佛山某商務(wù)中心綜合樓空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

劉坡軍，許國(guó)強(qiáng)

（1.廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院，廣州510010；2.廣東省建科建筑設(shè)計(jì)院有限公司，廣州510500）

1 建筑概況

本工程建設(shè)地點(diǎn)位于佛山市佛山新城區(qū)核心位置?？偨ㄖ娣e為28.83萬(wàn)m2：其中地上17.04萬(wàn)m2、地下9.49萬(wàn)m2。建筑高度31.8 m、部分23.1 m，地上由七棟建筑群組成。建筑層數(shù)：地上七層、部分四層，地下一層。建筑實(shí)景見(jiàn)圖1。

功能布局：地下主要為汽車庫(kù)、設(shè)備房及大型廚房，部分戰(zhàn)時(shí)為人防工程；地上由 A1、A2、A3、B、C1、C2及C3棟組成，其中B棟為大型會(huì)議中心 （包括1200人大型會(huì)議禮堂1間、600人會(huì)議廳1間、250人會(huì)議廳1間、40～60人會(huì)議室及信息發(fā)布大廳60間、中式會(huì)議接待大廳1間、西式會(huì)議接待大廳1間等），A1棟為指揮中心及商務(wù)辦公區(qū)，A2棟為商務(wù)辦公區(qū)、A3棟為5000人大型食堂、康體中心，C1、C2及C3棟為對(duì)外服務(wù)中心和商務(wù)辦公區(qū)。

圖1 建筑實(shí)景圖

2 空調(diào)設(shè)計(jì)難點(diǎn)

（1）合理選擇空調(diào)冷熱源系統(tǒng)，滿足項(xiàng)目規(guī)模大、功能復(fù)雜、標(biāo)準(zhǔn)要求高、使用時(shí)間不一致的要求；

（2）大型會(huì)議禮堂、對(duì)外服務(wù)中心等高大空間空調(diào)氣流組織方案選擇；

（3）人員密度高、新風(fēng)需要量大的會(huì)議中心、員工食堂等區(qū)域空調(diào)排風(fēng)熱回收問(wèn)題；

（4）各棟商務(wù)辦公區(qū)多聯(lián)空調(diào)新風(fēng)方案選擇；

（5）空調(diào)廢熱回收，為員工食堂、康體中心提供免費(fèi)生活熱水；

3 空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 空調(diào)冷熱源及空調(diào)系統(tǒng)選擇

本工程功能復(fù)雜，集會(huì)議、辦公、餐飲、康體及對(duì)外服務(wù)中心的綜合建筑群，考慮到各功能區(qū)域的使用不一致性，同時(shí)考慮到各棟單體樓空調(diào)管理的便利性，采用如下空調(diào)系統(tǒng)形式：

（1）B棟會(huì)議中心和A3棟員工食堂、康體中心夏季采用水冷集中式空調(diào)系統(tǒng)，冬季采用風(fēng)冷螺桿式熱泵空調(diào)系統(tǒng) （集中水冷式中央空調(diào)系統(tǒng)主機(jī)配置見(jiàn)表1）。

B棟會(huì)議中心和A3棟員工食堂、康體中心均為大空間場(chǎng)所，人員密度高，單位面積空調(diào)負(fù)荷大，B棟和A3棟負(fù)荷高峰時(shí)段不一致，選用集中式空調(diào)系統(tǒng)有利降低系統(tǒng)冷熱源總負(fù)荷配置，減小初投資；主機(jī)采用二大一小搭配，同時(shí)滿足負(fù)荷高峰供冷運(yùn)行和部分負(fù)荷高效運(yùn)行要求；空調(diào)水泵采用變頻調(diào)節(jié)，有效降低空調(diào)水系統(tǒng)輸送能耗；B棟和A3棟相鄰，地下層連通，供冷半徑在節(jié)能可控范圍。

（2）C1、C2及C3棟一、二層對(duì)外服務(wù)中心為大空間場(chǎng)所，空調(diào)末端采用全空氣系統(tǒng)，使用時(shí)間集中，選用集中式空調(diào)系統(tǒng) （集中水冷式中央空調(diào)系統(tǒng)主機(jī)配置見(jiàn)表1）。

（3）A1～A3、C1～C3棟商務(wù)辦公區(qū)采用一次冷媒變流量多聯(lián)中央空調(diào)系統(tǒng) （冷暖型），選用的高效變頻多聯(lián)空調(diào)，其單模塊的IPLV（C）≥4.5（國(guó)家一級(jí)能效標(biāo)準(zhǔn)是3.6），部分負(fù)荷下效率高，同時(shí)滿足上班高峰負(fù)荷和加班部分負(fù)荷空調(diào)要求，使用靈活，管理簡(jiǎn)便，節(jié)省空調(diào)運(yùn)行費(fèi)用。

表1 集中水冷式中央空調(diào)系統(tǒng)主機(jī)配置

圖2 大型會(huì)議廳氣流組織圖

3.2 高大空間的氣流組織設(shè)計(jì)

B棟會(huì)議中心1200人會(huì)議廳氣流組織方案，多功能廳觀眾席占地1056m2，層高21.3m，觀眾席座椅呈階梯式分上、下兩層設(shè)置。由于觀眾席下部為其他建筑功能，其設(shè)備走管空間有限，建筑條件不適合在觀眾席下方設(shè)置風(fēng)管送風(fēng)的下送風(fēng)方式；會(huì)議室觀眾席四周均設(shè)有多孔吸音板，送風(fēng)口無(wú)法進(jìn)行側(cè)送設(shè)置，同時(shí)，裝修專業(yè)也不允許送風(fēng)管道在會(huì)議室兩側(cè)明裝或者裝飾外包，而且觀眾席對(duì)噪聲控制也相對(duì)嚴(yán)格，設(shè)置噴口高速射流產(chǎn)生的氣流噪聲也不可忽視，故分層空調(diào)也不適用于本觀眾廳。綜合以上考慮，最后大會(huì)議室的空調(diào)方式選擇傳統(tǒng)頂送風(fēng)方式，處理后的低溫空氣通過(guò)頂棚設(shè)置的旋流風(fēng)口，將空氣以螺旋狀送出，產(chǎn)生相當(dāng)高的誘導(dǎo)比，使送風(fēng)與周圍室內(nèi)空氣迅速混合。整個(gè)風(fēng)口在多股射流作用下，產(chǎn)生一團(tuán)渦流，渦流中心區(qū)域形成一個(gè)負(fù)壓區(qū)，誘導(dǎo)室內(nèi)空氣與送風(fēng)混合?；仫L(fēng)設(shè)置在距起始第一排座位建筑標(biāo)高高500mm的位置 （大型會(huì)議廳氣流組織見(jiàn)圖2，大型會(huì)議廳實(shí)景圖見(jiàn)圖3）。由于新排風(fēng)量較大，能耗較高，故采用帶轉(zhuǎn)輪熱回收的空氣處理機(jī)，以降低空調(diào)運(yùn)行能耗。

圖3 大型會(huì)議廳實(shí)景圖

3.3 多聯(lián)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為了減小冷媒管長(zhǎng)和室內(nèi)外機(jī)高差導(dǎo)致的冷量衰減，通常會(huì)選擇在建筑每層設(shè)置空調(diào)機(jī)房，這樣不僅浪費(fèi)了本層的有效建筑面積，而且受建筑外立面的限制，空調(diào)機(jī)房通常會(huì)設(shè)置在建筑各層的同一位置，在夏季制冷條件下，下方機(jī)組排出的熱氣流在熱壓作用下上升，部分被位于上方的機(jī)組吸入，其工作環(huán)境溫度升高，導(dǎo)致高層部分機(jī)組的工作溫度過(guò)高，機(jī)組效率下降，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致機(jī)組停機(jī)。

綜合以上各點(diǎn)考慮，結(jié)合本項(xiàng)目設(shè)置多聯(lián)空調(diào)系統(tǒng)的辦公樓總建筑高度僅31.8m（冷媒管豎向高差最大28m），方案選擇將各棟辦公樓的室外機(jī)均集中布置在屋面層，制冷劑管長(zhǎng)和室內(nèi)外機(jī)高差導(dǎo)致的冷量衰減均在可接受范圍內(nèi)。

4 空調(diào)節(jié)能設(shè)計(jì)

4.1 水冷空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)

（1）本工程B棟和A3棟采用蒸汽壓縮式冷水機(jī)組中央空調(diào)系統(tǒng)，空調(diào)系統(tǒng)末端 （風(fēng)機(jī)盤(pán)管及柜式空調(diào)器）變流量運(yùn)行，由電動(dòng)二通閥控制末端設(shè)備的流量變化，冷凍水泵采用變頻調(diào)節(jié)，以適應(yīng)因冷負(fù)荷變化而引起的末端設(shè)備冷凍水流量變化。

（2）本工程C1、C2及C3棟一、二層對(duì)外服務(wù)中心區(qū)域采用蒸汽壓縮式冷水機(jī)組中央空調(diào)系統(tǒng)，空調(diào)系統(tǒng)末端 （風(fēng)機(jī)盤(pán)管及柜式空調(diào)器）變流量運(yùn)行，由電動(dòng)二通閥控制末端設(shè)備的流量變化，冷凍水泵采用變頻調(diào)節(jié)，以適應(yīng)因冷負(fù)荷變化而引起的末端設(shè)備冷凍水流量變化。

4.2 風(fēng)系統(tǒng)熱回收設(shè)計(jì)

（1）本項(xiàng)目餐廳和大會(huì)議室等大空間區(qū)域采用全空氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)，根據(jù)佛山地區(qū)設(shè)計(jì)參數(shù)可知，新風(fēng)負(fù)荷占空調(diào)房間總負(fù)荷的比例較大，一般能達(dá)到20%－30%?？照{(diào)方案利用在全空氣系統(tǒng)中設(shè)置能量回收裝置回收排風(fēng)的冷量，減少處理新風(fēng)所需的能量，降低機(jī)組負(fù)荷，提高空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性?；诒卷?xiàng)目空調(diào)區(qū)域的不同特點(diǎn)：餐廳等有存在氣味交叉污染的場(chǎng)所，采用蒸發(fā)熱回收的全空氣機(jī)組，大會(huì)議廳采用帶轉(zhuǎn)輪熱回收全空氣處理機(jī)組進(jìn)行熱回收。

（2）本項(xiàng)目A1～A3、C1～C3棟商務(wù)辦公區(qū)新風(fēng)系統(tǒng)采用板管蒸發(fā)式冷凝全熱回收新風(fēng)空調(diào)熱泵機(jī)組，按豎向集中設(shè)置新、排風(fēng)系統(tǒng)，新風(fēng)空調(diào)室內(nèi)、外機(jī)均設(shè)在天面，通過(guò)設(shè)置豎井將處理后的新風(fēng)送到各層辦公房間內(nèi)，房間排風(fēng)也通過(guò)豎井集中排至天面，作為板管蒸發(fā)式冷凝全熱回收新風(fēng)空調(diào)熱泵機(jī)組的冷凝風(fēng)，回收排風(fēng)熱量，達(dá)到節(jié)能目的，同時(shí)也減少在每層辦公樓層設(shè)置新風(fēng)機(jī)房所占用的建筑面積，避免新風(fēng)機(jī)組運(yùn)行噪聲對(duì)周圍其他辦公房間的影響。

4.3 冷凝水回收利用

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)將塔樓商務(wù)辦公區(qū)空調(diào)系統(tǒng)的冷凝水進(jìn)行了回收，用于主機(jī)的冷卻水補(bǔ)水。主樓空調(diào)總冷負(fù)荷為7058 kW，冷凝水產(chǎn)生量按0.4 kg／（kWh）計(jì)，每小時(shí)約產(chǎn)生2820 kg的冷凝水。將此水用于C1、C2及C3棟一、二層對(duì)外服務(wù)中心區(qū)域制系統(tǒng)冷卻水系統(tǒng)的補(bǔ)水，因主機(jī) （2臺(tái)制冷量1350kW水冷螺桿式冷水機(jī)組，單臺(tái)冷卻水285 m3／h，單臺(tái)耗電功率241.5 kW）冷卻水總耗量?jī)H為4.275 m3／h（按冷卻水循環(huán)水量的1.5%計(jì)算），故單從水量來(lái)說(shuō)，自來(lái)水補(bǔ)水量就可減少65%，每年可節(jié)水4512 t（每年空調(diào)運(yùn)行按照200天，每天按照8小時(shí)計(jì)算）。

冷卻水溫度越低，制冷機(jī)的制冷系數(shù)越高，可以減少壓縮機(jī)的耗電量。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)蒸發(fā)溫度一定時(shí)，冷凝溫度每下降1℃，制冷機(jī)的耗功率值下降近4%。

若冷凝水溫度按20℃計(jì)，主機(jī)蒸發(fā)式冷凝器的冷卻水循環(huán)溫度按30～35℃計(jì)，本工程主機(jī)蒸發(fā)式冷凝器的冷卻水循環(huán)水量共計(jì)約570 m3／h，則將冷凝水回收用于冷卻水混合后的冷卻水溫度t的計(jì)算式為：

由式 （1）得t＝29.95℃。

則主機(jī)的制冷機(jī)的耗功率值下降了0.2%，制冷機(jī)耗電功率下降了0.966kW。

因C1、C2及C3棟一、二層對(duì)外服務(wù)中心區(qū)域制冷系統(tǒng)冷卻塔安裝在裙房屋頂，裙房各樓層的空調(diào)冷凝水無(wú)法靠重力自流到空調(diào)主機(jī)的冷凝器，為簡(jiǎn)化系統(tǒng)，未對(duì)裙房空調(diào)系統(tǒng)的冷凝水進(jìn)行回收，而只將塔樓3層以上的冷凝水進(jìn)行了回收。冷凝水回收再利用的節(jié)能潛力也是很大的，應(yīng)予以提倡。

4.4 冷凝熱回收利用

本工程B棟和A3棟空調(diào)系統(tǒng)采用兩臺(tái)離心式冷水機(jī)組加一臺(tái)帶熱回收的螺桿式冷水機(jī)組。相比普通冷水機(jī)組，帶熱回收的螺桿式冷水機(jī)組增加了一個(gè)熱回收器，獨(dú)立連接生活熱水系統(tǒng)，冷水機(jī)組熱回收冷凝器的熱回收量為440kW，大大的節(jié)省了空調(diào)季節(jié)生產(chǎn)生活熱水的熱泵機(jī)組的運(yùn)行費(fèi)用。

5 結(jié)論

本項(xiàng)目規(guī)模大、功能多、系統(tǒng)復(fù)雜，為降低運(yùn)行費(fèi)用、節(jié)約能耗，按照綠建二星標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，采用多項(xiàng)綠色節(jié)能技術(shù)：冷凝熱回收技術(shù)、轉(zhuǎn)輪熱回收全空氣處理機(jī)組、板管蒸發(fā)式冷凝全熱回收新風(fēng)空調(diào)熱泵機(jī)組、冷凝水回收等。對(duì)綠色建筑技術(shù)的合理應(yīng)用起到了示范作用，特別是對(duì)于高密度城市中心區(qū)的辦公建筑具有較強(qiáng)的借鑒意義，同時(shí)通過(guò)本示范項(xiàng)目向社會(huì)大專宣傳先進(jìn)的綠色建筑技術(shù)和低碳生活的理念。

參考文獻(xiàn)：

［1］陸耀慶.實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè) ［M］.2版.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008：199.

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