成都市某高層建筑水環多聯空調系統設計

【摘要】本文以四川省成都市錦江區某高層建筑為實例介紹了水環多聯空調系統在空調設計中的應用。

【關鍵詞】高層建筑;空調;設計

引言：水環（源）多聯式空調系統是以水作為冷熱源的多聯空調系統，由水冷側、主機、室內側組成;水環（源）多聯式空調系統主機側采用水作為能源運輸介質，通過高效換熱器和中間介質循環水進行冷熱量交換，室內側末端與風冷多聯機系統相同，采用制冷劑作為能量運輸介質進行采暖、制冷。與傳統的風冷多聯空調系統相比，具有使用壽命長、水冷機組效率高、新風處理方式靈活、能適宜于任何體量建筑等特點，是一種新型、綠色環保的高效節能中央空調系統。

1、工程概況

本工程位于成都市錦江區沙河堡某地塊，共南北兩幢塔樓。地上28層、地下4層，地下室為汽車庫、自行車庫、設備用房及商業，地上裙房1～4層主要功能為商業及辦公，南北樓標準層（5層以上）為租（售）單元式辦公，建筑高度為122.3m，建筑面積約113612.90m2，屬于一類高層公共建筑。

2、設計參數

2.1室外氣象參數（成都市）

夏季室外空調計算日平均溫度31.8℃，夏季室外空調計算濕球溫度26.4℃，夏季室外平均風速1.2m/s，冬季室外供暖計算干球溫度2.8℃，冬季室外空調計算干球溫度1℃。冬季室外空調相對濕度83%，冬季最多風向平均風速0.9m/s。

2.2室內設計參數

按規范要求并結合成都地區及本工程的具體情況確定室內空調設計參數。辦公室：夏季設計溫度25℃，相對濕度55%;冬季設計溫度26℃，相對濕度60%。商業：夏季設計溫度25℃，相對濕度55%;冬季設計溫度26℃，相對濕度60%。

3、空調方式

地下一層至三層裙房商業采用水源多聯機空調系統及水源熱泵新風系統;辦公首層三層通高門廳及商業電梯廳采用水源熱泵空調系統;地下一層至28層租（售）單元式商業及辦公均采用水源多聯機空調系統。

3.1標準層辦公的租（售）單元設置獨立的水源多聯機空調系統;裙房商業大空間區域每層設置水源多聯機空調系統和水源熱泵新風系統;裙房商鋪分戶設置獨立的水源多聯機空調系統;辦公門廳高大空間采用整體式水源熱泵空調機組（全空氣系統），其余門廳層高交底區域采用水源多聯機空調系統。

3.2裙房大商業新風系統采用水源熱泵整體式新風系統，將處理后的新風送入室內;塔樓標準層及裙房商鋪分層設置新風系統，新風系統采用就近從室外采集新風，未經冷熱處理送至各空調區域的方式，新風負荷由相應的室內機承擔。

3.3冷卻水公共循環水系統劃分為2個獨立系統。其中北樓的辦公區域為一個獨立系統（簡稱北樓系統）;南樓及裙房商業為一個獨立的水系統（簡稱商業及南樓系統），2個系統的冬季輔助加熱的熱源與衛生熱水集中采用燃氣型真空熱水機組提供。

4、空調水系統設計

4.1北樓空調水系統

根據負荷計算結論，北樓系統所有水源多聯機系統及水源熱泵系統所需循環水量為1152m3/h，輔助加熱熱負荷為2193kW。水源多聯機空調系統及水源熱泵系統的公共循環水系統設置四臺閉式冷卻塔，流量為300m3/h，冷卻塔設置于北塔樓屋頂，選擇四臺循環水泵與之一一對應。選擇兩臺板式換熱器用于輔助加熱，板式換熱器設置于地下二層換熱機房。水源多聯機空調系統及水源熱泵系統的公共循環水系統采用閉式、兩管制大系統變流量、末端定流量一級泵系統，公共循環水系統立管為同程式、水平管路為異程式。所有整體臥式水源熱泵空調機組、整體式水源熱泵新風機組、水源多聯機空調機組主機的回水支管上均設置自力式壓差控制閥以確保每個末端的水力平衡及水流量恒定;循環水泵根據供回水干管之間的壓差變化采用臺數加變頻控制的方式。

4.2商業及南樓空調水系統

根據負荷計算結論，南區系統所有水源多聯機系統及水源熱泵系統所需循環水量為1627m3/h，輔助加熱熱負荷為3014kW。水源多聯機空調系統及水源熱泵系統的公共循環水系統設置四臺閉式冷卻塔，流量為400m3/h，冷卻塔設置于南塔樓屋頂，選擇四臺循環水泵與之一一對應。選擇兩臺板式換熱器用于輔助加熱?。水源多聯機空調系統及水源熱泵系統的公共循環水系統采用閉式、兩管制大系統變流量、末端定流量一級泵系統，公共循環水系統立管為同程式、水平管路為異程式。所有整體臥式水源熱泵空調機組、整體式水源熱泵新風機組、水源多聯機空調機組主機的回水支管上均設置自力式壓差控制閥以確保每個末端的水力平衡及水流量恒定;循環水泵根據供回水干管之間的壓差變化采用臺數加變頻控制的方式。

4.3熱源水系統

根據負荷計算結論，北樓系統輔助加熱熱負荷為2193kW;南區系統輔助加熱熱負荷為3014kW;生活熱水所需熱負荷為400kW。北區公共循環水系統、南區公共循環水系統所需的輔助加熱量以及生活熱水熱負荷總和為5607kW，本工程將此三部分合用設置熱水機組，選擇2臺2.8MW的燃氣型真空熱水機組，進出水溫度為80/60℃，設置于地下一層熱水機房中。三套用熱系統根據自身需求分別設置板式換熱器。

5、控制與監測

5.1夏季：開啟相應的公共循環水泵及冷卻塔：根據系統供回水干管壓差變化控制閉式冷卻塔風機及其附帶水泵的啟停，并根據供回水干管壓差變化對公共循環水泵進行臺數加變頻控制，確保系統供水溫度不超過35°C、并不宜低于22℃，并確保各末端機組對流量的需求。

5.2冬季：關閉閉式冷卻塔及其附帶的水泵，開啟輔助加熱，根據供水干管的溫度傳感器控制熱媒水回水干管上電動調節閥的開度，確保系統主管供水溫度不低于15℃，并且當供水溫度高于25℃時，關閉輔助加熱。公共循環水泵則根據供回水干管壓差變化進行臺數加變頻控制并確保各末端機組對流量的需求，而且通過設置在公共水環路主管上的流量傳感器對板換進行臺數控制（當公共循環水量減少為設計流量的一半時，關閉一臺板換）。

5.3各層新風機組、大廳及電梯廳水源熱泵機組除就地控制外設置集中監控。各末端回水管上的電動二通閥與機組聯鎖啟閉。

5.4所有整體臥式水源熱泵空調機組、整體式水源熱泵新風機組、水源多聯空調機組室外機均自帶控制裝置及水流開關保護裝置。

5.5熱媒水系統控制：根據負荷側的供回水總管之間的壓差變化，控制位于供回水總管間的壓差旁通閥的開啟度，對熱水機組及其相對應的熱水泵進行臺數控制，（當旁通流量大于單臺熱水機組水流量的110%時，關閉其中一臺熱水機組）根據回水溫度對熱水機組燃燒器進行?PID控制;供水溫度的控制由熱水機組自帶的自控系統完成。

6、結語

水環多聯機組是將水源熱泵技術、多聯機技術結合在一起，綜合了風冷多聯式變頻空調和水冷式冷水機組兩大類產品的技術優點，使得該機組既有多聯機的變負荷的靈活，安裝配置自由的特點，又有冷水機組的高能效，運行平穩的優點。在目前我國能耗逐年增加的情況下，建筑節能已經成為我們的共識。水環多聯空調系統的節能效果明顯，隨著市場價格的逐年降低，水環多聯空調系統的應用必將越來越廣泛，為我國的建筑節能事業做出更多的貢獻。

參考文獻：

[1]水環（源）多聯機空調系統應用設計介紹.韋炎萍、孫利.

[2]《空氣調節設計手冊》---中國建筑工業出版社，第二版

[3]公共建筑節能設計標準GB50189—2005

成都市某高層建筑水環多聯空調系統設計

稅亞歐

（中國建筑西南設計研究院有限公司??四川成都??610041）

【摘要】本文以四川省成都市錦江區某高層建筑為實例介紹了水環多聯空調系統在空調設計中的應用。

【關鍵詞】高層建筑;空調;設計

引言：水環（源）多聯式空調系統是以水作為冷熱源的多聯空調系統，由水冷側、主機、室內側組成;水環（源）多聯式空調系統主機側采用水作為能源運輸介質，通過高效換熱器和中間介質循環水進行冷熱量交換，室內側末端與風冷多聯機系統相同，采用制冷劑作為能量運輸介質進行采暖、制冷。與傳統的風冷多聯空調系統相比，具有使用壽命長、水冷機組效率高、新風處理方式靈活、能適宜于任何體量建筑等特點，是一種新型、綠色環保的高效節能中央空調系統。

1、工程概況

本工程位于成都市錦江區沙河堡某地塊，共南北兩幢塔樓。地上28層、地下4層，地下室為汽車庫、自行車庫、設備用房及商業，地上裙房1～4層主要功能為商業及辦公，南北樓標準層（5層以上）為租（售）單元式辦公，建筑高度為122.3m，建筑面積約113612.90m2，屬于一類高層公共建筑。

2、設計參數

2.1室外氣象參數（成都市）

夏季室外空調計算日平均溫度31.8℃，夏季室外空調計算濕球溫度26.4℃，夏季室外平均風速1.2m/s，冬季室外供暖計算干球溫度2.8℃，冬季室外空調計算干球溫度1℃。冬季室外空調相對濕度83%，冬季最多風向平均風速0.9m/s。

2.2室內設計參數

按規范要求并結合成都地區及本工程的具體情況確定室內空調設計參數。辦公室：夏季設計溫度25℃，相對濕度55%;冬季設計溫度26℃，相對濕度60%。商業：夏季設計溫度25℃，相對濕度55%;冬季設計溫度26℃，相對濕度60%。

3、空調方式

地下一層至三層裙房商業采用水源多聯機空調系統及水源熱泵新風系統;辦公首層三層通高門廳及商業電梯廳采用水源熱泵空調系統;地下一層至28層租（售）單元式商業及辦公均采用水源多聯機空調系統。

3.1標準層辦公的租（售）單元設置獨立的水源多聯機空調系統;裙房商業大空間區域每層設置水源多聯機空調系統和水源熱泵新風系統;裙房商鋪分戶設置獨立的水源多聯機空調系統;辦公門廳高大空間采用整體式水源熱泵空調機組（全空氣系統），其余門廳層高交底區域采用水源多聯機空調系統。

3.2裙房大商業新風系統采用水源熱泵整體式新風系統，將處理后的新風送入室內;塔樓標準層及裙房商鋪分層設置新風系統，新風系統采用就近從室外采集新風，未經冷熱處理送至各空調區域的方式，新風負荷由相應的室內機承擔。

3.3冷卻水公共循環水系統劃分為2個獨立系統。其中北樓的辦公區域為一個獨立系統（簡稱北樓系統）;南樓及裙房商業為一個獨立的水系統（簡稱商業及南樓系統），2個系統的冬季輔助加熱的熱源與衛生熱水集中采用燃氣型真空熱水機組提供。

4、空調水系統設計

4.1北樓空調水系統

根據負荷計算結論，北樓系統所有水源多聯機系統及水源熱泵系統所需循環水量為1152m3/h，輔助加熱熱負荷為2193kW。水源多聯機空調系統及水源熱泵系統的公共循環水系統設置四臺閉式冷卻塔，流量為300m3/h，冷卻塔設置于北塔樓屋頂，選擇四臺循環水泵與之一一對應。選擇兩臺板式換熱器用于輔助加熱，板式換熱器設置于地下二層換熱機房。水源多聯機空調系統及水源熱泵系統的公共循環水系統采用閉式、兩管制大系統變流量、末端定流量一級泵系統，公共循環水系統立管為同程式、水平管路為異程式。所有整體臥式水源熱泵空調機組、整體式水源熱泵新風機組、水源多聯機空調機組主機的回水支管上均設置自力式壓差控制閥以確保每個末端的水力平衡及水流量恒定;循環水泵根據供回水干管之間的壓差變化采用臺數加變頻控制的方式。

4.2商業及南樓空調水系統

根據負荷計算結論，南區系統所有水源多聯機系統及水源熱泵系統所需循環水量為1627m3/h，輔助加熱熱負荷為3014kW。水源多聯機空調系統及水源熱泵系統的公共循環水系統設置四臺閉式冷卻塔，流量為400m3/h，冷卻塔設置于南塔樓屋頂，選擇四臺循環水泵與之一一對應。選擇兩臺板式換熱器用于輔助加熱?。水源多聯機空調系統及水源熱泵系統的公共循環水系統采用閉式、兩管制大系統變流量、末端定流量一級泵系統，公共循環水系統立管為同程式、水平管路為異程式。所有整體臥式水源熱泵空調機組、整體式水源熱泵新風機組、水源多聯機空調機組主機的回水支管上均設置自力式壓差控制閥以確保每個末端的水力平衡及水流量恒定;循環水泵根據供回水干管之間的壓差變化采用臺數加變頻控制的方式。

4.3熱源水系統

根據負荷計算結論，北樓系統輔助加熱熱負荷為2193kW;南區系統輔助加熱熱負荷為3014kW;生活熱水所需熱負荷為400kW。北區公共循環水系統、南區公共循環水系統所需的輔助加熱量以及生活熱水熱負荷總和為5607kW，本工程將此三部分合用設置熱水機組，選擇2臺2.8MW的燃氣型真空熱水機組，進出水溫度為80/60℃，設置于地下一層熱水機房中。三套用熱系統根據自身需求分別設置板式換熱器。

5、控制與監測

5.1夏季：開啟相應的公共循環水泵及冷卻塔：根據系統供回水干管壓差變化控制閉式冷卻塔風機及其附帶水泵的啟停，并根據供回水干管壓差變化對公共循環水泵進行臺數加變頻控制，確保系統供水溫度不超過35°C、并不宜低于22℃，并確保各末端機組對流量的需求。

5.2冬季：關閉閉式冷卻塔及其附帶的水泵，開啟輔助加熱，根據供水干管的溫度傳感器控制熱媒水回水干管上電動調節閥的開度，確保系統主管供水溫度不低于15℃，并且當供水溫度高于25℃時，關閉輔助加熱。公共循環水泵則根據供回水干管壓差變化進行臺數加變頻控制并確保各末端機組對流量的需求，而且通過設置在公共水環路主管上的流量傳感器對板換進行臺數控制（當公共循環水量減少為設計流量的一半時，關閉一臺板換）。

5.3各層新風機組、大廳及電梯廳水源熱泵機組除就地控制外設置集中監控。各末端回水管上的電動二通閥與機組聯鎖啟閉。

5.4所有整體臥式水源熱泵空調機組、整體式水源熱泵新風機組、水源多聯空調機組室外機均自帶控制裝置及水流開關保護裝置。

5.5熱媒水系統控制：根據負荷側的供回水總管之間的壓差變化，控制位于供回水總管間的壓差旁通閥的開啟度，對熱水機組及其相對應的熱水泵進行臺數控制，（當旁通流量大于單臺熱水機組水流量的110%時，關閉其中一臺熱水機組）根據回水溫度對熱水機組燃燒器進行?PID控制;供水溫度的控制由熱水機組自帶的自控系統完成。

6、結語

水環多聯機組是將水源熱泵技術、多聯機技術結合在一起，綜合了風冷多聯式變頻空調和水冷式冷水機組兩大類產品的技術優點，使得該機組既有多聯機的變負荷的靈活，安裝配置自由的特點，又有冷水機組的高能效，運行平穩的優點。在目前我國能耗逐年增加的情況下，建筑節能已經成為我們的共識。水環多聯空調系統的節能效果明顯，隨著市場價格的逐年降低，水環多聯空調系統的應用必將越來越廣泛，為我國的建筑節能事業做出更多的貢獻。

參考文獻：

[1]水環（源）多聯機空調系統應用設計介紹.韋炎萍、孫利.

[2]《空氣調節設計手冊》---中國建筑工業出版社，第二版

[3]公共建筑節能設計標準GB50189—2005