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某办公楼暖通空调节能设计浅析

某办公楼暖通空调节能设计浅析

中国中元国际工程公司 白首跃 李玉梅

摘要:本文以改善建筑条件和采用适当建筑措施为前提,通过对综合办公楼的建筑形体、功能和使用需要等进行分析,合理利用相应的建筑空间;并对空调、通风和采暖系统等系统进行优化,采用多种方式的有机组合,在满足功能需要的同时达到了节能的目的。

关键字: 空调热回收 地板采暖 变制冷剂流量 节能设计

空调系统的出现为人类创造了舒适的环境,同时也伴随着能源的消耗;据统计,我国建筑能耗约占全国总能能耗的35%,空调能耗又约占建筑能耗的50%~60%左右。由此可见,暖通空调能耗占总能耗的比例可高达22.75%,可以看出:在建筑能耗占整个能源消耗的比例不断增加的现状下,空调建筑节能就更加重要。

1. 项目概况:

本工程为位于北京德外大街的一栋综合办公

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楼,建筑面积 82330 m 2(其中地上60000m 2,地下

23300m 2),建筑高度65 m。

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地下三层,地下二、三层主要为车库和设备

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用房。地下一层主要为餐厅、厨房、自行车库和

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物业用房等、地上分为A、B、C 三座建筑,均为

商务办公楼。其中A 和B 座为高层建筑,并在二

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层以上相连;C 为多层建筑。

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建筑热工性能参数:

本项目注重改善建筑条件并采用适当的建筑措施以降低空调负荷,为从源头节能提供了有利条件。项目详细热工性能参数为:屋面的传热系数为 0.9W/( m 2·K),外墙的传热系数为0.6W/( m 2·K),非采暖空调房间与采暖空调房间的隔墙和楼板的传热系数为0.6W/( m 2·K)顶棚的传热系数为1.0W/( m 2·K),内墙和楼板的传热系数为 1.3 W/( m 2·K), 外窗,外门的传热系数为2.3W/(m 2·K)。满足DBJ 01-621-2005公共建筑节能设计标准要求。

2. 空调设计:

本项根据建筑自身特点、结合功能需要和计量需求等主要设置了变制冷剂流量+集中新风系统、分体空调和变制冷剂流量+新风换气机系统等空调方案。 项目鸟瞰图

A 座

B 座

C 座

A 座共17层,首层为大堂及部分商业用房,其余均为办公用房;采用变制冷剂流量+集中新风式空调系统;依据冷媒管配管长度及落差要求(详见表1)和室内空调冷负荷,每层设两台室外机,其中屋顶设26台室外机服务5~17F,1~4F 的室外机放置于首层地面,这样的布置满足功能的同时,最大限度的减少了空调机房的面积,也在很大程度提高了室外机的效率,达到了节能的效果;办公区域的新风一直是我们设计人员所关注的问题:为了能更好的减小空调机房对本层相邻房间的噪音影响和解决房间内新风不平衡的难题,我们选择了集中设两台新风机组(分别放置于屋顶和地下二层的新风机房内),新风管道通过竖井内主风管“自上而下”和“自下而上”分别服务于17~10F 和2~9F,主风管在10F 处进行封堵,这样利用一个竖井解决了原需两倍的面积才可以解决的管道井的问题;每层的新风主管与主干管的连接处设70℃防火阀和定风量阀,保证每层办公区域新风量的均衡。

A 座设置两台30RB522G 型涡旋式风冷冷水机组(额定制冷量为523kW)为新风系统提供冷热源,该机组内置创新的水力模块(集成了水泵、过滤器、膨胀水箱、流量开关、安全阀、排气阀、压力表、流量调节阀等必要水力组件),减少了设备的安装空间,也节约了系统的初投资及安装费用。

此方法是将新风系统与变制冷剂流量系统分开,新风

系统用冷热水系统,这样就确保了新风系统的风量和冷量。

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在本 项目中的应用较为合理,主楼设变制冷剂流量空调

系统,同时新风系统的冷热源由风冷热泵机组提供,这样

也降低了工程造价,也便于集中控制管理。

冬季新风热负荷为1050Kw,热水由锅炉房提供60~50

℃的供回水;

新风机组的热回收:

办公区域的新风量的80%通过设于每层的回风口集中

回收至屋顶和地下二层的空调机房内,经排风机前的盘管

通过管内的乙二醇溶液经乙二醇循环泵与新风机组盘管进

行热交换,详见热回收原理图。

B 座为单元式办公,共18层,首层采用变制冷剂流量空调系统,二层以上房间采用便于根据房间使用情况控制的分体空调,室内机壁挂,室外机置于室外,室外机的位置与建筑专业兼顾功能和美观进行统一协调,凝水统一收集通过竖向干管排至首层地面。

C 座为三层建筑,局部为两层,首层大厅和二、三层办公房间采用变制冷剂流量空调系统,室外机放在屋顶。采用新风换气机将新鲜的室外空气引入室内,同时将室内污浊的空气排出室外,增加办公室

环境的舒适享受;排风和新风交叉流过热交换器,在全热交换其中进行温度和湿度交换,新风从空调排风中回收大部分能量,节约空调的能耗;回收效率为60%~70% ,可节能

28% 。 相应的系统原理图:

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新风换气原理图

集中控制原理图

变制冷剂流量空调系统的集中监控和分户计量

变制冷剂流量空调系统采用高效节能的HFC-410A冷媒,其控制系统较为灵活方便,系统可配有集中遥控器等, 另外还有扩展转换器,可以集中控制64个不同组合,多达1024 台空调机。本设计为集中控制系统与计算机联接,实现电脑对空调状态的查询和参数的设置等功能。

设计选用一台远程计算机集中控制,通过转化器对14台集中控制器(A座(首层1台+首层以上每两层设1台)+B座首层1台+C座2台+地下部分2台)进行信息的采集和处理,根据房间的实际需求调节室外机冷量的输出,并由独立的计费辅助功能根据业主的计量单元的划分要求进行计量,有效准确的解决了多联机长期以来分户计量不易的难题。

可以看出:本空调控制系统比集中空调系统设置自控系统更加方便、经济,不需要增加过多的投资就可以达到很好的控制效果。

节能分析:

在10%~100%的范围内,系统可以进行数字化的无级能量调节,具有较高的季节能效比,更加节能。系统冷量的输出根据室内环境的实际需要任意调节,节省了系统运作的能耗。

3. 通风设计:

地下二、三层汽车库按设排风兼排烟相系统,排烟量按6次/小时,排风量按6次/小时进行设计;机械送风和火灾时补风相结合,补风量为排烟量的50%。中水泵房、消防水泵、生活水泵房、变配电室设机械送、排风系统;弱电竖井采用机械排风;新建锅炉房分别设置排风(兼事故排风)和补风系统;

厨房的排风按50次/h计算;其中的65%为油烟罩排风,经设于屋顶的两台排油烟机净化处理后排出;剩余的35%为全面排风,经设于屋顶的排风机排出室外;经计算餐厅部分的排烟量、事故排风量及全面排风量相差较小,本设计根据前三种最大的全排风量选择风机,实现了“一机三能”的功效,达到了节能和节约投资的目的。

A座的公共卫生间设机械排风系统,排风分别在屋顶和地下一层空调机房内与空调机组的新风进行热交换,B座单元式办公卫生间每层设排气扇,屋顶设无动力风帽集中排出室外。C座的公共卫生间设机械排风系统。

弱电竖井设机械排风,排风量按6次/m3·h。

4. 采暖设计:

结合项目的现状和舒适度等要求,采用散热器和低温地板辐射采暖两种方式;前者为95-70℃的热水,只要为厨房、餐厅、空调机房及自行车库、水箱间辅助用房,后者采用换热站提供40-30℃的低温热水。

高效节能:采用地板辐射采暖室内设计温度较普通的散热器采暖降低2℃;40-30℃的供回水可使管材的使用寿命变长。

舒适性:辐射强度和温度的双重作用减少了四周表面对人体的冷辐射,室温由下而上逐渐递减的

“倒梯度”分布,形成独特的气候条件和符合人体散热要求的热环境。

本项目地板采暖采用高低区分区供暖,高区热负荷为1160Kw,系统阻力为0.25MPa;低区热负荷为1380kw,系统阻力为0.2MPa;

A、B座采暖设高低区,A座低区为1F—8F,高区为9F—17F,以整栋为单元计量;B座低区为1F—8F,高区为9F—17F,以每个办公单元进行计量,热计量装置位于竖井内;C座为低区,按两个大单元式办公区域进行计量。

采用定压补水装置进行定压,定压高度为68m。

地暖管材选用PE-RT,该管材具有良好的热稳定性和长期耐压性能、抗冲击强度高、柔软性好、表面冲击度高,低温耐冲击性好、常温下管弹性好、优异的可焊接性、热传导性好、加工性能稳定、连接方便(热熔连接、机械连接)、可回收,环保性好等特点。

调节与计量:房间温度通过分、集水器上的环路控制阀门便捷的进行调整,A座在主干管上安装计量表进行计量,B座在分集水器与立管连接处设计量表进行分户计量,C座设计量表进行分区计量。结语:

对于办公楼的暖通空调设计,应分析建筑的形体和建筑功能的需要的特殊性,尤其是项目本身功能和舒适等要求不一样时,尽可能采用多种空调方式的有机组合,本项目采用变制冷剂流量+集中新风系统、分体空调、变制冷剂流量+新风换气机、排风兼排烟、散热器和低温地板辐射采暖等多种方式的有机组合,既能满足使用功能需要的同时,也便于控制和调节,为节能提供了可能和可行的措施;同时结合建筑物的外形和设计方案,在不影响设备功效和周围环境的情况下将设备放置于屋顶或室外,由此设备机房面积将大大减小,提高了项目建筑面积的利用率。

参考文献:

师奇威等 低温地板辐射采暖之我见[J]制冷空调与电力机械,2005,(5):23-25

施玉琴 某综合楼空调设计方案分析[J]暖通制冷空调,2006,(5):20-21

白首跃,男,1978年11月生,工程师;地址:北京市海淀区西三环北路5号建筑三所 邮编:100089

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