淺析大型公共建筑的空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)

□ 北京市建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司 謝銘

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大型公共建筑越來越多，大型公建空調(diào)系統(tǒng)的能耗在整個(gè)社會(huì)能耗中占的比重也越來越大。為了響應(yīng)和貫徹國家法律法規(guī)對(duì)于民用建筑空調(diào)系統(tǒng)能耗的控制要求，本文對(duì)北京聯(lián)想公司總部基地項(xiàng)目在設(shè)計(jì)過程中所應(yīng)用的節(jié)能方法和控制手段進(jìn)行了歸納總結(jié)，希望為其他項(xiàng)目在空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能控制方面提供參考。

關(guān)鍵詞：公共建筑；空調(diào)系統(tǒng)；節(jié)能控制

前言

近年來，我國建筑能耗在社會(huì)總能耗的比重逐年增長(zhǎng)，而且能源利用率比較低。大型建筑能耗中，空調(diào)系統(tǒng)的能耗量占據(jù)了最大份額，約占45%到60%左右。大型公共建筑的空調(diào)系統(tǒng)具有較大的節(jié)能潛力，通過采用多種節(jié)能手段能夠有效的降低系統(tǒng)能耗，為社會(huì)節(jié)能減排做貢獻(xiàn)。筆者主要以聯(lián)想總部（北京）園區(qū)二期為研究對(duì)象，對(duì)該項(xiàng)目的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)情況展開研究，分別從空調(diào)水系統(tǒng)、風(fēng)系統(tǒng)及其系統(tǒng)的控制角度簡(jiǎn)述空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能方法和控制手段。

1、項(xiàng)目的建筑概況和冷熱源概況

1.1 建筑概況。聯(lián)想總部（北京）園區(qū)二期占地總面積為69729.0m2，地上3～6層，地下2層，局部3層，主要建筑功能是辦公、會(huì)議、餐飲、車庫及其附屬配套設(shè)施，屬于一類高層公共建筑。項(xiàng)目的建設(shè)目標(biāo)為國家綠色建筑三星級(jí)。該建筑以小進(jìn)深加采光中廳布局，相互穿插、跌落，圍合成各色院落空間，從建筑的空間布局情況來看，空調(diào)系統(tǒng)需要分別設(shè)置內(nèi)外區(qū)系統(tǒng)以達(dá)到對(duì)室內(nèi)空氣環(huán)境的設(shè)計(jì)要求。

1.2 冷熱源概況。項(xiàng)目的空調(diào)冷負(fù)荷約為14.3MW,除五六層外均采用電制冷離心式冷水機(jī)組，機(jī)組提供6/12℃的冷水；五六層采用水環(huán)多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)，在屋頂和地下二層分別設(shè)置冷卻塔和水環(huán)多聯(lián)機(jī)冷熱交換機(jī)房，水環(huán)多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)通過冷卻塔板換制備供回水溫度為30/35℃的冷卻水。項(xiàng)目的熱源選用園區(qū)110/70℃的集中市政熱源，通過板式換熱器冬季為空調(diào)系統(tǒng)制備60/45℃的熱水，為地板輻射采暖系統(tǒng)制備50/40℃的熱水，同時(shí)為水環(huán)多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)制備30/27.5℃的熱水。

2、空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能手段

2.1 系統(tǒng)水溫。在冬季設(shè)置了低溫?zé)崴到y(tǒng)，減小建筑的能量消耗。在五六層設(shè)置的水環(huán)多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)， 冬季所需水溫為30/27.5℃；在首層及地下的中庭區(qū)域設(shè)置的地板輻射采暖系統(tǒng)，冬季所需水溫為50/40℃。夏季空調(diào)冷水采用6/12℃大溫差運(yùn)行，減小系統(tǒng)水流量，節(jié)約水泵電能。

2.2 輸配系統(tǒng)。空調(diào)冷水系統(tǒng)采用二級(jí)泵變流量系統(tǒng)。冷機(jī)側(cè)選用一級(jí)泵，定流量運(yùn)行，負(fù)荷側(cè)選用二級(jí)泵采用變頻運(yùn)行，以此滿足末端的變流量工況。冷水一級(jí)泵、冷卻水泵與冷水機(jī)組均一一對(duì)應(yīng)設(shè)置。空調(diào)熱水由機(jī)房?jī)?nèi)板換制備，板式換熱器循環(huán)水泵也采用變頻運(yùn)行，并在接園區(qū)市政干管上設(shè)置氣候補(bǔ)償器，根據(jù)室外氣象參數(shù)進(jìn)行供水溫度的優(yōu)化調(diào)節(jié)。水環(huán)多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)在地下二層機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)置水環(huán)側(cè)變頻循環(huán)泵，根據(jù)空調(diào)機(jī)房?jī)?nèi)多聯(lián)機(jī)主機(jī)的開啟情況進(jìn)行變頻調(diào)節(jié)。冷卻水泵與冷卻塔一一對(duì)應(yīng)，冷卻塔設(shè)置變頻風(fēng)機(jī)，通過調(diào)節(jié)冷卻塔風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的方式控制冷卻水溫度。冷水與冷卻水系統(tǒng)均采用變頻補(bǔ)水泵組進(jìn)行系統(tǒng)補(bǔ)水。

2.3 末端系統(tǒng)。通過分析項(xiàng)目的建筑特點(diǎn)及空間布置風(fēng)格，其有較大面積的空調(diào)內(nèi)區(qū)，因此空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)采用內(nèi)外區(qū)分別設(shè)置空調(diào)系統(tǒng)的方式，外區(qū)采用風(fēng)機(jī)盤管加熱回收的新風(fēng)系統(tǒng)；為了避免出現(xiàn)過渡季節(jié)及冬季內(nèi)區(qū)過熱的問題，內(nèi)區(qū)設(shè)置一次回風(fēng)全空氣系統(tǒng)。五六層的高管辦公區(qū)域，根據(jù)甲方的特殊需求，設(shè)置不同房間均能同時(shí)獨(dú)立供冷或供熱的水環(huán)多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)，同時(shí)設(shè)置轉(zhuǎn)輪熱回收新風(fēng)機(jī)組為該區(qū)域提供新風(fēng)。熱回收新風(fēng)機(jī)組服務(wù)區(qū)域的排風(fēng)量為新風(fēng)量的75%以上。會(huì)議區(qū)、研討區(qū)、高管區(qū)的辦公、會(huì)議、餐廳、健身等區(qū)域的新風(fēng)熱回收機(jī)組的風(fēng)機(jī)均采用變頻風(fēng)機(jī)，在房間內(nèi)設(shè)置CO2檢測(cè)裝置，根據(jù)CO2濃度控制機(jī)組新風(fēng)量。新風(fēng)機(jī)組內(nèi)風(fēng)機(jī)均采用高效率風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)效率大于75%。多功能廳、展廳等高大空間均采用一次回風(fēng)全空氣定風(fēng)量系統(tǒng)，空調(diào)季節(jié)新風(fēng)比滿足人員新風(fēng)要求，過渡季節(jié)最大新風(fēng)比不小于70%。由于這些區(qū)域在使用時(shí)人員數(shù)量變化較大，空調(diào)機(jī)組風(fēng)機(jī)采用雙速風(fēng)機(jī)以滿足使用需求，并在人員較少時(shí)間節(jié)約風(fēng)機(jī)能耗。大堂區(qū)域過渡季節(jié)采用自然通風(fēng)方式，在屋面挑高處設(shè)置電動(dòng)窗，開窗面積滿足過渡季節(jié)通風(fēng)要求。全空氣系統(tǒng)風(fēng)機(jī)均采用高效風(fēng)機(jī)，效率大于75%?？照{(diào)水系統(tǒng)采用兩管異程式。

3、系統(tǒng)監(jiān)測(cè)控制與計(jì)量

空調(diào)水系統(tǒng)中，空調(diào)器、新風(fēng)機(jī)組、熱回收機(jī)組的冷熱水支管均安裝動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)調(diào)節(jié)閥；風(fēng)機(jī)盤管控制水閥采用動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)兩通閥，以解決服務(wù)分區(qū)內(nèi)管道不平衡問題，在立管根部設(shè)置壓差控制閥解決立管之間的不平衡問題。水環(huán)多聯(lián)機(jī)水環(huán)側(cè)系統(tǒng)在進(jìn)入空調(diào)機(jī)房?jī)?nèi)的分支路上設(shè)置壓差控制器，每臺(tái)室外機(jī)的水管均設(shè)置電動(dòng)兩通閥。

一級(jí)泵定流量冷水機(jī)組以及與相關(guān)的電動(dòng)水閥、冷卻水泵、空調(diào)冷水泵、冷卻塔風(fēng)機(jī)等均要求電氣聯(lián)鎖控制；在空調(diào)供回水干管適當(dāng)位置設(shè)置壓力信號(hào)采集點(diǎn)并向冷站控制中心反饋，根據(jù)供回水壓差變化控制變頻器調(diào)節(jié)空調(diào)二級(jí)泵及水環(huán)多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)循環(huán)水泵的轉(zhuǎn)數(shù)及臺(tái)數(shù)熱力站一次水入口設(shè)置熱計(jì)量裝置，空調(diào)水系統(tǒng)的總管均設(shè)置總冷、熱計(jì)量裝置；冷機(jī)逐臺(tái)設(shè)置用電計(jì)量裝置，空調(diào)末端按照樓層或功能區(qū)設(shè)置用電計(jì)量裝置及切斷閥，同時(shí)設(shè)置補(bǔ)水量計(jì)量裝置；冷水機(jī)組設(shè)置根據(jù)室外氣候工況進(jìn)行調(diào)節(jié)的裝置；新風(fēng)機(jī)組水管設(shè)置電動(dòng)閥，根據(jù)送風(fēng)溫度控制機(jī)組水路的電動(dòng)閥開度，典型房間內(nèi)設(shè)置濕度傳感器控制空氣加濕設(shè)備的啟停；全空氣系統(tǒng)根據(jù)典型房間的回風(fēng)溫度控制機(jī)組水路電動(dòng)閥的開度，根據(jù)室外氣象狀態(tài)控制新、回風(fēng)閥的開度，進(jìn)行最大和最小新風(fēng)比控制。

空氣處理機(jī)組和新風(fēng)機(jī)組根據(jù)加熱盤管的防凍溫度，對(duì)風(fēng)機(jī)、其對(duì)應(yīng)的水閥、風(fēng)閥及報(bào)警設(shè)備進(jìn)行聯(lián)鎖控制；冬夏季對(duì)人員密度相對(duì)較大并且變化較大的房間（如多功能廳、報(bào)告廳、展廳、餐廳）進(jìn)行CO2濃度監(jiān)測(cè)，根據(jù)監(jiān)測(cè)值控制新風(fēng)量。

3、結(jié)語

節(jié)能降耗的環(huán)保目標(biāo)是現(xiàn)代建筑行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，也是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求，更是建設(shè)節(jié)約型社會(huì)的必要舉措。因此大型公共建筑的空調(diào)系統(tǒng)在建設(shè)之初，就要重視各個(gè)系統(tǒng)的節(jié)能控制，降低能耗。在公共建筑的空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)中，首先要對(duì)建筑的特點(diǎn)和基本空間特征有全面的認(rèn)識(shí)，并準(zhǔn)確計(jì)算各個(gè)空間的實(shí)際能耗量，在此基礎(chǔ)上制定出合理的節(jié)能方案；另外，在空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，要注重應(yīng)用新型的節(jié)能材料或產(chǎn)品，如可以選用節(jié)能空調(diào)等，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)；在實(shí)際的節(jié)能設(shè)計(jì)中，更要充分考慮空調(diào)系統(tǒng)在運(yùn)行階段的實(shí)際情況，考慮到目前國內(nèi)物業(yè)管理人員的操作和認(rèn)識(shí)水平，不建議通過復(fù)雜的控制手段來達(dá)到節(jié)能運(yùn)行的目標(biāo)，最好是選用更簡(jiǎn)單的系統(tǒng)來達(dá)到更好的節(jié)能目標(biāo)。

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DOI：10.16116/j.cnki.jskj.2017.06.017