淺析大型公共建筑的空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設計

□ 北京市建筑設計研究院有限公司 謝銘

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

關鍵詞：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總能耗的比重逐年增長，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，為社會節(jié)能減排做貢獻。筆者主要以聯(lián)想總部（北京）園區(qū)二期為研究對象，對該項目的空調(diào)系統(tǒng)設計情況展開研究，分別從空調(diào)水系統(tǒng)、風系統(tǒng)及其系統(tǒng)的控制角度簡述空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能方法和控制手段。

1、項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、會議、餐飲、車庫及其附屬配套設施，屬于一類高層公共建筑。項目的建設目標為國家綠色建筑三星級。該建筑以小進深加采光中廳布局，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)需要分別設置內(nèi)外區(qū)系統(tǒng)以達到對室內(nèi)空氣環(huán)境的設計要求。

1.2 冷熱源概況。項目的空調(diào)冷負荷約為14.3MW,除五六層外均采用電制冷離心式冷水機組，機組提供6/12℃的冷水；五六層采用水環(huán)多聯(lián)機系統(tǒng)，在屋頂和地下二層分別設置冷卻塔和水環(huán)多聯(lián)機冷熱交換機房，水環(huán)多聯(lián)機系統(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，同時為水環(huán)多聯(lián)機系統(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。在冬季設置了低溫熱水系統(tǒng)，減小建筑的能量消耗。在五六層設置的水環(huán)多聯(lián)機系統(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)采用二級泵變流量系統(tǒng)。冷機側選用一級泵，定流量運行，負荷側選用二級泵采用變頻運行，以此滿足末端的變流量工況。冷水一級泵、冷卻水泵與冷水機組均一一對應設置?？照{(diào)熱水由機房內(nèi)板換制備，板式換熱器循環(huán)水泵也采用變頻運行，并在接園區(qū)市政干管上設置氣候補償器，根據(jù)室外氣象參數(shù)進行供水溫度的優(yōu)化調(diào)節(jié)。水環(huán)多聯(lián)機系統(tǒng)在地下二層機房內(nèi)設置水環(huán)側變頻循環(huán)泵，根據(jù)空調(diào)機房內(nèi)多聯(lián)機主機的開啟情況進行變頻調(diào)節(jié)。冷卻水泵與冷卻塔一一對應，冷卻塔設置變頻風機，通過調(diào)節(jié)冷卻塔風機轉速的方式控制冷卻水溫度。冷水與冷卻水系統(tǒng)均采用變頻補水泵組進行系統(tǒng)補水。

2.3 末端系統(tǒng)。通過分析項目的建筑特點及空間布置風格，其有較大面積的空調(diào)內(nèi)區(qū)，因此空調(diào)風系統(tǒng)采用內(nèi)外區(qū)分別設置空調(diào)系統(tǒng)的方式，外區(qū)采用風機盤管加熱回收的新風系統(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)設置一次回風全空氣系統(tǒng)。五六層的高管辦公區(qū)域，根據(jù)甲方的特殊需求，設置不同房間均能同時獨立供冷或供熱的水環(huán)多聯(lián)機系統(tǒng)，同時設置轉輪熱回收新風機組為該區(qū)域提供新風。熱回收新風機組服務區(qū)域的排風量為新風量的75%以上。會議區(qū)、研討區(qū)、高管區(qū)的辦公、會議、餐廳、健身等區(qū)域的新風熱回收機組的風機均采用變頻風機，在房間內(nèi)設置CO2檢測裝置，根據(jù)CO2濃度控制機組新風量。新風機組內(nèi)風機均采用高效率風機，風機效率大于75%。多功能廳、展廳等高大空間均采用一次回風全空氣定風量系統(tǒng)，空調(diào)季節(jié)新風比滿足人員新風要求，過渡季節(jié)最大新風比不小于70%。由于這些區(qū)域在使用時人員數(shù)量變化較大，空調(diào)機組風機采用雙速風機以滿足使用需求，并在人員較少時間節(jié)約風機能耗。大堂區(qū)域過渡季節(jié)采用自然通風方式，在屋面挑高處設置電動窗，開窗面積滿足過渡季節(jié)通風要求。全空氣系統(tǒng)風機均采用高效風機，效率大于75%?？照{(diào)水系統(tǒng)采用兩管異程式。

3、系統(tǒng)監(jiān)測控制與計量

空調(diào)水系統(tǒng)中，空調(diào)器、新風機組、熱回收機組的冷熱水支管均安裝動態(tài)平衡電動調(diào)節(jié)閥；風機盤管控制水閥采用動態(tài)平衡電動兩通閥，以解決服務分區(qū)內(nèi)管道不平衡問題，在立管根部設置壓差控制閥解決立管之間的不平衡問題。水環(huán)多聯(lián)機水環(huán)側系統(tǒng)在進入空調(diào)機房內(nèi)的分支路上設置壓差控制器，每臺室外機的水管均設置電動兩通閥。

一級泵定流量冷水機組以及與相關的電動水閥、冷卻水泵、空調(diào)冷水泵、冷卻塔風機等均要求電氣聯(lián)鎖控制；在空調(diào)供回水干管適當位置設置壓力信號采集點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)二級泵及水環(huán)多聯(lián)機系統(tǒng)循環(huán)水泵的轉數(shù)及臺數(shù)熱力站一次水入口設置熱計量裝置，空調(diào)水系統(tǒng)的總管均設置總冷、熱計量裝置；冷機逐臺設置用電計量裝置，空調(diào)末端按照樓層或功能區(qū)設置用電計量裝置及切斷閥，同時設置補水量計量裝置；冷水機組設置根據(jù)室外氣候工況進行調(diào)節(jié)的裝置；新風機組水管設置電動閥，根據(jù)送風溫度控制機組水路的電動閥開度，典型房間內(nèi)設置濕度傳感器控制空氣加濕設備的啟停；全空氣系統(tǒng)根據(jù)典型房間的回風溫度控制機組水路電動閥的開度，根據(jù)室外氣象狀態(tài)控制新、回風閥的開度，進行最大和最小新風比控制。

空氣處理機組和新風機組根據(jù)加熱盤管的防凍溫度，對風機、其對應的水閥、風閥及報警設備進行聯(lián)鎖控制；冬夏季對人員密度相對較大并且變化較大的房間（如多功能廳、報告廳、展廳、餐廳）進行CO2濃度監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測值控制新風量。

3、結語

節(jié)能降耗的環(huán)保目標是現(xiàn)代建筑行業(yè)發(fā)展的必然趨勢，也是經(jīng)濟發(fā)展的要求，更是建設節(jié)約型社會的必要舉措。因此大型公共建筑的空調(diào)系統(tǒng)在建設之初，就要重視各個系統(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)能設計中，首先要對建筑的特點和基本空間特征有全面的認識，并準確計算各個空間的實際能耗量，在此基礎上制定出合理的節(jié)能方案；另外，在空調(diào)系統(tǒng)的設計過程中，要注重應用新型的節(jié)能材料或產(chǎn)品，如可以選用節(jié)能空調(diào)等，以實現(xiàn)節(jié)能目標；在實際的節(jié)能設計中，更要充分考慮空調(diào)系統(tǒng)在運行階段的實際情況，考慮到目前國內(nèi)物業(yè)管理人員的操作和認識水平，不建議通過復雜的控制手段來達到節(jié)能運行的目標，最好是選用更簡單的系統(tǒng)來達到更好的節(jié)能目標。

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DOI：10.16116/j.cnki.jskj.2017.06.017