辦公樓節能環保設計

楊守勝 上海拜耳技術工程有限公司 上海化學工業區目華路F3地塊 201507

辦公樓節能環保設計

楊守勝 上海拜耳技術工程有限公司 上海化學工業區目華路F3地塊 201507

隨著社會經濟的迅速發展,能源問題也越發的迫切。倡導“低碳生態、科技節能”的建筑思想已經引起了人們的高度重視,在保證用電質量和用電安全的情況下,節約電能、降低能耗、提高經濟效益,是當前急需解決的問題。筆者介紹了一個辦公樓在設計過程中采用地源熱泵系統、熱水供應系統、LED 照明燈具、太陽能光伏并網發電技術,實現零碳排放目標。

地熱源；太陽能；照明；節能設計；零碳排放

1 概況

青島在建外資化工項目，按業主要求，對位于廠區西南邊的一幢建筑面積為1200平方米的二層辦公建筑，推行環保節能設計，力爭做到二氧化碳零排放。該建筑主要包含敞開的辦公室、獨立辦公間、實驗室、淋浴房、收發室、會議室等。

1.1 建筑物總體概況

1.2 設計能耗指標

2 設計過程

2.1 空調系統方案設計

地源熱泵是利用了地球土壤所儲藏的太陽能資源作為冷熱源，進行能量轉換的冷暖空調系統。地表土壤和水體不僅是一個巨大的太陽能集熱器，而且是一個巨大的動態能量平衡系統，地表的土壤和水體自然地保持能量接受和發散相對的均衡。地源熱泵中央空調系統是一種從地下土壤資源中提取熱量的高效、節能、環保、再生的供熱（冷）系統。該系統是成熟的熱泵技術、暖通空調技術配套地質勘察技術于一體，在相對穩定的土壤溫度下高效、穩定、經濟的運行。地源熱泵中央空調系統是由末端（室內空氣處理末端等）系統、地源熱泵系統和地下埋管系統三部分組成。為用戶供熱時，地源熱泵系統從地溫中提取低品位熱能，通過電能驅動的地溫熱泵中央空調主機（熱泵）“泵”送到高溫熱源，以滿足用戶供熱需求。為用戶供冷時，地源熱泵系統將用戶室內的余熱通過地源熱泵主機（制冷）轉移到地溫中，以滿足用戶制冷需求。

下圖為地源熱泵系統原理框圖（圖1）。

圖中，地埋管系統回水管中的循環水通過循環水泵進入機組并進行能量提取后進入地埋管進水管。機組提取地埋管系統循環水的低位能量并將其聚變為高位能量，然后輸送給冷暖水循環系統(用戶末端)。整個系統僅消耗電能，無任何污染。由于地埋管系統循環水循環使用無損耗也不提取地下水，因此也不會造成地層沉降。

設計選用一臺（E M ）HRHH0512制冷量/制熱量：161.7/166.0Kw ；

輸入功率(冷/熱): 36.0/44.4Kw

制冷工況：空調進出水溫度12/7℃，冷凝器側進出水溫度30/35℃

制熱工況：空調進出水溫度40/45℃，蒸發器側進出水溫度12/7℃

室內空調系統參照國家規范設計，使用風機盤管側送風或頂送風。

室外利用土壤為冷熱源，采取垂直地埋管方式，地下換熱器選用垂直換熱器。地埋管孔取深60m，孔距6m，垂直管DN32，孔徑110mm，HDPE100聚乙烯管陣分布。

圖1

2.2 熱水供應

設計要求為員工提供日常洗浴用熱水，要求定時供水，定時增壓補水，用水時間為1小時，每天供應40℃以上熱水7噸設。設計考慮使用太陽能熱水器。太陽能系統安裝在浴室樓頂，水箱放在屋面上，控制系統擬放在二樓樓梯間邊設備間內，水箱淋浴龍頭高度差約2米，共有12個龍頭。

實際采用皇明公司JPS-30TX21-33°型三高集熱站、CMS智控系統（包括傳感器）、水箱等主要設備；在屋面安裝JPH-50TT18-33°型三高集熱站14組型，總集熱面積為106.4m2，采用1個7噸水箱。在不低于年日均輻照量Jt＝13325KJ/m2，太陽保證為0.55的條件下，分別能提供溫升32℃（18℃～50℃）的熱水7噸，不足部分以及在太陽輻照不好時由輔助電加熱系統保證終端用水需求。自動上下水、溫差循環、定時管路增壓、防凍循環與加熱、高溫斷續循環等智能控制功能由皇明公司配套。

2.3 照明

嚴格按照《建筑照明設計標準>>(GB50034—2004)，執行綠色照明理念，設計時選用庫柏公司生產的LED高效節能燈，采用就地控制與區域控制相結合的技術，實際照明功率密度驗算值為：辦公室與實驗室為7.5W/m2，其他區域為3.5W/m2。

2.4 太陽能光伏發電系統設計

按照由于業主提出零碳排放設計要求，設計時考慮安裝一套60KW太陽能光伏發電系統。系統原理圖及原理如圖2。

白天系統自動監測太陽能電池板陣列電壓，達到設定值時，并網發電系統自動啟動運行；并網逆變器將太陽能電池陣列所提供的直流電轉換為與系統并網接點電氣特性一致的交流電給負荷使用，在沒有太陽照射下或夜晚時，系統監測到太陽能電池陣列的輸出在設定值以下時，并網發電系統自動停止運行，負載改由市電提供電力。60KW太陽能并網發電系統發電量推算如圖3。

3 總結

該辦公樓通過在設計階段采用先進的地熱泵空調系統、太陽能熱水供應系統、太陽能光伏發電系統等先進技術，同時選用高效節能環保燈具，綠色環保外墻材料等高新技術產品，密切聯合克萊門特中央空調、皇明太陽能、日本京瓷太陽能等高新技術企業，力爭實現其零碳排放目的。目前該項目已完成大部分設計工作，土建施工已全面展開，具體能耗指標與技術性能評價待項目最終完成后進行。

圖2

圖3

[1]江億主編.超低能耗建筑技術及應用.中國建筑工業出版社. 2005.3

[2]徐春霞主編 .建筑節能和環保應用技術.中國電力出版社. 2006.8

[3]建筑照明設計標準. GB50034-2004

[4]公共建筑節能設計標準.GB50189-2005

[5]克萊門特中央空調、皇明太陽能、日本京瓷太陽能等公司產品說明書

With the rapid development of the society and economy, energy problem is becoming much more urgent. The construction idea of "low-carbon ecology and energy-saving technology" has been highly paid attention to.Under the condition to keep the electricity quality and safety,it is urgent to reach the goals to conserve energy,lower power consumption and enhance economic efficiency.The paper did some research on the an office building’s design with the technology of geothermal heat pump system ,hot water supply system, LED lighting & grid-connected photovoltaic system, to carry out the goal of zero carbon dioxide release.

Geothermal heat resource；solar energy；lighting；energy saving design；zero carbon dioxide release

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.005.008

楊守勝，男，1995年畢業于武漢紡織工學院工業電氣自動化專業，國家注冊電氣工程師，主要從事電氣設計與施工管理工作。