一次變流量系統(tǒng)，空調(diào)冷凍水、熱水共用管路。供回水總管之間設(shè)壓差旁通。冷凍水泵采用變頻系統(tǒng)，空調(diào)負荷變化引起壓力變化，調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速實現(xiàn)流量調(diào)節(jié)，水泵流量根據(jù)系統(tǒng)實時負荷要求不斷調(diào)整，實現(xiàn)降低能耗的目的。空調(diào)制冷機房布置如圖4所示。

圖4 空調(diào)制冷機房布置

5 空調(diào)通風(fēng)自動控制要求

（1）除防排煙系統(tǒng)外，所有采暖、通風(fēng)及空調(diào)設(shè)備均由自控系統(tǒng)控制及監(jiān)測。自控系統(tǒng)采用直接數(shù)字控制（DDC）系統(tǒng)，并接入BMS系統(tǒng)。制冷機采用群控系統(tǒng)，并通過高階接口接入BMS系統(tǒng)。

（2）冷水機組帶有冷量計量裝置，可以顯示冷水機組系統(tǒng)的操作及運行狀況，從而決定開關(guān)制冷機組臺數(shù)以配合運行時的要求。

（3）冷凍水泵的運行頻率由最不利末端供回水壓差控制，但總流量不得低于運行的每臺機組所需最小流量之和。在冷凍水供/回水主管上設(shè)置一套壓差旁通閥組，當空調(diào)負荷變化使空調(diào)水系統(tǒng)的壓力變化，通過壓力傳感器計算對比來控制空調(diào)電動閥組的開度，以旁通系統(tǒng)部分空調(diào)流量，確保冷水機組能正常運行。冷凍水泵和冷卻水泵控制柜均采用配套全自動控制箱，包含啟動、變頻裝置和控制模塊。

（4）風(fēng)機盤管設(shè)有一個盤管（冷凍、加熱合用）。恒溫器設(shè)置在回風(fēng)管附近，按所選擇的工況及室內(nèi)溫度，控制動態(tài)平衡電動兩通閥開關(guān)，以保持所要求的空間溫度。風(fēng)機盤管與冷凍水、熱水的管道系統(tǒng)相接，供冷季供冷和冬季供暖。

（5）空調(diào)處理機的回風(fēng)管內(nèi)設(shè)置溫度感應(yīng)器，以測量室溫及按系統(tǒng)的操作工況，控制和調(diào)節(jié)冷凍兼采暖盤管的動態(tài)平衡電動調(diào)節(jié)閥，以保證達到要求的室內(nèi)溫度。兩通調(diào)節(jié)閥應(yīng)為常閉式并須與空調(diào)處理機的電動機的操作互相聯(lián)鎖。于空調(diào)處理機的新風(fēng)進風(fēng)口將設(shè)有常閉式電動風(fēng)閥，風(fēng)閥的開關(guān)應(yīng)與空調(diào)處理機的電動機的操作互相聯(lián)鎖。新新風(fēng)機組，夏季空調(diào)工況排風(fēng)機低速運轉(zhuǎn)，以對應(yīng)最小新風(fēng)量，過渡季節(jié)以最大新風(fēng)量模式運行，排風(fēng)機高速運轉(zhuǎn)，送風(fēng)機兼火災(zāi)時補風(fēng)用，平時運行由樓宇自控系統(tǒng)監(jiān)控，火災(zāi)時送風(fēng)機和有關(guān)風(fēng)閥等立即轉(zhuǎn)入火災(zāi)控制狀態(tài)，由消防控制室監(jiān)控[2]。

（6）根據(jù)室外干球溫度和焓值的設(shè)定值，聯(lián)鎖啟閉冷、熱供、回水主管上的電動閥以實行冬、夏季及過渡季節(jié)空調(diào)工況的自動切換。工況切換及相關(guān)閥門的啟、閉狀態(tài)應(yīng)在控制中心顯示。

6 結(jié)語

整個商業(yè)建筑單層面積超過2萬m2，空調(diào)水系統(tǒng)利用建筑內(nèi)多個小中庭繞圈敷設(shè)管道，在不增加造價的條件下實現(xiàn)分區(qū)域水平同程，整個空調(diào)系統(tǒng)運行近5年來均未出現(xiàn)水失調(diào)或冷暖不均?？照{(diào)水系統(tǒng)采用雙側(cè)變流量大溫差系統(tǒng)，循環(huán)水流量降低37.5%，降低冷凍泵及冷卻泵的運行功耗近40%，較大節(jié)能運行費用，得到業(yè)主的好評。該項目竣工開業(yè)近5年了，有效平穩(wěn)運行，有效帶動和輻射了周邊產(chǎn)業(yè)發(fā)展，提升貴陽是的商業(yè)文化氛圍，對發(fā)展雙龍臨空經(jīng)濟區(qū)現(xiàn)代化商貿(mào)具有重要意義。