大廈空調(diào)方案的選擇

某大廈空調(diào)方案的選擇摘要：簡要介紹了冰蓄冷系統(tǒng)及VRV空調(diào)系統(tǒng)的工作原理及特點(diǎn)，根據(jù)工程特點(diǎn)和業(yè)主要求，推薦了兩種空調(diào)方案，給出了其主要設(shè)備及系統(tǒng)組成，并對兩方案的初投資、運(yùn)行費(fèi)、占用面積、使用壽命、維護(hù)管理等進(jìn)行了比較。對該工程設(shè)計(jì)中的幾個問題，如VRV室外機(jī)的布置，新風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等作了說明。最后，就兩種空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用前景作了展望。關(guān)鍵詞：冰蓄冷VRV系統(tǒng)空調(diào)方案比較新風(fēng)TheSelectionofAirConditioningSchemeforaBuildingAbstract:BrieflypresentstheworkingprincipleandthecharacteristicsoficestoragesystemandVRVairconditioningsystem.Accordingtothefeatureoftheprojectandtherequirementoftheowner,recommendstwoairconditioningschemesforthebuilding,proffersthemainequipmentconfigurationandstructureoftwoschemes.Comparestwoschemesininitialinvestment,operatingcost,occupiedspace,servicelifeandmaintenancemanagement.Thefollowingquestionsabouttheairconditioningdesignofthebuildingarealsosimplyintroduced:thearrangementofoutdoorunits,thedesignoffreshairsystem.Finally,theapplicationfutureprospectofthetwosystemsispredicted.Keywords:icestorageVRVsystemairconditioningschemecomparisonfreshair0引言辦公建筑可以采用的空調(diào)方案很多。VRV系統(tǒng)與冰蓄冷系統(tǒng)作為上世紀(jì)九十年代在我國興起的空調(diào)技術(shù)，以其各自優(yōu)于常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)的特點(diǎn)，在各類建筑尤其是辦公建筑中正得到越來越廣泛的應(yīng)用。二者相比究竟各有何優(yōu)勢，工程設(shè)計(jì)中如何選擇，本文以實(shí)際工程為例，對二者進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，希望對工程設(shè)計(jì)中合理選擇空調(diào)方案有所幫助。1工程概況浙江畜產(chǎn)大廈位于杭州市濱江區(qū)CBD的集團(tuán)總部區(qū)塊，是一幢以辦公為主的現(xiàn)代化、智能化建筑，總建筑面積33845m2，地上23層，地下2層，建筑總高度95.1米。其中地下二層為汽車庫、消防水池、水泵房等；地下一層為汽車庫、自行車庫、變配電房等；地上一~二層為大堂、營業(yè)用房；三層為職工餐廳及廚房；四層為多功能廳、會議中心、健身房；五~二十三層為辦公用房；屋頂為電梯機(jī)房、水箱間等。該工程于2004年112空調(diào)方案介紹2.1大樓空調(diào)負(fù)荷、使用特點(diǎn)及業(yè)主要求根據(jù)計(jì)算，大廈夏季設(shè)計(jì)最大冷負(fù)荷為3110kW，冬季熱負(fù)荷為2160kW。該大廈雖屬一個業(yè)主，且使用功能比較單一，但由于使用者為集團(tuán)公司內(nèi)眾多子公司，有不少子公司從事外貿(mào)業(yè)務(wù)，其上下班時(shí)間不限于朝九晚五，各子公司上下班時(shí)間差異較大，因此有別于一般的辦公樓，空調(diào)負(fù)荷具有全天性及明顯的不均衡性等特點(diǎn)。大廈業(yè)主對空調(diào)系統(tǒng)的選用，在設(shè)計(jì)初期就提出了比較明確的要求：=1\*GB3①采用先進(jìn)、可靠、高效節(jié)能的空調(diào)系統(tǒng)，且便于統(tǒng)一管理；=2\*GB3②部分負(fù)荷效率要高，最好能做到分層開機(jī)；=3\*GB3③要能比較準(zhǔn)確地對各使用單位進(jìn)行計(jì)量計(jì)費(fèi)；=4\*GB3④產(chǎn)品設(shè)備要有一定的檔次，可以提升物業(yè)水平和公司形象。2.2方案提出根據(jù)本工程的特點(diǎn)，結(jié)合業(yè)主提出的要求，我院在綜合比較多個方案的基礎(chǔ)上，推薦了以下兩個方案：方案一：以冰蓄冷+燃油熱水鍋爐為冷熱源的集中空調(diào)系統(tǒng)；方案二：分層設(shè)置的變制冷流量空調(diào)系統(tǒng)（VRV系統(tǒng)）。2.3冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的工作原理[1]及特點(diǎn)制冷機(jī)組在夜間電力低谷時(shí)段運(yùn)行，將冷量貯存在蓄冰裝置中，白天用電高峰時(shí)段，用貯存的冷量來供應(yīng)全部或部分空調(diào)負(fù)荷，少開或不開制冷機(jī)。該系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：=1\*GB3①減少冷水機(jī)組容量，降低主機(jī)的一次性投資及相應(yīng)的配電設(shè)施費(fèi)用；=2\*GB3②充分利用夜間低谷便宜的電力，降低空調(diào)運(yùn)行費(fèi)用；=3\*GB3③可適應(yīng)較小的負(fù)荷需求，融冰定量供冷，無需啟動主機(jī)；=4\*GB3④系統(tǒng)設(shè)備數(shù)量、種類多，控制要求復(fù)雜、需專人管理，維護(hù)工作量及費(fèi)用較高；=5\*GB3⑤需要占用較多的機(jī)房面積。2.4VRV系統(tǒng)的工作原理[2]及特點(diǎn)室內(nèi)溫度傳感器控制室內(nèi)制冷劑管道上的電子膨脹閥，通過制冷劑壓力的變化，對室外機(jī)的制冷壓縮機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速控制或改變壓縮機(jī)的運(yùn)行臺數(shù)、工作氣缸數(shù)、節(jié)流閥開度等，使系統(tǒng)的制冷劑流量變化，達(dá)到制冷或制熱量隨負(fù)荷變化的目的。該系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：=1\*GB3①設(shè)備少，系統(tǒng)簡單，不占用機(jī)房面積；=2\*GB3②運(yùn)轉(zhuǎn)節(jié)能，部分負(fù)荷的能耗特性比較突出；=3\*GB3③自動化程度高，運(yùn)行管理方便，維護(hù)簡單；=4\*GB3④系統(tǒng)運(yùn)行可靠性高，某個系統(tǒng)或某臺機(jī)組發(fā)生故障，不影響其他裝置正常運(yùn)行；=5\*GB3⑤一次投資較高，空氣凈化、加濕，以及大量使用新風(fēng)等比較困難。2.5方案一主要設(shè)備配置根據(jù)本工程特點(diǎn)，經(jīng)過綜合分析，推薦采用部分蓄冰模式的冰蓄冷系統(tǒng)，制冷、制冰雙工況主機(jī)和蓄冰設(shè)備為串聯(lián)方式，主機(jī)位于蓄冰設(shè)備的上游[3]。制冷機(jī)房設(shè)備配置：=1\*GB3①雙工況螺桿式冷水機(jī)組，空調(diào)/制冰工況制冷量956/622kW，N=200kW,2臺；=2\*GB3②導(dǎo)熱塑料儲冰盤管，標(biāo)準(zhǔn)儲冷量335RTh，8套；=3\*GB3③板式熱交換器，換熱量1510kW，2臺；=4\*GB3④乙二醇溶液泵，200m3/h，N=37kW，3臺；乙二醇補(bǔ)液泵，4m3/h，N=0.75kW，2臺；=5\*GB3⑤冷凍水泵，260m3/h，N=45kW，2臺；90m3/h，N=11kW，2臺；=6\*GB3⑥冷卻水泵，260m3/h，N=37kW，2臺；=7\*GB3⑦空調(diào)補(bǔ)水泵，3m3/h，N=3kW，2臺；=8\*GB3⑧乙二醇溶液箱、分水器、集水器、軟化水箱各1只；=9\*GB3⑨乙二醇定壓裝置、軟化水處理裝置各1套；=10\*GB3⑩冷卻塔，250m3/h，3臺。熱水鍋爐房設(shè)備配置：=1\*GB3①燃油真空熱水機(jī)組，供熱量1163Kw，2臺；=2\*GB3②室外儲油罐，15m3，1只；=3\*GB3③齒輪泵，N=1.5Kw，3臺；=4\*GB3④日用油箱，1m3，1只。方案一空調(diào)形式：大堂、會議中心、職工餐廳等大空間采用一次回風(fēng)的低速全空氣系統(tǒng)，標(biāo)準(zhǔn)層辦公室等個人空間采用風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)。冰蓄冷系統(tǒng)組成及流程圖見圖1。2.6方案二主要設(shè)備配置根據(jù)計(jì)算負(fù)荷，共配置VRV室外機(jī)39臺，其中20HP7臺，22HP2臺，24HP9臺，26HP9臺，30HP5臺，32HP1臺，48HP6臺。室外機(jī)總?cè)萘繛?104HP。根據(jù)房間大小相應(yīng)地配置規(guī)格不同的室內(nèi)機(jī)，室內(nèi)機(jī)以天花板卡式嵌入型（多向氣流式）為主。每套系統(tǒng)中室內(nèi)機(jī)與室外機(jī)的容量比為100%左右。新風(fēng)系統(tǒng)采用能量回收通風(fēng)系統(tǒng)（HRV系統(tǒng)）[4]。大樓共設(shè)風(fēng)量為2000m3/h的HRV（全熱交換器）223方案比較3.1初投資初投資包括設(shè)備費(fèi)、安裝費(fèi)（含材料費(fèi)），未包括變配電設(shè)備及土建費(fèi)用。其中方案一的初投資中還包括冰蓄冷自動控制系統(tǒng)及中央空調(diào)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的費(fèi)用。經(jīng)概算，方案一初投資為833萬元，方案二初投資為1121萬元。3.2年運(yùn)行費(fèi)年運(yùn)行費(fèi)包括電費(fèi)和燃料費(fèi)，未包括人工費(fèi)、維修費(fèi)、水費(fèi)、折舊費(fèi)等。3.2.1基本計(jì)算數(shù)據(jù)=1\*GB3①夏季空調(diào)年使用天數(shù)按140天計(jì)，冬季空調(diào)年使用天數(shù)按70天計(jì)；=2\*GB3②冰蓄冷峰谷電價(jià)：23:00~次日7:00，11:00~13:00，0.3元/kWh；7:00~11:00，13:00~23:00，0.879元/kWh；=3\*GB3③常規(guī)空調(diào)電價(jià)：0.879元/kWh；=4\*GB3④0#柴油價(jià)：3000元/噸。3.2.2計(jì)算結(jié)果經(jīng)計(jì)算，方案一年運(yùn)行費(fèi)為104萬元，方案二年運(yùn)行費(fèi)為110萬元。3.3占用機(jī)房面積方案一需占用地下室面積約400m23.4使用壽命原裝進(jìn)口的VRV系統(tǒng)，其無大故障運(yùn)行時(shí)間可達(dá)15年以上；冰蓄冷系統(tǒng)螺桿式主機(jī)壽命為8~14年，管道及末端設(shè)備的使用壽命一般為5~8年。3.5維護(hù)管理方案一系統(tǒng)組成及運(yùn)行工況較復(fù)雜，需配備專門的管理人員，且日常維護(hù)工作量較大；方案二系統(tǒng)簡單，運(yùn)行可靠，自動化程度高，無須專人管理。3.6兩方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較匯總（見表1）表1兩方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較匯總表序號比較項(xiàng)目方案一方案二1初投資833萬元1121萬元2年運(yùn)行費(fèi)104萬元110萬元3占用機(jī)房面積400不占用室內(nèi)面積4使用壽命稍短長5維護(hù)管理復(fù)雜簡單通過以上分析比較可以看出，初投資方面，方案二比方案一要高出約35%，但方案二設(shè)備均為進(jìn)口產(chǎn)品，方案一除主機(jī)、水泵等主要設(shè)備為合資產(chǎn)品外，其余均選用國產(chǎn)設(shè)備，方案一設(shè)備檔次較高。年運(yùn)行費(fèi)方面，方案一略低，但二者差別不大，如果考慮人工費(fèi)及維修費(fèi)等，方案一將更接近甚至超過方案二。另外，方案一需占用較大的地下室面積，若采用方案二，機(jī)房改為汽車庫，可增加約10個停車位，對業(yè)主來說潛在收益較大。在使用壽命、維護(hù)管理方面，方案二優(yōu)于方案一。大廈業(yè)主對空調(diào)方案的選擇非常慎重，特意邀請了幾位設(shè)計(jì)院的暖通專家，就我院推薦的方案進(jìn)行了咨詢論證。會上，兩種方案都得到了一定程度的支持。最后，業(yè)主經(jīng)過權(quán)衡，選擇了方案二，并決定采用日本大金公司新推出的VRV=2\*ROMANII系統(tǒng)。VRV=2\*ROMANII與VRV相比，具有更安靜的運(yùn)轉(zhuǎn)音，更小的體積，更美觀的設(shè)計(jì)和更簡單的安裝與維護(hù)，同時(shí)又具有更高的COP值和更好的節(jié)能效果[5]。為方便集中管理，業(yè)主還選用了該公司的IntelligentmanagerECO21智能化管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了整個大樓各樓層空調(diào)系統(tǒng)的一體化控制與管理。4本工程空調(diào)設(shè)計(jì)中的幾個問題4.1VRV=2\*ROMANII室外機(jī)的布置為最大限度地減少室內(nèi)外機(jī)之間的垂直高差及配管長度，本工程室外機(jī)分三處設(shè)置，分別是裙房屋頂（標(biāo)高12.600m）、二十一層露臺（標(biāo)高73.800m）、，主樓屋頂（標(biāo)高84.600m），室外機(jī)與室內(nèi)機(jī)之間最大水平落差分別為36米（室外機(jī)高于室內(nèi)機(jī)時(shí)）和25米（室外機(jī)低于室內(nèi)機(jī)時(shí)），與廠家技術(shù)資料規(guī)定的極限值(室外機(jī)高于室內(nèi)機(jī)時(shí)為50米，室外機(jī)低于室內(nèi)機(jī)時(shí)4.2新風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)VRV系統(tǒng)的新風(fēng)設(shè)計(jì)是一個不容忽視的問題。本工程主體建筑立面為玻璃幕墻，可開啟外窗面積不大，室內(nèi)空間相對比較封閉，因此新風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)尤顯重要。本工程采用分層設(shè)置的HRV供給新風(fēng)。HRV具有新風(fēng)和節(jié)能的二重優(yōu)勢，該系統(tǒng)在向房間補(bǔ)充新風(fēng)的同時(shí)，回收了空氣的全熱，其效率可達(dá)60%~70%，與HRV聯(lián)合運(yùn)行的VRV空調(diào)系統(tǒng)可比常規(guī)新風(fēng)系統(tǒng)節(jié)約28%的能量[4]。大廈標(biāo)準(zhǔn)層（五~二十三層）每層設(shè)一臺風(fēng)量為2000m3/h的HRV，并設(shè)置了新風(fēng)豎井，通過兩臺送風(fēng)機(jī)（風(fēng)量分別為11000m3/h，25000m3/h）提供新風(fēng)。借助大樓的控制系統(tǒng)，可以根據(jù)HRV開啟的臺數(shù)，對送風(fēng)機(jī)的開啟臺數(shù)進(jìn)行控制，有效地節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用。為保證新風(fēng)品質(zhì)，防止新風(fēng)產(chǎn)生途徑污染。土建新風(fēng)豎井內(nèi)設(shè)金屬風(fēng)管。新風(fēng)機(jī)入口設(shè)初效過濾器，以提高新風(fēng)品質(zhì)，也有利于保證HRV的效率，延長其使用壽命。HRV5結(jié)語VRV系統(tǒng)以其高效節(jié)能，控制先進(jìn)，管理方便，使用靈活，不占用機(jī)房面積，易于計(jì)量計(jì)費(fèi)等特點(diǎn)，受到了本工程業(yè)主的青睞。不過我們也應(yīng)當(dāng)清楚地看到，該系統(tǒng)尚存在著一次投資較高，室內(nèi)空氣品質(zhì)不夠理想等缺點(diǎn)。當(dāng)應(yīng)用于大型建筑時(shí)，因室內(nèi)外機(jī)高差的增加以及制冷劑管道長度的增加而導(dǎo)致的能量比下降也是值得注意的問題。相對于冰蓄冷系統(tǒng)而言，其變壓器配電容量與配電設(shè)施費(fèi)也增加不少。冰蓄冷系統(tǒng)對用戶最大的吸引力在于可以利用低價(jià)的谷電節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用，使用戶獲得長期的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，冰蓄冷系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)大溫差低溫送風(fēng)系統(tǒng)，提高室內(nèi)空氣品質(zhì)，其削峰填谷的社會效益也是顯著的。但由于系統(tǒng)組成及運(yùn)行工況都比較復(fù)雜，而運(yùn)行工況合理與否直接關(guān)系到使用者的經(jīng)濟(jì)效益，這就在一定程度上制約了冰蓄冷系統(tǒng)的推廣應(yīng)用。相信隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，控制手段和設(shè)備的進(jìn)一步完善，以及冰蓄冷系統(tǒng)與低溫送風(fēng)技術(shù)