淺談現(xiàn)代辦公寫字樓暖通空調(diào)節(jié)能設(shè)計(jì)

摘要：暖通空調(diào)節(jié)能設(shè)計(jì)是整個(gè)暖通空調(diào)系統(tǒng)生命周期中最為關(guān)鍵的一環(huán)，是后續(xù)工作順利進(jìn)行的重要保障。如何對(duì)暖通空調(diào)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行科學(xué)的比較和優(yōu)選，是暖通空調(diào)設(shè)計(jì)人員在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中經(jīng)常遇到的一個(gè)重要技術(shù)難題。本文針對(duì)深圳某辦公寫字樓暖通空調(diào)工程節(jié)能設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討，以供參考。

    1 工程概況及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

    1.1 工程概況

    某辦公樓寫字樓位于廣東深圳,建筑面積3027㎡，是一幢綜合辦公寫字樓,建筑總高度21.37m。地下一層為制冷機(jī)房及儲(chǔ)藏間、柴油發(fā)電機(jī)房等；地上一層為大堂、傳達(dá)及辦公房；二層以上為大小會(huì)議及辦公房等。

    1.2 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

    ①室外設(shè)計(jì)參數(shù)

    該工程采用的室外設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表1。

    表1 空調(diào)系統(tǒng)室外設(shè)計(jì)參數(shù)

    ② 室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)

    該工程采用的室外設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表2。

    表2 室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)

    ③ 主要冷負(fù)荷指標(biāo)

    辦公室冷負(fù)荷指標(biāo)取240W/㎡；會(huì)議室冷負(fù)荷指標(biāo)取250 W/㎡。

    2 冷熱源系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)

    設(shè)備方案選擇論證因?yàn)橹评湎到y(tǒng)的冷負(fù)荷小于 580KW,所以只考慮選用風(fēng)冷式冷水機(jī)組制冷機(jī)組。風(fēng)冷式冷水機(jī)組是以空氣為冷（熱）介質(zhì)，作為冷（熱）源兼用型的一體化中央空調(diào)設(shè)備。風(fēng)冷式冷(熱) 水機(jī)組分為單冷型和熱泵型，其中熱泵型風(fēng)冷冷（熱）水機(jī)組 集制冷、制熱功能于一體、即可供冷，又可供熱，能實(shí)現(xiàn)夏季降溫，冬季采暖，一機(jī)多用。因此，風(fēng)冷熱泵機(jī)組通常是既無(wú)供熱鍋爐、又無(wú)供熱熱網(wǎng)或其它穩(wěn)定 可靠熱源，卻又要求全年空調(diào)的暖通工程設(shè)計(jì)中優(yōu)先選用的方案，該機(jī)組可與風(fēng)機(jī)盤管或柜式、吊頂式空氣處理機(jī)以及新風(fēng)機(jī)組一起組成半集中式空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，具 有風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)的諸多優(yōu)點(diǎn)，布置靈活，外形美觀、節(jié)省建筑空間、調(diào)節(jié)方便，可以單獨(dú)停、開(kāi)而不影響其它房間，運(yùn)行噪聲低等特點(diǎn)。風(fēng)冷式冷(熱)水機(jī)組省去 了冷卻水系統(tǒng)所必不可少的冷卻塔、水泵、鍋爐及相應(yīng)的管道系統(tǒng)等許多輔件，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝空間省、維護(hù)管理方便且又節(jié)約能源，避免了水質(zhì)過(guò)差的地區(qū)所 造成的冷凝器結(jié)垢，水管堵塞等現(xiàn)象，同時(shí)還節(jié)約了水資源。

    3 空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)

    3.1 帶全熱交換器新風(fēng)機(jī)組

    空調(diào)系統(tǒng)采用全熱交換器以后，可以明顯降低整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的耗電量，當(dāng)全熱交換器的全熱交換效率達(dá)到75%時(shí)，空調(diào)系統(tǒng)的總能耗平均可以減少25%～30%，節(jié)能效果十分明顯。

    在我國(guó)， 按照《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50189- 2005）的5.3.14，即建筑物內(nèi)設(shè)有集中排風(fēng)系統(tǒng)且符合下列條件之一時(shí)，宜設(shè)置排風(fēng)熱回收裝置。排風(fēng)熱回收裝置（全熱和顯熱）的額定熱回收效率不應(yīng)低于60%：

    （1）送風(fēng)量大于或等于3000m3/h 的直流式空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，且新風(fēng)與排風(fēng)的溫度差大于或等于8℃；

    （2）設(shè)計(jì)新風(fēng)量大于或等于4000m3/h 的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，且新風(fēng)與排風(fēng)的溫度差大于或等于8℃；

    （3）設(shè)置獨(dú)立新風(fēng)和排風(fēng)的系統(tǒng)。因此本工程采用全熱交換器進(jìn)行排風(fēng)熱回收，取消獨(dú)立的排風(fēng)系統(tǒng)，同時(shí)本工程將全熱交換器與新風(fēng)機(jī)組組合為一臺(tái)帶熱回收裝 置的新風(fēng)機(jī)組（即全熱交換器新風(fēng)機(jī)組），解決了全熱交換器體積過(guò)大、不易布置的難題，高效節(jié)能而且低噪，從而全面降低建筑能耗。另外本工程選用的全熱交換 器新風(fēng)機(jī)組采用高分子復(fù)合膜（國(guó)際上最先進(jìn)的全熱交換器的材料）作為熱質(zhì)交換材料，熱交換效率可達(dá)73%。

    3.2 無(wú)級(jí)調(diào)速無(wú)刷直流風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組

    本工程采用無(wú)級(jí)調(diào)速無(wú)刷直流風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組，其主要特點(diǎn)是采用無(wú)刷直流永磁電機(jī)，同時(shí)配備自動(dòng)控制裝置，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組的無(wú)級(jí)調(diào)速（普通溫控器為三檔調(diào) 速）。電機(jī)為單相220V 輸入，直流運(yùn)行，本工程選用產(chǎn)品國(guó)家檢測(cè)報(bào)告顯示，該機(jī)組在高速運(yùn)行時(shí)，較國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的耗電量低30%～50%，低速（50%轉(zhuǎn)速）時(shí)，較國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 的耗電量低75%～90%，節(jié)能效果極為明顯。

    目前風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組仍然是中國(guó)中央空調(diào)系統(tǒng)使用最廣的產(chǎn)品。目前國(guó)內(nèi)風(fēng)機(jī)盤管一年的產(chǎn)量基本保持在100 萬(wàn)臺(tái)左右，如果按每臺(tái)平均耗電120W 計(jì)算，一年平均運(yùn)行100d，每天12h，一年僅風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組將消耗電量14 億4 千萬(wàn)kWh。若考慮采用該節(jié)能產(chǎn)品，則年耗電量至少可減少一半，即7億2千萬(wàn)kWh，折算為二氧化碳的排放量約為71784t。

    3.3 地板送風(fēng)變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)

    3.3.1 地板送風(fēng)系統(tǒng)類型簡(jiǎn)介

    目前地板送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)有三種形式：

    （1）有壓地板送風(fēng)，如圖1 所示。送風(fēng)方式：部分室內(nèi)回風(fēng)與空調(diào)機(jī)組處理過(guò)的空氣先混合，然后通過(guò)內(nèi)走廊下部的主風(fēng)管送到各個(gè)房間架空地板入口，通過(guò)地面旋流風(fēng)口送出。

    圖1 有壓地板送風(fēng)

    1-空調(diào)機(jī)組 2-新風(fēng) 3-送風(fēng) 4-樓板 5-周邊區(qū)隔板6-風(fēng)機(jī)動(dòng)力裝置7-被動(dòng)送風(fēng)口 8-散熱器 9-回風(fēng)口 10-吊頂11、12-回風(fēng) 13-排風(fēng)

    （2）無(wú)壓地板送風(fēng)，如圖2 所示。送風(fēng)方式：空調(diào)機(jī)組處理過(guò)的空氣通過(guò)內(nèi)走廊下部的主風(fēng)管送到各個(gè)房間架空地板入口，室內(nèi)部分空氣通過(guò)二次回風(fēng)口進(jìn)入變風(fēng)量風(fēng)機(jī)盒（末端動(dòng)力裝置）與通過(guò)架空地板下部進(jìn)入的冷風(fēng)混合后由地板送風(fēng)口送出。

    圖2 無(wú)壓地板送風(fēng)

    1-空調(diào)機(jī)組2-新風(fēng) 3-送風(fēng) 4-樓板 5-周邊區(qū)隔板6-FBVAV BOX 7-送風(fēng)口 8-一個(gè)人控制FBVAV BOX 9-隔板送風(fēng)FBVAV BOX 10-隔板送風(fēng)口 11-溫控器控制 FBVAV BOX 12-回風(fēng)口 13-吊頂 14-誘導(dǎo)回風(fēng)抵押15-回風(fēng)抵押16-排風(fēng)

    （3）風(fēng)道地板送風(fēng)（由于一次投資過(guò)高，已經(jīng)很少使用）。

    3.3.2 工程系統(tǒng)介紹

    本工程采用無(wú)壓地板送風(fēng)變風(fēng)量系統(tǒng)，如圖3 所示，且采用動(dòng)力型變風(fēng)量末端裝置，這種系統(tǒng)可以由使用者通過(guò)桌面或墻面上的溫控器任意調(diào)節(jié)。末端裝置由于安裝在單塊地板上可以隨意變換位置，突顯人性化 方案，且動(dòng)力型變風(fēng)量末端裝置采用的是無(wú)級(jí)調(diào)速無(wú)刷直流電機(jī)，其效率高、調(diào)節(jié)性能好、節(jié)能效果明顯。室外新風(fēng)通過(guò)全熱交換器新風(fēng)機(jī)組進(jìn)行排風(fēng)熱回收后與空 調(diào)柜機(jī)送風(fēng)一起送至地板架空內(nèi)，地板下布置末端動(dòng)力裝置（變風(fēng)量風(fēng)機(jī)盒），變風(fēng)量風(fēng)機(jī)盒將地板架空，內(nèi)空氣通過(guò)旋流風(fēng)口送至人員工作區(qū)。

    圖3 送風(fēng)系統(tǒng)示意圖

    控制系統(tǒng)采用總風(fēng)量控制法。用戶在室內(nèi)溫控器上輸入設(shè)定溫度。室內(nèi)溫控器檢測(cè)室內(nèi)溫度，與設(shè)定溫度進(jìn)行比較，當(dāng)檢測(cè)溫度與設(shè)定溫度有差值時(shí)，溫控器改變變 風(fēng)量風(fēng)機(jī)盒風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)送入室內(nèi)的風(fēng)量，直到室內(nèi)溫度接近設(shè)定溫度為止。隨著室內(nèi)溫度接近設(shè)定溫度，變風(fēng)量末端裝置的風(fēng)機(jī)逐漸轉(zhuǎn)為低速運(yùn)轉(zhuǎn)。室內(nèi)溫控 器在調(diào)節(jié)變風(fēng)量風(fēng)機(jī)盒風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的同時(shí)，通過(guò)雙絞線，以串行通訊的方式（通訊協(xié)議為RS485 協(xié)議），將信號(hào)傳入系統(tǒng)控制器。系統(tǒng)控制器通過(guò)RS485 總線對(duì)本單元內(nèi)各溫度控制器的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并計(jì)算出本單元所需總風(fēng)量，然后通過(guò)變頻器調(diào)節(jié)空調(diào)機(jī)組風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，使空調(diào)機(jī)組的總風(fēng)量等于變風(fēng)量末端裝置的 風(fēng)量之和，達(dá)到變風(fēng)量和控制房間溫度的目的。

    4 結(jié)束語(yǔ)

    綜上所述,空調(diào)節(jié)能是一個(gè)系統(tǒng)工程，需要設(shè)計(jì)和施工安裝、材料采購(gòu)等多方面的結(jié)合才能體現(xiàn)節(jié)能的效果，作為暖通空調(diào)工程的開(kāi)端，設(shè)計(jì)人員在空調(diào)節(jié)能設(shè)計(jì)的實(shí)踐工作需要不斷的學(xué)習(xí)和掌握新的空調(diào)節(jié)能技術(shù)，為國(guó)家的節(jié)能減排戰(zhàn)略做出貢獻(xiàn)。