重慶市區(qū)辦公建筑多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析

羅睿

摘 要：多聯(lián)式空調(diào)（熱泵）機(jī)組是指一臺(tái)或數(shù)臺(tái)風(fēng)冷室外機(jī)，連接數(shù)臺(tái)不同或相同型式、容量的直接蒸發(fā)式室內(nèi)機(jī)構(gòu)成單一制冷循環(huán)系統(tǒng)，它可以向一個(gè)或數(shù)個(gè)區(qū)域直接提供處理后的空氣。最早由日本大金公司于上世紀(jì)80年代推出，在上世紀(jì)90年代初被逐漸引入我國(guó)。近年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)相關(guān)企業(yè)逐漸掌握了多聯(lián)機(jī)的核心技術(shù)，并擁有了大量自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)技術(shù)，其發(fā)展速度更為迅猛。與此同時(shí)，多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用對(duì)象從起初的一些中小型公共建筑，逐步擴(kuò)展到一些大型公共建筑和部分高端品質(zhì)住宅建筑中，在整個(gè)建筑行業(yè)得到了較為廣泛的應(yīng)用。本文首先對(duì)多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其在國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用發(fā)展情況進(jìn)行了較詳細(xì)的介紹，將多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)與常規(guī)中央空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行了對(duì)比分析。以重慶市區(qū)范圍內(nèi)的一個(gè)已完成施工圖設(shè)計(jì)的公共建筑項(xiàng)目作為實(shí)例，利用DeST動(dòng)態(tài)負(fù)荷計(jì)算軟件對(duì)建筑的冷熱負(fù)荷進(jìn)行了詳細(xì)的模擬計(jì)算，分析討論了不同的窗墻比、不同的照明與設(shè)備功率對(duì)空調(diào)負(fù)荷的影響;分析討論了圍護(hù)結(jié)構(gòu)、人員、設(shè)備、新風(fēng)等因素形成的空調(diào)負(fù)荷在總負(fù)荷中的構(gòu)成情況;分析討論了建筑的不同區(qū)域、不同功能房間的空調(diào)負(fù)荷及其隨時(shí)間變化的特征。

關(guān)鍵詞：辦公建筑;多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng);負(fù)荷分析;設(shè)計(jì);CFD模擬

一、課題背景

我國(guó)是當(dāng)今世界上最大的發(fā)展中國(guó)家，發(fā)展經(jīng)濟(jì)，擺脫貧困，是中國(guó)政府和中國(guó)人民在相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi)的主要任務(wù)。20世紀(jì)70年代末以來(lái)，中國(guó)作為世界上發(fā)展最快的發(fā)展中國(guó)家，經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展取得了舉世矚目的輝煌成就。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的較快發(fā)展和工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，能源需求不斷增長(zhǎng)，資源約束突出、能源效率偏低等問(wèn)題日漸凸現(xiàn)。主要體現(xiàn)在中國(guó)優(yōu)質(zhì)能源資源相對(duì)不足，制約了供應(yīng)能力的提高;能源資源總量雖有優(yōu)勢(shì)，但作為人口第一大國(guó)，能源人均占有量偏低，能源資源分布不均，也增加了持續(xù)穩(wěn)定供應(yīng)的難度;經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式粗放、能源結(jié)構(gòu)不合理、能源技術(shù)裝備水平低和管理水平相對(duì)落后，導(dǎo)致單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值能耗和主要耗能產(chǎn)品能耗高于主要能源消費(fèi)國(guó)家的平均水平，進(jìn)一步加劇了能源供需矛盾。

然而我國(guó)城市化依然在繼續(xù)，人們多物質(zhì)生活水平急需得到改善。為了深入貫徹落實(shí)我黨提出的科學(xué)發(fā)展觀，積極構(gòu)建社會(huì)主義和諧社會(huì)，國(guó)家高度重視能源問(wèn)題，并將能源問(wèn)題作為發(fā)展戰(zhàn)略的核心，為了建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)并提高能源利用率，大力提倡節(jié)能減排、優(yōu)先考慮使用可再生能源等政策和要求也隨之而出。

本文對(duì)多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的構(gòu)成及其國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀以及發(fā)展情況進(jìn)行了詳細(xì)闡述，提出了多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新點(diǎn)、意義和目的以及研究的主要工作。然后，對(duì)多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)與常規(guī)中央空調(diào)系統(tǒng)原理分別進(jìn)行了詳細(xì)介紹，并對(duì)它們各自的特點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比分析，提出了兩種系統(tǒng)各自適用的工程類(lèi)型。選取重慶市內(nèi)一個(gè)辦公性質(zhì)的公共建筑項(xiàng)目—重慶市環(huán)?？萍籍a(chǎn)業(yè)園的5號(hào)樓作為工程實(shí)例，

對(duì)工程進(jìn)行了較深入的分析和設(shè)計(jì)，結(jié)論如下：

①首先采用DeST負(fù)荷計(jì)算軟件對(duì)本工程進(jìn)行全年365天8760小時(shí)的逐時(shí)冷熱負(fù)荷計(jì)算，根據(jù)負(fù)荷計(jì)算的模擬結(jié)果進(jìn)行冷熱負(fù)荷分析，提出了在重慶市區(qū)氣候特征條件下，部分空調(diào)季節(jié)負(fù)荷率過(guò)低的現(xiàn)象會(huì)對(duì)設(shè)計(jì)人員按照現(xiàn)行規(guī)范進(jìn)行空調(diào)室外機(jī)選型帶來(lái)影響，隨后在空調(diào)室外機(jī)選型的設(shè)計(jì)過(guò)程中，將各個(gè)空調(diào)系統(tǒng)室外機(jī)采用兩臺(tái)小型模塊機(jī)組并聯(lián)，在部分負(fù)荷率較高的空調(diào)季可以開(kāi)啟其中一個(gè)模塊使用，既降低了能耗，同時(shí)也提高了使用時(shí)的IPLV值。

②考慮到現(xiàn)階段的建筑方案設(shè)計(jì)對(duì)建筑物的采光要求比較高，為了滿(mǎn)足用戶(hù)的采光需求，將建筑的窗墻比設(shè)置得很高，本文對(duì)DeST負(fù)荷計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析時(shí)，將整個(gè)5號(hào)樓建筑作為模擬對(duì)象，對(duì)其窗墻比進(jìn)行0.1—0.5范圍內(nèi)從低到高進(jìn)行模擬，模擬結(jié)果顯示，隨著窗墻比的增加，冷熱負(fù)荷總量都會(huì)增加，并且西向和北向的窗墻比增加，對(duì)空調(diào)能耗的影響更大，南向和東向的窗墻比增加對(duì)空調(diào)能耗的影響相對(duì)較小。

③在平時(shí)的工程設(shè)計(jì)中，建筑室內(nèi)各種不同類(lèi)別房間的照明、設(shè)備散熱量均由電氣專(zhuān)業(yè)向暖通專(zhuān)業(yè)提資，暖通專(zhuān)業(yè)根據(jù)提資進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算?？紤]到如今的辦公建筑更加現(xiàn)代化、智能化的特點(diǎn)，我們?cè)贒eST負(fù)荷計(jì)算中增大了辦公用房的照明、設(shè)備功率，與原有電氣專(zhuān)業(yè)提資的照明、設(shè)備功率所生成的負(fù)荷計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，負(fù)荷計(jì)算結(jié)果增大了20%左右。

④通過(guò)對(duì)多聯(lián)機(jī)室外機(jī)布置方案的CFD模擬分析及優(yōu)化表明，室外機(jī)如果放置在室內(nèi)空間或者密閉場(chǎng)所，則需要對(duì)該場(chǎng)所采用機(jī)械通風(fēng)和自然通風(fēng)相結(jié)合的方式，改善環(huán)境的通風(fēng)換氣條件，以保證室外機(jī)能夠有效而穩(wěn)定的運(yùn)行。

⑤在空調(diào)系統(tǒng)、新風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要嚴(yán)格按照現(xiàn)行國(guó)家規(guī)范和建筑整體的合理性進(jìn)行設(shè)計(jì)，例如：室內(nèi)外機(jī)的超配比驗(yàn)算、新風(fēng)口與回風(fēng)口的氣流組織、風(fēng)管與風(fēng)口的風(fēng)速要求、辦公環(huán)境的噪聲要求、外墻百葉開(kāi)口對(duì)立面造型的影響等。

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