住宅輻射空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王紅俠

江蘇慧居建筑科技有限公司 江蘇南京 210000

1 工程概況

本項(xiàng)目位于常州市，用地使用性質(zhì)為住宅用地。由11棟18層住宅及配套用房組成。項(xiàng)目總用地面積46851.14m2，總建筑面積為：143982.72m2，其中地上建筑面積為：103049.87m2，地下建筑面積為：37519.76m2。建筑最高高度57.4m，最高層數(shù)18層，地下層數(shù)為一層。

2 空調(diào)冷熱源設(shè)計(jì)

2.1 空調(diào)冷熱負(fù)荷

表1 空調(diào)冷熱負(fù)荷

2.2 空調(diào)冷熱源方案

本項(xiàng)目冬季空調(diào)和生活熱水熱源為地下土壤源，夏季生活熱水熱源為空調(diào)系統(tǒng)的回收熱量，夏季空調(diào)冷源為地下土壤源和輔助冷卻塔。

本工程采用3臺(tái)地源熱泵機(jī)組+2臺(tái)制冷機(jī)組為末端輻射系統(tǒng)及新風(fēng)系統(tǒng)提供冷熱量。末端水力模塊一次側(cè)和新風(fēng)系統(tǒng)夏季由熱泵機(jī)組+制冷機(jī)組提供7℃/12℃的冷凍水,冬季則由熱泵機(jī)組提供35℃/30℃的熱水。系統(tǒng)設(shè)置的2臺(tái)開(kāi)式無(wú)風(fēng)機(jī)冷卻塔則完全根據(jù)熱泵系統(tǒng)運(yùn)行情況及地下溫度監(jiān)測(cè)情況實(shí)時(shí)開(kāi)啟，即在夏季運(yùn)行時(shí)為地埋管系統(tǒng)放熱提供補(bǔ)充，以保證地下熱場(chǎng)平衡，避免冷熱堆積。設(shè)置2臺(tái)高溫?zé)岜脵C(jī)組制取55℃生活熱水。

2.3 地埋管設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目地源管連接方式采用單口井接至窗井分集水器（地源井之間為并聯(lián)關(guān)系），再匯總干管至地下室地源機(jī)房，這樣做可以避免因?yàn)橐豢诘卦淳┧鴮?dǎo)致一組地源井無(wú)法使用，進(jìn)而影響地源換熱的風(fēng)險(xiǎn)，不過(guò)相應(yīng)的地源窗井長(zhǎng)度需要加長(zhǎng)。地源管進(jìn)窗井采用底部穿管形式。本項(xiàng)目地源窗井長(zhǎng)度約需要185米，寬度約2.5米，可設(shè)置在地下室周邊，與地下室連接，防止不均勻沉降。地下室的層高要相應(yīng)的增加，應(yīng)不小于2.9米的梁下凈高；結(jié)構(gòu)上盡量將承臺(tái)做小，單體后澆帶盡量靠近單體，以增加地源井施工面積。

該項(xiàng)目地源埋管的深度可設(shè)計(jì)120米，采用管徑為De25的單U管埋管方式。地源井的數(shù)量根據(jù)該項(xiàng)目暖通負(fù)荷和該地塊地源熱響應(yīng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的數(shù)據(jù)綜合確定。本項(xiàng)目地源井總數(shù)量為1185口。

3 空調(diào)末端系統(tǒng)

3.1 新風(fēng)量

根據(jù)《暖通空調(diào)規(guī)范》第3.0.6.2條和《住宅新風(fēng)系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》第4.2.3條規(guī)定，本項(xiàng)目新風(fēng)量應(yīng)滿足以下要求：①滿足規(guī)范最小新風(fēng)量要求；②承擔(dān)室內(nèi)濕負(fù)荷要求；③室內(nèi)CO2濃度限值；④人員散濕、新風(fēng)滲透產(chǎn)濕和飯菜散濕之和[1]。四者中的最大者做為最小新風(fēng)量。新風(fēng)機(jī)組送風(fēng)含濕量為8g/（kg·干空氣），根據(jù)上述分析采用0.7次/h換氣次數(shù)確定新風(fēng)量，并考慮15%的裕量。

3.2 新風(fēng)系統(tǒng)

本項(xiàng)目每戶設(shè)置一臺(tái)新風(fēng)機(jī)組，新風(fēng)機(jī)組位于設(shè)備陽(yáng)臺(tái)。新風(fēng)支管位于地板下，新風(fēng)口位于地面，新風(fēng)低速運(yùn)行形成置換通風(fēng)。廚房及衛(wèi)生間設(shè)置排風(fēng)系統(tǒng)，與新風(fēng)機(jī)組聯(lián)動(dòng)控制。

3.3 輻射末端系統(tǒng)

本項(xiàng)目戶內(nèi)采用毛細(xì)管輻射系統(tǒng)，根據(jù)負(fù)荷模擬計(jì)算結(jié)果，計(jì)算室內(nèi)的毛細(xì)管鋪設(shè)面積，結(jié)合室內(nèi)裝修吊頂?shù)男问剑捎貌煌南鄳?yīng)的鋪設(shè)方式，吊頂面積不滿足，則墻面需要布置。采用毛細(xì)管形式既可以滿足舒適的環(huán)境，節(jié)省吊頂空間，又可以結(jié)合裝修形式，更加美觀。

3.4 水力模塊系統(tǒng)

末端通過(guò)水力模塊裝置換熱毛細(xì)管運(yùn)行所需的供回水溫度，水力模塊裝置結(jié)合公區(qū)的空間及水暖管井大小，采用不同的安裝方式吊裝或者立裝，每戶設(shè)置一個(gè)水力模塊。

圖1 末端系統(tǒng)圖

4 自動(dòng)控制系統(tǒng)

4.1 控制及運(yùn)行

地源熱泵機(jī)組采用內(nèi)部切換系統(tǒng)，機(jī)組自身實(shí)現(xiàn)冬夏季的切換。地源側(cè)及末端側(cè)的水泵均采用變頻控制，系統(tǒng)變流量運(yùn)行，節(jié)省水泵能耗。

地埋管設(shè)有多個(gè)測(cè)溫孔，對(duì)地下土壤進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)開(kāi)啟冷卻塔，保證地下室溫度場(chǎng)的熱平衡。

水力模塊與地源機(jī)房系統(tǒng)換熱，得到輻射系統(tǒng)所需的水溫。室內(nèi)控制系統(tǒng)位于水力模塊內(nèi)部，輻射分集水器每個(gè)回路的熱電閥與室內(nèi)功能房間的露點(diǎn)探測(cè)器聯(lián)動(dòng)，根據(jù)露點(diǎn)監(jiān)測(cè)聯(lián)動(dòng)熱電閥開(kāi)關(guān)；室內(nèi)的控制面板與熱電閥聯(lián)動(dòng)控制。末端的新風(fēng)機(jī)組和輻射系統(tǒng)根據(jù)用戶的需求自主開(kāi)關(guān)，更加行為節(jié)能[2]。

4.2 控制及運(yùn)行

中央空調(diào)群控的目的是根據(jù)系統(tǒng)實(shí)時(shí)負(fù)荷準(zhǔn)確計(jì)算出熱泵主機(jī)的需求數(shù)量，并對(duì)相應(yīng)機(jī)組自動(dòng)執(zhí)行加減載控制，并且聯(lián)鎖啟停相應(yīng)水泵、風(fēng)機(jī)等設(shè)備，達(dá)到高效節(jié)能減少運(yùn)行成本，通過(guò)參數(shù)超限保護(hù)、故障報(bào)警保護(hù)和設(shè)備輪循等控制算法，保證設(shè)備安全高效率運(yùn)行并延長(zhǎng)機(jī)組使用壽命。換言之，中央空調(diào)的群控策略主要有三大方面：①負(fù)荷實(shí)時(shí)匹配；②保持設(shè)備高效運(yùn)行；③安全可靠的長(zhǎng)期運(yùn)行[3]。

5 結(jié)語(yǔ)

本設(shè)計(jì)采用可再生能源地埋管作為冷熱源，末端采用輻射及新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)，末端可以根據(jù)業(yè)主的需求自主開(kāi)關(guān)，支持行為節(jié)能。