南昌某綜合辦公樓中央空調系統設計和實踐體會

周琪，曾淼（.國家電網江西省電力公司，江西南昌330077；.杭州國電能源環境設計研究院，浙江杭州30030）

南昌某綜合辦公樓中央空調系統設計和實踐體會

周琪1，曾淼2
（1.國家電網江西省電力公司，江西南昌330077；2.杭州國電能源環境設計研究院，浙江杭州310030）

介紹了某綜合辦公樓的中央空調系統的設計特點和體會，其實踐可為同類型的辦公樓設計和建設提供一些借鑒和經驗。

冰蓄冷空調；需求側管理；變風量；PLC控制器

0 引言

該綜合辦公樓位于江西省南昌市區，建筑高度192m，含地下建筑3層、地上建筑45層，總建筑面積13.7萬m2。

項目所在地南昌處于我國江南地區，夏季潮濕炎熱，整個大樓夏季降溫設計采用中央空調，空調設計室外氣象參數見表1，空調室內設計參數根據房間的不同功能要求選取參數，各類型房間設計參數見表2。空調冷熱負荷計算數據根據建筑專業提供的建筑維護結構和熱工參數，采用專業空調冷熱負荷計算軟件計算確定。

1 設計參數及空調冷熱負荷

1.1 室外氣象參數

見表1。

1.2 室內計算參數

見表2。

1.3 空調冷熱負荷

該綜合辦公樓主樓的空調面積為8萬m2，夏季設計日空調計算尖峰冷負荷為9080k W，冬季設計日空調計算熱負荷為6180k W。考慮到江西地區推行峰谷電價，經過技術經濟分析對比，夏季空調冷源決定采用冰蓄冷方式。

表1 室外氣象參數

表2 室內計算參數

2 空調冷熱源及設備選擇

根據南昌市供電局峰谷電時間，晚上23:00-5:00為谷電時間，17:00-23:00為峰段時間，其余為平段時間。冰蓄冷系統按照分量蓄冰模式進行設計。雙工況離心式主機和蓄冰盤管為串聯方式，主機位于蓄冰盤管上游。空調系統設計配備空調工況制冷量為3152k W，制冰工況為2100k W的雙工況離心式冷水機組兩臺，載冷劑為25%乙二醇溶液；另外配備空調工況制冷量968k W的常規螺桿機組一臺，雙工況主機和基載主機均采用R134a的環保冷媒。設計總蓄冰量7452R T h。

該項目空調冷源冷側（25%乙二醇溶液）供回水溫度為3.5/10.5℃，熱側（水）供回水溫度為12/5℃。系統回路中1臺基載制冷主機與2臺雙工況主機、蓄冰裝置、板式換熱器、乙二醇泵等設備組成冰蓄冷系統。

冰蓄冷系統可以按以下5種工作模式進行:

1）雙工況主機制冰基載主機供冷模式；2）雙工況主機單獨制冰模式；3）主機與蓄冰裝置聯合供冷模式；4）融冰單獨供冷模式；5）主機單獨供冷模式。

表3 系統各點設計溫度參數

系統各點設計溫度參數見表3。

3 空調系統形式

3.1 空調水系統

根據業主使用樓層情況，考慮大樓功能、用戶單元劃分、計量、管理等綜合因素。大樓空調水系統分為3個區，1-18層為低區，19-34層為中區，35-45層為高區。

高、中區的冷熱水由板式換熱器換熱提供，冷、熱水換熱機房設于18層（第二避難層）。冷水換熱一次側供回水溫度5/12℃，二次側供回水溫度6.5/13.5℃；熱水換熱一次側供回水溫度60/50℃，二次側供回水溫度58/48℃。

各區采用四管制異程系統，集分水器間設壓差控制旁通裝置；空調機組、新風機組冷熱水出口設置動態平衡電動調節閥。空調水系統采用定壓膨脹補水裝置，低區定壓裝置設于地下一層，中、高區的定壓裝置設于18層（第二避難層）。系統的工作壓力為:低區1.4MP a，中區1.2MP a，高區1.65MP a。

3.2 空調風系統

標準層辦公室設計采用V A V變風量空調系統，6-36層考慮內外分區，內區采用單風道節流型末端，外區采用并聯型帶熱水盤管的風機動力型末端。37-44層辦公室徑深僅為6-8m，不考慮內外分區，均采用單風道節流型末端。

變風量空調的空氣處理機組均設置在各自樓層的空調機房內。空調新風經設置在各避難層的新風機組集中處理后送至各樓層，新風機組的風機采用變頻控制，可以根據房間的C O2濃度調節新風量，達到節能的目的。但當新風量達到房間最小新風量時，則需維持在最小新風量。各樓層的空氣處理機組均設置變頻器，根據室內溫度控制送風量，以達到節能的目的。

19、20層的餐廳、一層入口大廳等大空間采用定風量空調系統，餐廳包廂等小空間采用風機盤管加新風系統。7層檔案室采用恒溫恒濕機房空調機組，頂部送風，集中回風。電子閱覽室采用風機盤管加新風系統。5層部分辦公室采用風機盤管加新風系統。

3.3 空調自控系統

該項目空調冷熱源及V A V變風量空調自控系統均采用P L C自控設備。空調冷熱源的控制選用P L C300系列控制器，V A V變風量空調系統的控制控制采用西門子1200系列控制器，變風量末端選用R UN P A Q S M A R T V A V控制器。

4 項目設計實踐與體會

（1）移峰填谷效應比較明顯

與采用常規空調系統相比，蓄冰空調系統削減電力峰值需求達到718k W，電力需求高峰期最大可以轉移電力負荷3564k W，減少電網公司配電設施投入280萬元。

（2）項目運行費用的節約

江西省常規商業沒有峰谷電價政策，電價均為1.0434（元/k W.h），如條件符合，可享受非普電價，江西省蓄能非普商業峰谷電價政策見表4。

表4 江西省蓄能非普商業電價政策

參照《公共建筑節能設計標準》（G B50189-2005）的規定以及項目所在地的空調運行規律，按照2.3%的時間為滿負荷（100%）運行，41.5%的時間為75%負荷運行，46.1%的時間為50%負荷運行，10.1%的時間為25%負荷運行，則平均負荷率為0.59。

經過測算，各個空調系統運行費用分析數據見表5。

綜合分析上表可知:

采用蓄能空調的形式，與常規的電制冷中央空調相比較，一個空調冷凍季節可以節約運行費用大約18%。

這說明采用蓄能空調，除實現了電網運行需要的移峰填谷效應，同時在運行經濟性上，也具有明顯的優越性。

（3）自主化、定制化的P L C自控節能技術

在該項目中，空調冷源采用冰蓄冷，熱源采用燃氣鍋爐供應熱水，空調末端形式主要采用V A V變風量空調技術，冰蓄冷+V A V變風量空調，是較為復雜的一種空調組合方式。為保證整個大樓空調系統的可靠、穩定、節能運行，系統設計采用了以工業級P L C控制器為基礎的R UN P A Q R P C5600控制系統。

相比傳統的樓宇自控常用的DD C控制系統，P L C控制系統最大的優勢是實現了控制系統軟件的自主化和定制化，能夠為大樓不同的樓層，開發設計專門的控制程序，滿足不同用戶的個性化需求。這樣的控制系統模式，對于本大樓大部分樓層用于出租，而且使用單位比較多樣化，尤為適合。從該大樓空調自控系統投運兩個冷暖季的運行效果和用戶反饋來看，基本上實現了設計目標，用戶使用是比較滿意的。

表5 不同空調系統運行費用對比分析

5 結語

（1）對于辦公建筑這類典型的晝夜冷熱負荷差異明顯的公共建筑，在有峰谷分時電價政策支持的情況下，采用蓄能形式的空調技術，是比較節能，也是系統運行經濟性比較優異的一條技術路線；

（2）該項目空調系統所采用的P L C控制系統，在滿足用戶多樣化，個性化使用需求方面，表現出很高的適應性，這在一定程度上，代表了樓宇空調自控的一個發展趨勢和方向，值得深入總結其中的經驗，以利于推動樓控技術更大的進步；

（3）冰蓄冷空調技術具備明顯的移峰填谷效應，同時也可以為電力用戶創造良好的經濟效益；冰蓄冷空調作為電力需求側管理在建筑領域應用的一項重要技術，具有較為明顯的社會和經濟效益，應當不斷積累經驗，因地制宜的推廣和應用。

[1]國網研究院.國網研究院年度研究報告-2015年[R].北京:中國電力工業出版社，2016.

[2]葉水泉.儲冷空調系統原理、工程設計及應用[M].杭州：浙江大學出版社，1997.6.

[3]G B50189-2005，公共建筑節能設計標準[S].北京：中國建筑工業出版社，2006.

[4]陸耀慶.實用供熱通風空調設計手冊[M].北京：中國建筑工業出版社，2012.

Design of Central Air-condioning System of a Comprehensive Office Building in Nanchang

ZHOU Qi1，ZENG Miao2
（1.State Ggid Jiangxi Electric Power Company Nanchang 330077，China；2.National-electric Energy Enviroment Design and Research Institute Co.，Ltd，Hangzhou 310030，China）

I ntro d uce d a com p re h en s i v e o ff ice b uil d in g o f t h e central air con d itionin g s y s tem d e s i g n f eature s an d e xp erience,t h e p ractice can b e t h e s ame ty p e o f o ff ice b uil d in g d e s i g n an d con s truction to p ro v i d e s ome re f erence an d e xp erience.

ice-s tora g e air con d itionin g；D S M；V A V；P L C control

10.3969/J.ISSN.2095-3429.2017.03.023

T U83

B

2095-3429（2017）03-0092-03

2017-04-07

修回日期：2017-06-14

周琪（1963-），男，江蘇常州人，大學，高級工程師，研究方向：電力需求側管理、節能服務、能效、電能替代、電力市場分折預測、有序用電等。