南昌某綜合辦公樓中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)踐體會(huì)

周琪，曾淼（.國(guó)家電網(wǎng)江西省電力公司，江西南昌330077；.杭州國(guó)電能源環(huán)境設(shè)計(jì)研究院，浙江杭州30030）

南昌某綜合辦公樓中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)踐體會(huì)

周琪1，曾淼2
（1.國(guó)家電網(wǎng)江西省電力公司，江西南昌330077；2.杭州國(guó)電能源環(huán)境設(shè)計(jì)研究院，浙江杭州310030）

介紹了某綜合辦公樓的中央空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)和體會(huì)，其實(shí)踐可為同類型的辦公樓設(shè)計(jì)和建設(shè)提供一些借鑒和經(jīng)驗(yàn)。

冰蓄冷空調(diào)；需求側(cè)管理；變風(fēng)量；PLC控制器

0 引言

該綜合辦公樓位于江西省南昌市區(qū)，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(xiàng)目所在地南昌處于我國(guó)江南地區(qū)，夏季潮濕炎熱，整個(gè)大樓夏季降溫設(shè)計(jì)采用中央空調(diào)，空調(diào)設(shè)計(jì)室外氣象參數(shù)見表1，空調(diào)室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)根據(jù)房間的不同功能要求選取參數(shù)，各類型房間設(shè)計(jì)參數(shù)見表2?？照{(diào)冷熱負(fù)荷計(jì)算數(shù)據(jù)根據(jù)建筑專業(yè)提供的建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)和熱工參數(shù)，采用專業(yè)空調(diào)冷熱負(fù)荷計(jì)算軟件計(jì)算確定。

1 設(shè)計(jì)參數(shù)及空調(diào)冷熱負(fù)荷

1.1 室外氣象參數(shù)

見表1。

1.2 室內(nèi)計(jì)算參數(shù)

見表2。

1.3 空調(diào)冷熱負(fù)荷

該綜合辦公樓主樓的空調(diào)面積為8萬m2，夏季設(shè)計(jì)日空調(diào)計(jì)算尖峰冷負(fù)荷為9080k W，冬季設(shè)計(jì)日空調(diào)計(jì)算熱負(fù)荷為6180k W。考慮到江西地區(qū)推行峰谷電價(jià)，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析對(duì)比，夏季空調(diào)冷源決定采用冰蓄冷方式。

表1 室外氣象參數(shù)

表2 室內(nèi)計(jì)算參數(shù)

2 空調(diào)冷熱源及設(shè)備選擇

根據(jù)南昌市供電局峰谷電時(shí)間，晚上23:00-5:00為谷電時(shí)間，17:00-23:00為峰段時(shí)間，其余為平段時(shí)間。冰蓄冷系統(tǒng)按照分量蓄冰模式進(jìn)行設(shè)計(jì)。雙工況離心式主機(jī)和蓄冰盤管為串聯(lián)方式，主機(jī)位于蓄冰盤管上游。空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)配備空調(diào)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(jī)組兩臺(tái)，載冷劑為25%乙二醇溶液；另外配備空調(diào)工況制冷量968k W的常規(guī)螺桿機(jī)組一臺(tái)，雙工況主機(jī)和基載主機(jī)均采用R134a的環(huán)保冷媒。設(shè)計(jì)總蓄冰量7452R T h。

該項(xiàng)目空調(diào)冷源冷側(cè)（25%乙二醇溶液）供回水溫度為3.5/10.5℃，熱側(cè)（水）供回水溫度為12/5℃。系統(tǒng)回路中1臺(tái)基載制冷主機(jī)與2臺(tái)雙工況主機(jī)、蓄冰裝置、板式換熱器、乙二醇泵等設(shè)備組成冰蓄冷系統(tǒng)。

冰蓄冷系統(tǒng)可以按以下5種工作模式進(jìn)行:

1）雙工況主機(jī)制冰基載主機(jī)供冷模式；2）雙工況主機(jī)單獨(dú)制冰模式；3）主機(jī)與蓄冰裝置聯(lián)合供冷模式；4）融冰單獨(dú)供冷模式；5）主機(jī)單獨(dú)供冷模式。

表3 系統(tǒng)各點(diǎn)設(shè)計(jì)溫度參數(shù)

系統(tǒng)各點(diǎn)設(shè)計(jì)溫度參數(shù)見表3。

3 空調(diào)系統(tǒng)形式

3.1 空調(diào)水系統(tǒng)

根據(jù)業(yè)主使用樓層情況，考慮大樓功能、用戶單元?jiǎng)澐帧⒂?jì)量、管理等綜合因素。大樓空調(diào)水系統(tǒng)分為3個(gè)區(qū)，1-18層為低區(qū)，19-34層為中區(qū)，35-45層為高區(qū)。

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

各區(qū)采用四管制異程系統(tǒng)，集分水器間設(shè)壓差控制旁通裝置；空調(diào)機(jī)組、新風(fēng)機(jī)組冷熱水出口設(shè)置動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)調(diào)節(jié)閥?？照{(diào)水系統(tǒng)采用定壓膨脹補(bǔ)水裝置，低區(qū)定壓裝置設(shè)于地下一層，中、高區(qū)的定壓裝置設(shè)于18層（第二避難層）。系統(tǒng)的工作壓力為:低區(qū)1.4MP a，中區(qū)1.2MP a，高區(qū)1.65MP a。

3.2 空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)

標(biāo)準(zhǔn)層辦公室設(shè)計(jì)采用V A V變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)，6-36層考慮內(nèi)外分區(qū)，內(nèi)區(qū)采用單風(fēng)道節(jié)流型末端，外區(qū)采用并聯(lián)型帶熱水盤管的風(fēng)機(jī)動(dòng)力型末端。37-44層辦公室徑深僅為6-8m，不考慮內(nèi)外分區(qū)，均采用單風(fēng)道節(jié)流型末端。

變風(fēng)量空調(diào)的空氣處理機(jī)組均設(shè)置在各自樓層的空調(diào)機(jī)房?jī)?nèi)?？照{(diào)新風(fēng)經(jīng)設(shè)置在各避難層的新風(fēng)機(jī)組集中處理后送至各樓層，新風(fēng)機(jī)組的風(fēng)機(jī)采用變頻控制，可以根據(jù)房間的C O2濃度調(diào)節(jié)新風(fēng)量，達(dá)到節(jié)能的目的。但當(dāng)新風(fēng)量達(dá)到房間最小新風(fēng)量時(shí)，則需維持在最小新風(fēng)量。各樓層的空氣處理機(jī)組均設(shè)置變頻器，根據(jù)室內(nèi)溫度控制送風(fēng)量，以達(dá)到節(jié)能的目的。

19、20層的餐廳、一層入口大廳等大空間采用定風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)，餐廳包廂等小空間采用風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)。7層檔案室采用恒溫恒濕機(jī)房空調(diào)機(jī)組，頂部送風(fēng)，集中回風(fēng)。電子閱覽室采用風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)。5層部分辦公室采用風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)。

3.3 空調(diào)自控系統(tǒng)

該項(xiàng)目空調(diào)冷熱源及V A V變風(fēng)量空調(diào)自控系統(tǒng)均采用P L C自控設(shè)備?？照{(diào)冷熱源的控制選用P L C300系列控制器，V A V變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的控制控制采用西門子1200系列控制器，變風(fēng)量末端選用R UN P A Q S M A R T V A V控制器。

4 項(xiàng)目設(shè)計(jì)實(shí)踐與體會(huì)

（1）移峰填谷效應(yīng)比較明顯

與采用常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)相比，蓄冰空調(diào)系統(tǒng)削減電力峰值需求達(dá)到718k W，電力需求高峰期最大可以轉(zhuǎn)移電力負(fù)荷3564k W，減少電網(wǎng)公司配電設(shè)施投入280萬元。

（2）項(xiàng)目運(yùn)行費(fèi)用的節(jié)約

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

表4 江西省蓄能非普商業(yè)電價(jià)政策

參照《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（G B50189-2005）的規(guī)定以及項(xiàng)目所在地的空調(diào)運(yùn)行規(guī)律，按照2.3%的時(shí)間為滿負(fù)荷（100%）運(yùn)行，41.5%的時(shí)間為75%負(fù)荷運(yùn)行，46.1%的時(shí)間為50%負(fù)荷運(yùn)行，10.1%的時(shí)間為25%負(fù)荷運(yùn)行，則平均負(fù)荷率為0.59。

經(jīng)過測(cè)算，各個(gè)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用分析數(shù)據(jù)見表5。

綜合分析上表可知:

采用蓄能空調(diào)的形式，與常規(guī)的電制冷中央空調(diào)相比較，一個(gè)空調(diào)冷凍季節(jié)可以節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用大約18%。

這說明采用蓄能空調(diào)，除實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)運(yùn)行需要的移峰填谷效應(yīng)，同時(shí)在運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性上，也具有明顯的優(yōu)越性。

（3）自主化、定制化的P L C自控節(jié)能技術(shù)

在該項(xiàng)目中，空調(diào)冷源采用冰蓄冷，熱源采用燃?xì)忮仩t供應(yīng)熱水，空調(diào)末端形式主要采用V A V變風(fēng)量空調(diào)技術(shù)，冰蓄冷+V A V變風(fēng)量空調(diào)，是較為復(fù)雜的一種空調(diào)組合方式。為保證整個(gè)大樓空調(diào)系統(tǒng)的可靠、穩(wěn)定、節(jié)能運(yùn)行，系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用了以工業(yè)級(jí)P L C控制器為基礎(chǔ)的R UN P A Q R P C5600控制系統(tǒng)。

相比傳統(tǒng)的樓宇自控常用的DD C控制系統(tǒng)，P L C控制系統(tǒng)最大的優(yōu)勢(shì)是實(shí)現(xiàn)了控制系統(tǒng)軟件的自主化和定制化，能夠?yàn)榇髽遣煌臉菍?，開發(fā)設(shè)計(jì)專門的控制程序，滿足不同用戶的個(gè)性化需求。這樣的控制系統(tǒng)模式，對(duì)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(diào)自控系統(tǒng)投運(yùn)兩個(gè)冷暖季的運(yùn)行效果和用戶反饋來看，基本上實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)目標(biāo)，用戶使用是比較滿意的。

表5 不同空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用對(duì)比分析

5 結(jié)語

（1）對(duì)于辦公建筑這類典型的晝夜冷熱負(fù)荷差異明顯的公共建筑，在有峰谷分時(shí)電價(jià)政策支持的情況下，采用蓄能形式的空調(diào)技術(shù)，是比較節(jié)能，也是系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性比較優(yōu)異的一條技術(shù)路線；

（2）該項(xiàng)目空調(diào)系統(tǒng)所采用的P L C控制系統(tǒng)，在滿足用戶多樣化，個(gè)性化使用需求方面，表現(xiàn)出很高的適應(yīng)性，這在一定程度上，代表了樓宇空調(diào)自控的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)和方向，值得深入總結(jié)其中的經(jīng)驗(yàn)，以利于推動(dòng)樓控技術(shù)更大的進(jìn)步；

（3）冰蓄冷空調(diào)技術(shù)具備明顯的移峰填谷效應(yīng)，同時(shí)也可以為電力用戶創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益；冰蓄冷空調(diào)作為電力需求側(cè)管理在建筑領(lǐng)域應(yīng)用的一項(xiàng)重要技術(shù)，具有較為明顯的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)當(dāng)不斷積累經(jīng)驗(yàn)，因地制宜的推廣和應(yīng)用。

[1]國(guó)網(wǎng)研究院.國(guó)網(wǎng)研究院年度研究報(bào)告-2015年[R].北京:中國(guó)電力工業(yè)出版社，2016.

[2]葉水泉.儲(chǔ)冷空調(diào)系統(tǒng)原理、工程設(shè)計(jì)及應(yīng)用[M].杭州：浙江大學(xué)出版社，1997.6.

[3]G B50189-2005，公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2006.

[4]陸耀慶.實(shí)用供熱通風(fēng)空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)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(xué)，高級(jí)工程師，研究方向：電力需求側(cè)管理、節(jié)能服務(wù)、能效、電能替代、電力市場(chǎng)分折預(yù)測(cè)、有序用電等。