大厦空调方案的选择.doc

某大厦空调方案的选择摘 要：简要介绍了冰蓄冷系统及VRV空调系统的工作原理及特点，根据工程特点和业主要求，推荐了两种空调方案，给出了其主要设备及系统组成，并对两方案的初投资、运行费、占用面积、使用寿命、维护管理等进行了比较。对该工程设计中的几个问题，如VRV室外机的布置，新风系统的设计等作了说明。最后，就两种空调系统的应用前景作了展望。关键词：冰蓄冷 VRV系统 空调方案 比较 新风The Selection of Air Conditioning Scheme for a BuildingAbstract: Briefly presents the working principle and the characteristics of ice storage system and VRV air conditioning system. According to the feature of the project and the requirement of the owner, recommends two air conditioning schemes for the building, proffers the main equipment configuration and structure of two schemes. Compares two schemes in initial investment, operating cost, occupied space, service life and maintenance management. The following questions about the air conditioning design of the building are also simply introduced: the arrangement of outdoor units, the design of fresh air system. Finally, the application future prospect of the two systems is predicted.Keywords: ice storage VRV system air conditioning scheme comparison fresh air 0 引言 办公建筑可以采用的空调方案很多。VRV系统与冰蓄冷系统作为上世纪九十年代在我国兴起的空调技术，以其各自优于常规空调系统的特点，在各类建筑尤其是办公建筑中正得到越来越广泛的应用。二者相比究竟各有何优势，工程设计中如何选择，本文以实际工程为例，对二者进行了技术经济比较，希望对工程设计中合理选择空调方案有所帮助。1 工程概况浙江畜产大厦位于杭州市滨江区CBD的集团总部区块，是一幢以办公为主的现代化、智能化建筑，总建筑面积33845m2，地上23层，地下2层，建筑总高度95.1米。其中地下二层为汽车库、消防水池、水泵房等；地下一层为汽车库、自行车库、变配电房等；地上一二层为大堂、营业用房；三层为职工餐厅及厨房；四层为多功能厅、会议中心、健身房；五二十三层为办公用房；屋顶为电梯机房、水箱间等。该工程于2004年11月竣工并投入使用。2 空调方案介绍2.1大楼空调负荷、使用特点及业主要求根据计算，大厦夏季设计最大冷负荷为3110kW，冬季热负荷为2160kW。该大厦虽属一个业主，且使用功能比较单一，但由于使用者为集团公司内众多子公司，有不少子公司从事外贸业务，其上下班时间不限于朝九晚五，各子公司上下班时间差异较大，因此有别于一般的办公楼，空调负荷具有全天性及明显的不均衡性等特点。大厦业主对空调系统的选用，在设计初期就提出了比较明确的要求：采用先进、可靠、高效节能的空调系统，且便于统一管理；部分负荷效率要高，最好能做到分层开机；要能比较准确地对各使用单位进行计量计费；产品设备要有一定的档次，可以提升物业水平和公司形象。2.2方案提出根据本工程的特点，结合业主提出的要求，我院在综合比较多个方案的基础上，推荐了以下两个方案：方案一：以冰蓄冷+燃油热水锅炉为冷热源的集中空调系统；方案二：分层设置的变制冷流量空调系统（VRV系统）。 2.3冰蓄冷空调系统的工作原理1及特点制冷机组在夜间电力低谷时段运行，将冷量贮存在蓄冰装置中，白天用电高峰时段，用贮存的冷量来供应全部或部分空调负荷，少开或不开制冷机。该系统具有以下特点：减少冷水机组容量，降低主机的一次性投资及相应的配电设施费用；充分利用夜间低谷便宜的电力，降低空调运行费用；可适应较小的负荷需求，融冰定量供冷，无需启动主机；系统设备数量、种类多，控制要求复杂、需专人管理，维护工作量及费用较高；需要占用较多的机房面积。2.4 VRV系统的工作原理2及特点 室内温度传感器控制室内制冷剂管道上的电子膨胀阀，通过制冷剂压力的变化，对室外机的制冷压缩机进行变频调速控制或改变压缩机的运行台数、工作气缸数、节流阀开度等，使系统的制冷剂流量变化，达到制冷或制热量随负荷变化的目的。该系统具有以下特点：设备少，系统简单，不占用机房面积；运转节能，部分负荷的能耗特性比较突出；自动化程度高，运行管理方便，维护简单；系统运行可靠性高，某个系统或某台机组发生故障，不影响其他装置正常运行；一次投资较高，空气净化、加湿，以及大量使用新风等比较困难。2.5 方案一主要设备配置根据本工程特点，经过综合分析，推荐采用部分蓄冰模式的冰蓄冷系统，制冷、制冰双工况主机和蓄冰设备为串联方式，主机位于蓄冰设备的上游3。制冷机房设备配置：双工况螺杆式冷水机组，空调/制冰工况制冷量956/622kW，N=200kW,2台；导热塑料储冰盘管，标准储冷量335RTh，8套；板式热交换器，换热量1510kW，2台；乙二醇溶液泵，200m3/h，N=37kW，3台；乙二醇补液泵，4m3/h，N=0.75kW，2台；冷冻水泵，260m3/h，N=45kW，2台；90m3/h，N=11kW，2台；冷却水泵，260m3/h，N=37kW，2台； 空调补水泵，3m3/h，N=3kW，2台； 乙二醇溶液箱、分水器、集水器、软化水箱各1只； 乙二醇定压装置、软化水处理装置各1套； 冷却塔，250m3/h，3台。热水锅炉房设备配置：燃油真空热水机组，供热量1163Kw，2台；室外储油罐，15 m3，1只；齿轮泵，N=1.5Kw，3台；日用油箱，1 m3，1只。方案一空调形式：大堂、会议中心、职工餐厅等大空间采用一次回风的低速全空气系统，标准层办公室等个人空间采用风机盘管加新风系统。冰蓄冷系统组成及流程图见图1。2.6 方案二主要设备配置根据计算负荷，共配置VRV室外机39台，其中20HP7台，22HP2台，24HP9台，26HP9台，30HP5台，32HP1台，48HP6台。室外机总容量为1104HP。根据房间大小相应地配置规格不同的室内机，室内机以天花板卡式嵌入型（多向气流式）为主。每套系统中室内机与室外机的容量比为100%左右。新风系统采用能量回收通风系统（HRV系统）4。大楼共设风量为2000m3/h的HRV（全热交换器）22台。3 方案比较3.1 初投资初投资包括设备费、安装费（含材料费），未包括变配电设备及土建费用。其中方案一的初投资中还包括冰蓄冷自动控制系统及中央空调计费系统的费用。经概算，方案一初投资为833万元，方案二初投资为1121万元。3.2 年运行费年运行费包括电费和燃料费，未包括人工费、维修费、水费、折旧费等。3.2.1 基本计算数据夏季空调年使用天数按140天计，冬季空调年使用天数按70天计；冰蓄冷峰谷电价：23:00次日7:00，11:0013:00，0.3元/kWh； 7:0011:00，13:0023:00，0.879元/kWh；常规空调电价：0.879元/kWh；0#柴油价：3000元/吨。3.2.2计算结果经计算，方案一年运行费为104万元，方案二年运行费为110万元。3.3占用机房面积方案一需占用地下室面积约400m2（包括制冷机房及热水锅炉房），此外，锅炉房设于地下室，尚存在防火等安全问题。方案二中室外机设于室外，不占用地下室面积。3.4 使用寿命原装进口的VRV系统，其无大故障运行时间可达15年以上；冰蓄冷系统螺杆式主机寿命为814年，管道及末端设备的使用寿命一般为58年。3.5 维护管理方案一系统组成及运行工况较复杂，需配备专门的管理人员，且日常维护工作量较大；方案二系统简单，运行可靠，自动化程度高，无须专人管理。 3.6 两方案技术经济分析比较汇总（见表1）表1两方案技术经济分析比较汇总表序号比较项目方案一方案二1初投资833万元1121万元2年运行费104万元110万元3占用机房面积400m2不占用室内面积4使用寿命稍短长5维护管理复杂简单通过以上分析比较可以看出，初投资方面，方案二比方案一要高出约35%，但方案二设备均为进口产品，方案一除主机、水泵等主要设备为合资产品外，其余均选用国产设备，方案一设备档次较高。年运行费方面，方案一略低，但二者差别不大，如果考虑人工费及维修费等，方案一将更接近甚至超过方案二。另外，方案一需占用较大的地下室面积，若采用方案二，机房改为汽车库，可增加约10个停车位，对业主来说潜在收益较大。在使用寿命、维护管理方面，方案二优于方案一。 大厦业主对空调方案的选择非常慎重，特意邀请了几位设计院的暖通专家，就我院推荐的方案进行了咨询论证。会上，两种方案都得到了一定程度的支持。最后，业主经过权衡，选择了方案二，并决定采用日本大金公司新推出的VRVII系统。 VRVII与VRV相比，具有更安静的运转音，更小的体积，更美观的设计和更简单的安装与维护，同时又具有更高的COP值和更好的节能效果5。为方便集中管理，业主还选用了该公司的Intelligent managerECO21智能化管理系统，实现了整个大楼各楼层空调系统的一体化控制与管理。4 本工程空调设计中的几个问题4.1 VRVII室外机的布置 为最大限度地减少室内外机之间的垂直高差及配管长度，本工程室外机分三处设置，分别是裙房屋顶（标高12.600m）、二十一层露台（标高73.800m）、，主楼屋顶（标高84.600m），室外机与室内机之间最大水平落差分别为36米（室外机高于室内机时）和25米（室外机低于室内机时），与厂家技术资料规定的极限值(室外机高于室内机时为50米，室外机低于室内机时40米)相比均有一定的余量。4.2 新风系统设计 VRV系统的新风设计是一个不容忽视的问题。本工程主体建筑立面为玻璃幕墙，可开启外窗面积不大，室内空间相对比较封闭，因此新风系统设计尤显重要。 本工程采用分层设置的HRV供给新风。HRV具有新风和节能的二重优势，该系统在向房间补充新风的同时，回收了空气的全热，其效率可达60%70%，与HRV联合运行的VRV空调系统可比常规新风系统节约28%的能量4。大厦标准层（五二十三层）每层设一台风量为2000m3/h的HRV，并设置了新风竖井，通过两台送风机（风量分别为11000m3/h，25000m3/h）提供新风。借助大楼的控制系统，可以根据HRV开启的台数，对送风机的开启台数进行控制，有效地节省运行费用。为保证新风品质，防止新风产生途径污染。土建新风竖井内设金属风管。新风机入口设初效过滤器，以提高新风品质，也有利于保证HRV的效率，延长其使用寿命。HRV既可以通过室内机遥控器与室内机同时开/关，也可以在不使用空调时，独立运转，通过换气改善室内空气品质。 5 结语 VRV系统以其高效节能，控制先进，管理方便，使用灵活，不占用机房面积，易于计量计费等特点，受到了本工程业主的青睐。不过我们也应当清楚地看到，该系统尚存在着一次投资较高，室内空气品质不够理想等缺点。当应用于大型建筑时，因室内外机高差的增加以及制冷剂管道长度的增加而导致的能量比下降也是值得注意的问题。相对于冰蓄冷系统而言，其变压器配电容量与配电设施费也增加不少。冰蓄冷系统对用户最大的吸引力在于可以利用低价的谷电节省运行费用，使用户获得长期的经济效益。同时，冰蓄冷系统可实现大温差低温送风系统，提高室内空气品质，其削峰填谷的社会效益也是显著的。但由于系统组成及运行工况都比较复杂，而运行工况合理与否直接关系到使用者的经济效益，这就在一定程度上制约了冰蓄冷系统的推广应用。相信随着计算机技术的发展，控制手段和设备的进一步完善，以及冰蓄冷系统与低温送风技术和变频技术的恰当结合，冰蓄冷系统的优越性将更大限度地显现出来。参考文献1 严德隆，张维君,空调蓄冷应用技术M.北京:中国建筑工业出版社,19972 采暖通风与空气调节设计规范S(GB50019-2003)3 张明宏，路鹏飞，赵秉文.智能化办公大楼冰蓄冷空调适用模式研究J.建筑热能通风空调，2002，21(2):2728.4 邓峥，李强民,HRV空调器的特性及应用J.建筑热能通风空调，1999，18(2):20225 DAIKIN VRVII SYSTEM智能化中央空调系统技术资料Z.2003