摘要：以北京一幢辦公大樓的暖通節(jié)能工程設(shè)計為典型，介紹了該工程以地源熱泵為冷、熱源，溫濕度獨立控制的空調(diào)方式、地道風(fēng)及地下車庫固態(tài)能的應(yīng)用等節(jié)能措施。

關(guān)鍵詞：節(jié)能工程　設(shè)計

1　工程概況

該辦公樓總建筑面積65038平方米，地上八層，地下兩層。為一類高層公共建筑。地下一層為餐飲娛樂（包含游泳池），地下二層為汽車庫。首層及二層為餐廳及會議室，其余各層均為辦公。辦公樓耗能一般較大，節(jié)能減排，建設(shè)低碳建筑是本次設(shè)計的重點及任務(wù)。

北京市全年平均氣溫13.1℃，年日照時數(shù)為2594小時，太陽能資源較豐富。太陽能可全年為該建筑物的辦公、娛樂、餐飲部分提供衛(wèi)生熱水和游泳池池水加熱。同時采用地源熱泵系統(tǒng)，當(dāng)太陽能不足時，地源熱泵為輔助能源，100%備用。

2　工程節(jié)能系統(tǒng)

2.1　冷熱源系統(tǒng)本工程采用地源熱泵系統(tǒng)，地埋管布置在建筑物基礎(chǔ)以下。辦公樓的空調(diào)負(fù)荷由地源熱泵設(shè)備負(fù)擔(dān)，同時利用辦公內(nèi)區(qū)供冷的熱量，采用熱泵系統(tǒng)，作為太陽能熱水系統(tǒng)的一個備用熱源。地源熱泵系統(tǒng)提供辦公區(qū)域除新風(fēng)負(fù)荷和濕負(fù)荷之外的顯熱負(fù)荷和餐廳會議等的空調(diào)負(fù)荷，辦公區(qū)域的新風(fēng)負(fù)荷和濕負(fù)荷（潛熱負(fù)荷）由末端的溶液調(diào)濕新風(fēng)機組承擔(dān)?？照{(diào)冷、熱源原理見圖1。

辦公部分采用頂棚輻射系統(tǒng)供冷和供熱，配置兩臺熱泵機組L-1、L-2；餐廳和會議室部分采用全空氣空調(diào)系統(tǒng)，配置兩臺熱泵機組L-3、L-4。在夏季夜間，開啟設(shè)備L-2向辦公輻射外區(qū)供冷；夏季日間，辦公區(qū)域內(nèi)外分區(qū)均需要供冷，內(nèi)外區(qū)供回水系統(tǒng)同時供應(yīng)。開啟設(shè)備L-1、L-2向辦公區(qū)供冷，開啟設(shè)備L-3、L-4向餐廳、會議室全空氣系統(tǒng)供冷；在冬季夜間，開啟設(shè)備L-2向辦公輻射外區(qū)供熱，由于辦公外區(qū)需熱量小，設(shè)備L-2可以分出一部分熱量制備衛(wèi)生熱水；冬季日間，由于辦公區(qū)域內(nèi)區(qū)需要供冷，外區(qū)需要供熱，內(nèi)外區(qū)供回水系統(tǒng)分別供應(yīng)。開啟設(shè)備L-1向辦公部分供熱，開啟設(shè)備L-2向內(nèi)區(qū)供冷，開啟設(shè)備L-3、L-4向餐廳、會議室全空氣系統(tǒng)供熱。設(shè)備L-2可以回收冷凝熱制備衛(wèi)生熱水，也可以回收冷凝熱向辦公外區(qū)供熱。

2.2　空調(diào)系統(tǒng)

辦公區(qū)域的空調(diào)房間采用溫、濕度獨立控制空調(diào)系統(tǒng)，采用輻射供冷暖加獨立新風(fēng)空氣調(diào)節(jié)的系統(tǒng)形式。溫、濕度分開處理，房間內(nèi)潛熱負(fù)荷由獨立新風(fēng)處理機組（熱泵式溶液調(diào)濕新風(fēng)機組）負(fù)擔(dān)，通過溶液除濕后的新風(fēng)可帶走室內(nèi)的濕負(fù)荷，房間內(nèi)顯熱負(fù)荷由樓板輻射供冷暖系統(tǒng)負(fù)責(zé)處理，不足處由新風(fēng)處理機組承擔(dān)。溫、濕度獨立控制空調(diào)系統(tǒng)i-d圖見圖2～圖4。

輻射供冷暖系統(tǒng)的盤管設(shè)置在樓板內(nèi)或者建筑墊層內(nèi)。供回水溫度夏季采用18～21℃高溫冷媒水，冬季采用30～33℃低溫?zé)崦剿?。新風(fēng)處理機組冬季送風(fēng)溫度15℃，夏季送風(fēng)溫度20℃。送風(fēng)口和排風(fēng)口均設(shè)置在房間的頂部。送風(fēng)口沿內(nèi)、外區(qū)墻體或結(jié)構(gòu)柱體均勻設(shè)置，排風(fēng)口集中設(shè)置。送風(fēng)機和排風(fēng)機單獨設(shè)置，均為變頻風(fēng)機。在初夏和過渡節(jié)可以實現(xiàn)內(nèi)區(qū)直流空調(diào)系統(tǒng)運行，加強內(nèi)區(qū)自然通風(fēng)。熱泵式溶液調(diào)濕新風(fēng)機組集中設(shè)置在每一層的空調(diào)機房內(nèi)，擔(dān)負(fù)同層的辦公區(qū)域。在地下三層設(shè)有新風(fēng)空調(diào)箱，空調(diào)箱將經(jīng)過地道降溫或升溫的室外新風(fēng)進(jìn)行冷熱處理，

再送至每層空調(diào)機房。由于土壤的隔熱性能，土壤一年四季的溫度變化幅度均小于外界的氣溫。利用外界空氣和土壤的溫差，將室外空氣通過地道進(jìn)行換熱，對空氣流進(jìn)行夏季降溫或冬季升溫，從而達(dá)到節(jié)能目的。

會議室和餐廳等采用帶熱回收段的舒適性全空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)。夏季采用7～12℃冷媒水，冬季采用55～50℃熱媒水。將地下汽車庫的固態(tài)能量用于餐廳新風(fēng)的預(yù)熱和預(yù)冷。全空氣空調(diào)系統(tǒng)的排風(fēng)回送到地下車庫，提供地下車庫冬季所需熱量。在車庫側(cè)采風(fēng)管及空調(diào)房間回風(fēng)管上設(shè)溫度傳感器，當(dāng)車庫溫度高于空調(diào)房間回風(fēng)溫度時，開啟回風(fēng)管路上電動風(fēng)閥，關(guān)閉車庫側(cè)采風(fēng)及排風(fēng)管上電動風(fēng)閥和風(fēng)機（風(fēng)機與風(fēng)閥聯(lián)動）對室內(nèi)回風(fēng)全熱回收。當(dāng)車庫溫度低于空調(diào)房間回風(fēng)溫度時，關(guān)閉回風(fēng)管上電動風(fēng)閥，開啟回風(fēng)管接至車庫管路上電動風(fēng)閥和排風(fēng)機（風(fēng)機與風(fēng)閥聯(lián)動）向車庫排風(fēng)。同時開啟車庫采風(fēng)管道上電動風(fēng)閥，引入車庫風(fēng)進(jìn)行全熱回收。新風(fēng)的采集來自地道風(fēng)，減少新風(fēng)處理的能耗，在初夏和過渡季節(jié)可轉(zhuǎn)換為全新風(fēng)節(jié)能工況為餐廳通風(fēng)。

2.3　通風(fēng)系統(tǒng)

過渡季使用可控的智能開窗系統(tǒng)，結(jié)合中廳的熱壓、煙囪效應(yīng)，配合以少量機械排風(fēng)，可以在室內(nèi)形成良好的溫度環(huán)境，充分利用自然能源，節(jié)能環(huán)保。輻射供冷暖系統(tǒng)可以加強自然通風(fēng)的時間，在過渡季末期，由于直接采取自然通風(fēng)可能會導(dǎo)致室內(nèi)溫度稍低或稍高，這時可以使用輻射供冷暖系統(tǒng)彌補這部分熱量，達(dá)到加強自然通風(fēng)的目的，節(jié)省能源。根據(jù)北京地區(qū)的氣候特點，在夏季涼爽的凌晨，當(dāng)室外溫度濕度條件適合的情況下，空調(diào)自控系統(tǒng)、智能開窗系統(tǒng)自動開啟，加大自然通風(fēng)能力，排出室內(nèi)悶熱潮濕的空氣，取而代之是清涼、干爽清潔的新鮮空氣，為即將開啟的空調(diào)系統(tǒng)減少室內(nèi)熱負(fù)荷。

3　系統(tǒng)節(jié)能工程的經(jīng)濟分析

地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)可實現(xiàn)對建筑物的供熱和制冷，在熱泵制冷運行時，可回收冷凝熱制備生活熱水（50℃），一機多用。與常規(guī)制冷系統(tǒng)比，冷卻水溫低，制冷效率高，使得地源熱泵系統(tǒng)比常規(guī)制冷系統(tǒng)節(jié)能。地源熱泵與使用高溫冷源的空調(diào)末端相結(jié)合，綜合運行節(jié)能可達(dá)30～40％。地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)運行中無燃燒，無排煙，無廢棄物，不需要堆放燃料和廢物的場地，因而環(huán)境效益顯著。地源熱泵的污染物排放與空氣源熱泵相比減少40%以上，與電供暖相比減少70%以上。因地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)運行費用低，初次投資增加費用可在6至7年內(nèi)回收，且循環(huán)系統(tǒng)壽命可達(dá)50年以上，在整個服務(wù)周期內(nèi)的平均費用低于傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)。

溫濕度獨立控制空調(diào)系統(tǒng)中，由于溫度與濕度為兩套獨立的空調(diào)控制系統(tǒng)，分別控制、調(diào)節(jié)室內(nèi)的溫度與濕度，從而避免了常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)中熱濕聯(lián)合處理所帶來的損失?？梢詽M足不**間熱濕比不斷變化的要求，克服了常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)中難以同時滿足溫、濕度參數(shù)的要求，避免了室內(nèi)濕度過高（或過低）的現(xiàn)象。對辦公樓類建筑，系統(tǒng)可節(jié)能30%～50%。5萬平方米以下系統(tǒng)初投資增加5%～10%（2年內(nèi)回收），10萬平方米以上系統(tǒng)初投資幾乎不增加。

在提倡創(chuàng)建節(jié)約型社會的今天，建筑節(jié)能問題不可忽視，尤其是對于占建筑能耗50%～70%的空調(diào)系統(tǒng)能耗。工程投入使用后，空調(diào)系統(tǒng)在各季節(jié)使用效果良好，基本實現(xiàn)了之前設(shè)定的設(shè)計理念。各種節(jié)能技術(shù)、節(jié)能設(shè)備有機的結(jié)合和應(yīng)用使本建筑成為舒適度高、能耗低的新型建筑。

參考文獻(xiàn)

1．潘云鋼.高層民用建筑空調(diào)設(shè)計.北京：中國建筑工業(yè)出版社

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標(biāo)簽：工程設(shè)計、暖通、暖通空調(diào)、空調(diào)、空調(diào)系統(tǒng)、節(jié)能

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文章名稱：《暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能工程設(shè)計》

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