暖通空调系统的节能工程设计

暖通空调系统的节能工程设计

祁连山徐海涛

浙江省工业设备安装集团有限公司浙江杭州310000

摘要：随着市场经济体制的逐步建立和发展，使得空调系统应用环境也不断延伸，大量运用在工业民用项目中空调系统的设计有了很大的进步，其应用技术要求也在不断提高。而过快的发展也使得工程设计、施工压力骤增，随之也产生了各种问题需要发现解决。本文主要从暖通空调系统的节能工程设计方面进行探讨。

本文重点以浙江省宁波市一幢综合体大楼的暖通节能工程设计为典型，介绍了该工程以地源热泵为冷、热源，温湿度独立控制的空调方式、地道风及地下车库固态能的应用等节能措施。

关键词：暖通；空调系统；节能工程；设计

第1章绪论

随着我国国民经济的迅速发展，能源和环境问题日益尖锐，城市化的飞速发展和人们生活水平的提高，建筑能耗在总能耗中所占的比例越来越大，在发达国家已达到40%，建筑能耗主要包括建筑物在采暖、通风、空调、照明、电器和热水供应等需求方面的能耗，用于暖通空调的能耗又占建筑能耗的30%～50%，且在逐年上升。为了维持建筑物内部空气环境适宜的温湿度，现代建筑中通常采用设置暖通空调系统来保证这一需求，而所消耗的能量即为暖通空调系统的能耗。这部分能耗中包括建筑物冷热负荷引起的能耗、新风负荷引起的能耗及输送设备(风机和水泵)的能耗。影响暖通空调系统能耗的主要因素有室外气候条件、室内设计标准、围护结构特征、室内人员及设备照明的状况以及新风系统的设置等。暖通空调系统的能耗还有几个特点表现在：第一，系统的设计、选型、运行管理的不合理将会降低能量使用效率。第二，维持室内空气环境所需的冷热能量品位较低且有季节性。这就使在具备条件的情况下有可能利用天然能源来满足要求，如太阳能、地热能、废热、浅层土壤蓄热等。第三，暖通空调系统涉及到的冷热量的处理通常以交换形式处理。这就可以采用冷热量回收的措施来减少系统的能耗，有效利用能量。

本文以浙江省宁波市一幢综合体大楼的暖通节能工程设计为典型，介绍了该工程以地源热泵为冷、热源，温湿度独立控制的空调方式、地道风及地下车库固态能的应用等节能措施。

第2章工程概况

该综合体大楼总建筑面积170138平方米（其中地上总建筑面积126418平方米），由20层酒店式精装公寓、25层甲级写字楼和40层超五星酒店和酒店式精装公寓、5层裙房和4层地下室组成。为一类高层公共建筑。地下一至四层为汽车库和各类机房，裙房一至五层为大堂、酒店餐饮、会议室和商场。六层为SPA馆、桑拿和游泳池。三座塔楼分别为20层酒店式精装公寓、25层甲级写字楼和40层超五星酒店客房。酒店楼耗能一般较大，节能减排，建设低碳建筑是本次设计的重点及任务。

浙江省宁波市全年平均气温16.6℃，年日照时数为1850小时，太阳能资源较丰富。太阳能可全年为该建筑物的办公、娱乐、餐饮部分提供卫生热水和游泳池池水加热。同时采用地源热泵系统，当太阳能不足时，地源热泵为辅助能源，100%备用。

第3章工程节能系统

3.1冷热源系统

本工程采用地源热泵系统，地埋管布置在建筑物基础以下。酒店区域的空调负荷由地源热泵设备负担，同时利用酒店内区供冷的热量，采用热泵系统，作为太阳能热水系统的一个备用热源。地源热泵系统提供酒店区域除新风负荷和湿负荷之外的显热负荷和餐厅会议等的空调负荷，酒店区域的新风负荷和湿负荷（潜热负荷）由末端的溶液调湿新风机组承担。空调冷、热源原理见图1。

酒店部分采用顶棚辐射系统供冷和供热，配置两台热泵机组L-1、L-2；餐厅和会议室部分采用全空气空调系统，配置两台热泵机组L-3、L-4。在夏季夜间，开启设备L-2向办公辐射外区供冷；夏季日间，酒店区域内外分区均需要供冷，内外区供回水系统同时供应。开启设备L-1、L-2向酒店区供冷，开启设备L-3、L-4向餐厅、会议室全空气系统供冷；在冬季夜间，开启设备L-2向酒店辐射外区供热，由于酒店外区需热量小，设备L-2可以分出一部分热量制备卫生热水；冬季日间，由于酒店区域内区需要供冷，外区需要供热，内外区供回水系统分别供应。开启设备L-1向办公部分供热，开启设备L-2向内区供冷，开启设备L-3、L-4向餐厅、会议室全空气系统供热。设备L-2可以回收冷凝热制备卫生热水，也可以回收冷凝热向办公外区供热。

3.2空调系统

酒店区域的空调房间采用温、湿度独立控制空调系统，采用辐射供冷暖加独立新风空气调节的系统形式。温、湿度分开处理，房间内潜热负荷由独立新风处理机组（热泵式溶液调湿新风机组）负担，通过溶液除湿后的新风可带走室内的湿负荷，房间内显热负荷由楼板辐射供冷暖系统负责处理，不足处由新风处理机组承担。温、湿度独立控制空调系统i-d图见图2～图4。

辐射供冷暖系统的盘管设置在楼板内或者建筑垫层内。供回水温度夏季采用18～21℃高温冷媒水，冬季采用30～33℃低温热媒水。新风处理机组冬季送风温度15℃，夏季送风温度20℃。送风口和排风口均设置在房间的顶部。送风口沿内、外区墙体或结构柱体均匀设置，排风口集中设置。送风机和排风机单独设置，均为变频风机。在初夏和过渡节可以实现内区直流空调系统运行，加强内区自然通风。热泵式溶液调湿新风机组集中设置在每一层的空调机房内，担负同层的酒店区域。在地下三层设有新风空调箱，空调箱将经过地道降温或升温的室外新风进行冷热处理，再送至每层空调机房。由于土壤的隔热性能，土壤一年四季的温度变化幅度均小于外界的气温。利用外界空气和土壤的温差，将室外空气通过地道进行换热，对空气流进行夏季降温或冬季升温，从而达到节能目的。

会议室和餐厅等采用带热回收段的舒适性全空气调节系统。夏季采用7～12℃冷媒水，冬季采用55～50℃热媒水。将地下汽车库的固态能量用于餐厅新风的预热和预冷。全空气空调系统的排风回送到地下车库，提供地下车库冬季所需热量。在车库侧采风管及空调房间回风管上设温度传感器，当车库温度高于空调房间回风温度时，开启回风管路上电动风阀，关闭车库侧采风及排风管上电动风阀和风机（风机与风阀联动）对室内回风全热回收。当车库温度低于空调房间回风温度时，关闭回风管上电动风阀，开启回风管接至车库管路上电动风阀和排风机（风机与风阀联动）向车库排风。同时开启车库采风管道上电动风阀，引入车库风进行全热回收。新风的采集来自地道风，减少新风处理的能耗，在初夏和过渡季节可转换为全新风节能工况为餐厅通风。

参考文献

[1]潘云钢,高层民用建筑空调设计[M].北京：中国建筑工业出版社,2004.