淺談現代辦公寫字樓暖通空調節能設計

摘要：暖通空調節能設計是整個暖通空調系統生命周期中最為關鍵的一環，是后續工作順利進行的重要保障。如何對暖通空調設計方案進行科學的比較和優選，是暖通空調設計人員在實際設計工作中經常遇到的一個重要技術難題。本文針對深圳某辦公寫字樓暖通空調工程節能設計進行了探討，以供參考。

    1 工程概況及設計標準

    1.1 工程概況

    某辦公樓寫字樓位于廣東深圳,建筑面積3027㎡，是一幢綜合辦公寫字樓,建筑總高度21.37m。地下一層為制冷機房及儲藏間、柴油發電機房等；地上一層為大堂、傳達及辦公房；二層以上為大小會議及辦公房等。

    1.2 設計標準

    ①室外設計參數

    該工程采用的室外設計參數見表1。

    表1 空調系統室外設計參數

    ② 室內設計參數

    該工程采用的室外設計參數見表2。

    表2 室內設計參數

    ③ 主要冷負荷指標

    辦公室冷負荷指標取240W/㎡；會議室冷負荷指標取250 W/㎡。

    2 冷熱源系統節能設計

    設備方案選擇論證因為制冷系統的冷負荷小于 580KW,所以只考慮選用風冷式冷水機組制冷機組。風冷式冷水機組是以空氣為冷（熱）介質，作為冷（熱）源兼用型的一體化中央空調設備。風冷式冷(熱) 水機組分為單冷型和熱泵型，其中熱泵型風冷冷（熱）水機組 集制冷、制熱功能于一體、即可供冷，又可供熱，能實現夏季降溫，冬季采暖，一機多用。因此，風冷熱泵機組通常是既無供熱鍋爐、又無供熱熱網或其它穩定 可靠熱源，卻又要求全年空調的暖通工程設計中優先選用的方案，該機組可與風機盤管或柜式、吊頂式空氣處理機以及新風機組一起組成半集中式空氣調節系統，具 有風機盤管系統的諸多優點，布置靈活，外形美觀、節省建筑空間、調節方便，可以單獨停、開而不影響其它房間，運行噪聲低等特點。風冷式冷(熱)水機組省去 了冷卻水系統所必不可少的冷卻塔、水泵、鍋爐及相應的管道系統等許多輔件，系統結構簡單，安裝空間省、維護管理方便且又節約能源，避免了水質過差的地區所 造成的冷凝器結垢，水管堵塞等現象，同時還節約了水資源。

    3 空調系統節能設計

    3.1 帶全熱交換器新風機組

    空調系統采用全熱交換器以后，可以明顯降低整個空調系統的耗電量，當全熱交換器的全熱交換效率達到75%時，空調系統的總能耗平均可以減少25%～30%，節能效果十分明顯。

    在我國， 按照《公共建筑節能設計標準》（GB50189- 2005）的5.3.14，即建筑物內設有集中排風系統且符合下列條件之一時，宜設置排風熱回收裝置。排風熱回收裝置（全熱和顯熱）的額定熱回收效率不應低于60%：

    （1）送風量大于或等于3000m3/h 的直流式空氣調節系統，且新風與排風的溫度差大于或等于8℃；

    （2）設計新風量大于或等于4000m3/h 的空氣調節系統，且新風與排風的溫度差大于或等于8℃；

    （3）設置獨立新風和排風的系統。因此本工程采用全熱交換器進行排風熱回收，取消獨立的排風系統，同時本工程將全熱交換器與新風機組組合為一臺帶熱回收裝 置的新風機組（即全熱交換器新風機組），解決了全熱交換器體積過大、不易布置的難題，高效節能而且低噪，從而全面降低建筑能耗。另外本工程選用的全熱交換 器新風機組采用高分子復合膜（國際上最先進的全熱交換器的材料）作為熱質交換材料，熱交換效率可達73%。

    3.2 無級調速無刷直流風機盤管機組

    本工程采用無級調速無刷直流風機盤管機組，其主要特點是采用無刷直流永磁電機，同時配備自動控制裝置，實現風機盤管機組的無級調速（普通溫控器為三檔調 速）。電機為單相220V 輸入，直流運行，本工程選用產品國家檢測報告顯示，該機組在高速運行時，較國家標準規定的耗電量低30%～50%，低速（50%轉速）時，較國家標準規定 的耗電量低75%～90%，節能效果極為明顯。

    目前風機盤管機組仍然是中國中央空調系統使用最廣的產品。目前國內風機盤管一年的產量基本保持在100 萬臺左右，如果按每臺平均耗電120W 計算，一年平均運行100d，每天12h，一年僅風機盤管機組將消耗電量14 億4 千萬kWh。若考慮采用該節能產品，則年耗電量至少可減少一半，即7億2千萬kWh，折算為二氧化碳的排放量約為71784t。

    3.3 地板送風變風量空調系統

    3.3.1 地板送風系統類型簡介

    目前地板送風空調系統有三種形式：

    （1）有壓地板送風，如圖1 所示。送風方式：部分室內回風與空調機組處理過的空氣先混合，然后通過內走廊下部的主風管送到各個房間架空地板入口，通過地面旋流風口送出。

    圖1 有壓地板送風

    1-空調機組 2-新風 3-送風 4-樓板 5-周邊區隔板6-風機動力裝置7-被動送風口 8-散熱器 9-回風口 10-吊頂11、12-回風 13-排風

    （2）無壓地板送風，如圖2 所示。送風方式：空調機組處理過的空氣通過內走廊下部的主風管送到各個房間架空地板入口，室內部分空氣通過二次回風口進入變風量風機盒（末端動力裝置）與通過架空地板下部進入的冷風混合后由地板送風口送出。

    圖2 無壓地板送風

    1-空調機組2-新風 3-送風 4-樓板 5-周邊區隔板6-FBVAV BOX 7-送風口 8-一個人控制FBVAV BOX 9-隔板送風FBVAV BOX 10-隔板送風口 11-溫控器控制 FBVAV BOX 12-回風口 13-吊頂 14-誘導回風抵押15-回風抵押16-排風

    （3）風道地板送風（由于一次投資過高，已經很少使用）。

    3.3.2 工程系統介紹

    本工程采用無壓地板送風變風量系統，如圖3 所示，且采用動力型變風量末端裝置，這種系統可以由使用者通過桌面或墻面上的溫控器任意調節。末端裝置由于安裝在單塊地板上可以隨意變換位置，突顯人性化 方案，且動力型變風量末端裝置采用的是無級調速無刷直流電機，其效率高、調節性能好、節能效果明顯。室外新風通過全熱交換器新風機組進行排風熱回收后與空 調柜機送風一起送至地板架空內，地板下布置末端動力裝置（變風量風機盒），變風量風機盒將地板架空，內空氣通過旋流風口送至人員工作區。

    圖3 送風系統示意圖

    控制系統采用總風量控制法。用戶在室內溫控器上輸入設定溫度。室內溫控器檢測室內溫度，與設定溫度進行比較，當檢測溫度與設定溫度有差值時，溫控器改變變 風量風機盒風機的轉速，調節送入室內的風量，直到室內溫度接近設定溫度為止。隨著室內溫度接近設定溫度，變風量末端裝置的風機逐漸轉為低速運轉。室內溫控 器在調節變風量風機盒風機轉速的同時，通過雙絞線，以串行通訊的方式（通訊協議為RS485 協議），將信號傳入系統控制器。系統控制器通過RS485 總線對本單元內各溫度控制器的數據進行采集，并計算出本單元所需總風量，然后通過變頻器調節空調機組風機的轉速，使空調機組的總風量等于變風量末端裝置的 風量之和，達到變風量和控制房間溫度的目的。

    4 結束語

    綜上所述,空調節能是一個系統工程，需要設計和施工安裝、材料采購等多方面的結合才能體現節能的效果，作為暖通空調工程的開端，設計人員在空調節能設計的實踐工作需要不斷的學習和掌握新的空調節能技術，為國家的節能減排戰略做出貢獻。