成都市某高层建筑水环多联空调系统设计

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  【摘要】本文以四川省成都市锦江区某高层建筑为实例介绍了水环多联空调系统在空调设计中的应用。
  【关键词】高层建筑;空调;设计
  引言:水环(源)多联式空调系统是以水作为冷热源的多联空调系统,由水冷侧、主机、室内侧组成;水环(源)多联式空调系统主机侧采用水作为能源运输介质,通过高效换热器和中间介质循环水进行冷热量交换,室内侧末端与风冷多联机系统相同,采用制冷剂作为能量运输介质进行采暖、制冷。与传统的风冷多联空调系统相比,具有使用寿命长、水冷机组效率高、新风处理方式灵活、能适宜于任何体量建筑等特点,是一种新型、绿色环保的高效节能中央空调系统。
  1、工程概况
  本工程位于成都市锦江区沙河堡某地块,共南北两幢塔楼。地上28层、地下4层,地下室为汽车库、自行车库、设备用房及商业,地上裙房1~4层主要功能为商业及办公,南北楼标准层(5层以上)为租(售)单元式办公,建筑高度为122.3m,建筑面积约113612.90m2,属于一类高层公共建筑。
  2、设计参数
  2.1室外气象参数(成都市)
  夏季室外空调计算日平均温度31.8℃,夏季室外空调计算湿球温度26.4℃,夏季室外平均风速1.2m/s,冬季室外供暖计算干球温度2.8℃,冬季室外空调计算干球温度1℃。冬季室外空调相对湿度83%,冬季最多风向平均风速0.9m/s。
  2.2室内设计参数
  按规范要求并结合成都地区及本工程的具体情况确定室内空调设计参数。办公室:夏季设计温度25℃,相对湿度55%;冬季设计温度26℃,相对湿度60%。商业:夏季设计温度25℃,相对湿度55%;冬季设计温度26℃,相对湿度60%。
  3、空调方式
  地下一层至三层裙房商业采用水源多联机空调系统及水源热泵新风系统;办公首层三层通高门厅及商业电梯厅采用水源热泵空调系统;地下一层至28层租(售)单元式商業及办公均采用水源多联机空调系统。
  3.1标准层办公的租(售)单元设置独立的水源多联机空调系统;裙房商业大空间区域每层设置水源多联机空调系统和水源热泵新风系统;裙房商铺分户设置独立的水源多联机空调系统;办公门厅高大空间采用整体式水源热泵空调机组(全空气系统),其余门厅层高交底区域采用水源多联机空调系统。
  3.2裙房大商业新风系统采用水源热泵整体式新风系统,将处理后的新风送入室内;塔楼标准层及裙房商铺分层设置新风系统,新风系统采用就近从室外采集新风,未经冷热处理送至各空调区域的方式,新风负荷由相应的室内机承担。
  3.3冷却水公共循环水系统划分为2个独立系统。其中北楼的办公区域为一个独立系统(简称北楼系统);南楼及裙房商业为一个独立的水系统(简称商业及南楼系统),2个系统的冬季辅助加热的热源与卫生热水集中采用燃气型真空热水机组提供。
  4、空调水系统设计
  4.1北楼空调水系统
  根据负荷计算结论,北楼系统所有水源多联机系统及水源热泵系统所需循环水量为1152m3/h,辅助加热热负荷为2193kW。水源多联机空调系统及水源热泵系统的公共循环水系统设置四台闭式冷却塔,流量为300m3/h,冷却塔设置于北塔楼屋顶,选择四台循环水泵与之一一对应。选择两台板式换热器用于辅助加热,板式换热器设置于地下二层换热机房。水源多联机空调系统及水源热泵系统的公共循环水系统采用闭式、两管制大系统变流量、末端定流量一级泵系统,公共循环水系统立管为同程式、水平管路为异程式。所有整体卧式水源热泵空调机组、整体式水源热泵新风机组、水源多联机空调机组主机的回水支管上均设置自力式压差控制阀以确保每个末端的水力平衡及水流量恒定;循环水泵根据供回水干管之间的压差变化采用台数加变频控制的方式。
  4.2商业及南楼空调水系统
  根据负荷计算结论,南区系统所有水源多联机系统及水源热泵系统所需循环水量为1627m3/h,辅助加热热负荷为3014kW。水源多联机空调系统及水源热泵系统的公共循环水系统设置四台闭式冷却塔,流量为400m3/h,冷却塔设置于南塔楼屋顶,选择四台循环水泵与之一一对应。选择两台板式换热器用于辅助加热 。水源多联机空调系统及水源热泵系统的公共循环水系统采用闭式、两管制大系统变流量、末端定流量一级泵系统,公共循环水系统立管为同程式、水平管路为异程式。所有整体卧式水源热泵空调机组、整体式水源热泵新风机组、水源多联机空调机组主机的回水支管上均设置自力式压差控制阀以确保每个末端的水力平衡及水流量恒定;循环水泵根据供回水干管之间的压差变化采用台数加变频控制的方式。
  4.3热源水系统
  根据负荷计算结论,北楼系统辅助加热热负荷为2193kW;南区系统辅助加热热负荷为3014kW;生活热水所需热负荷为400kW。北区公共循环水系统、南区公共循环水系统所需的辅助加热量以及生活热水热负荷总和为5607kW,本工程将此三部分合用设置热水机组,选择2台2.8MW的燃气型真空热水机组,进出水温度为80/60℃,设置于地下一层热水机房中。三套用热系统根据自身需求分别设置板式换热器。
  5、控制与监测
  5.1夏季:开启相应的公共循环水泵及冷却塔:根据系统供回水干管压差变化控制闭式冷却塔风机及其附带水泵的启停,并根据供回水干管压差变化对公共循环水泵进行台数加变频控制,确保系统供水温度不超过35°C、并不宜低于22℃,并确保各末端机组对流量的需求。
  5.2冬季:关闭闭式冷却塔及其附带的水泵,开启辅助加热,根据供水干管的温度传感器控制热媒水回水干管上电动调节阀的开度,确保系统主管供水温度不低于15℃,并且当供水温度高于25℃时,关闭辅助加热。公共循环水泵则根据供回水干管压差变化进行台数加变频控制并确保各末端机组对流量的需求,而且通过设置在公共水环路主管上的流量传感器对板换进行台数控制(当公共循环水量减少为设计流量的一半时,关闭一台板换)。   5.3各层新风机组、大厅及电梯厅水源热泵机组除就地控制外设置集中监控。各末端回水管上的电动二通阀与机组联锁启闭。
  5.4所有整体卧式水源热泵空调机组、整体式水源热泵新风机组、水源多联空调机组室外机均自带控制装置及水流开关保护装置。
  5.5热媒水系统控制:根据负荷侧的供回水总管之间的压差变化,控制位于供回水总管间的压差旁通阀的开启度,对热水机组及其相对应的热水泵进行台数控制,(当旁通流量大于单台热水机组水流量的110%时,关闭其中一台热水机组)根据回水温度对热水机组燃烧器进行 PID控制;供水温度的控制由热水机组自带的自控系统完成。
  6、结语
  水环多联机组是将水源热泵技术、多联机技术结合在一起,综合了风冷多联式变频空调和水冷式冷水机组两大类产品的技术优点,使得该机组既有多联机的变负荷的灵活,安装配置自由的特点,又有冷水机组的高能效,运行平稳的优点。在目前我国能耗逐年增加的情况下,建筑节能已经成为我们的共识。水环多联空调系统的节能效果明显,随着市场价格的逐年降低,水环多联空调系统的应用必将越来越广泛,为我国的建筑节能事业做出更多的贡献。
  参考文献:
  [1]水环(源)多联机空调系统应用设计介绍.韦炎萍、孙利.
  [2]《空气调节设计手册》---中国建筑工业出版社,第二版
  [3]公共建筑节能设计标准GB50189—2005
  成都市某高层建筑水环多联空调系统设计
  税亚欧
  (中国建筑西南设计研究院有限公司  四川成都  610041)
  【摘要】本文以四川省成都市锦江区某高层建筑为实例介绍了水环多联空调系统在空调设计中的应用。
  【关键词】高层建筑;空调;设计
  引言:水环(源)多联式空调系统是以水作为冷热源的多联空调系统,由水冷侧、主机、室内侧组成;水环(源)多联式空调系统主机侧采用水作为能源运输介质,通过高效换热器和中间介质循环水进行冷热量交换,室内侧末端与风冷多联机系统相同,采用制冷剂作为能量运输介质进行采暖、制冷。与传统的风冷多联空调系统相比,具有使用寿命长、水冷机组效率高、新风处理方式灵活、能适宜于任何体量建筑等特点,是一种新型、绿色环保的高效节能中央空调系统。
  1、工程概况
  本工程位于成都市锦江区沙河堡某地块,共南北两幢塔楼。地上28层、地下4层,地下室为汽车库、自行车库、设备用房及商业,地上裙房1~4层主要功能为商业及办公,南北楼标准层(5层以上)为租(售)单元式办公,建筑高度为122.3m,建筑面积约113612.90m2,属于一类高层公共建筑。
  2、设计参数
  2.1室外气象参数(成都市)
  夏季室外空调计算日平均温度31.8℃,夏季室外空调计算湿球温度26.4℃,夏季室外平均风速1.2m/s,冬季室外供暖计算干球温度2.8℃,冬季室外空调计算干球温度1℃。冬季室外空调相对湿度83%,冬季最多风向平均风速0.9m/s。
  2.2室内设计参数
  按规范要求并结合成都地区及本工程的具体情况确定室内空调设计参数。办公室:夏季设计温度25℃,相对湿度55%;冬季设计温度26℃,相对湿度60%。商业:夏季设计温度25℃,相对湿度55%;冬季设计温度26℃,相对湿度60%。
  3、空调方式
  地下一层至三层裙房商业采用水源多联机空调系统及水源热泵新风系统;办公首层三层通高门厅及商业电梯厅采用水源热泵空调系统;地下一层至28层租(售)单元式商业及办公均采用水源多联机空调系统。
  3.1标准层办公的租(售)单元设置独立的水源多联机空调系统;裙房商业大空间区域每层设置水源多联机空调系统和水源热泵新风系统;裙房商铺分户设置独立的水源多联机空调系统;办公门厅高大空间采用整体式水源热泵空调机组(全空气系统),其余门厅层高交底区域采用水源多联机空调系统。
  3.2裙房大商业新风系统采用水源热泵整体式新风系统,将处理后的新风送入室内;塔楼标准层及裙房商铺分层设置新风系统,新风系统采用就近从室外采集新风,未经冷热处理送至各空调区域的方式,新风负荷由相应的室内机承担。
  3.3冷却水公共循环水系统划分为2个独立系统。其中北楼的办公区域为一个独立系统(简称北楼系统);南楼及裙房商业为一个独立的水系统(简称商业及南楼系统),2个系统的冬季辅助加热的热源与卫生热水集中采用燃气型真空热水机组提供。
  4、空调水系统设计
  4.1北楼空调水系统
  根据负荷计算结论,北楼系统所有水源多联机系统及水源热泵系统所需循环水量为1152m3/h,辅助加热热负荷为2193kW。水源多联机空调系统及水源热泵系统的公共循环水系统设置四台闭式冷却塔,流量为300m3/h,冷却塔设置于北塔楼屋顶,选择四台循环水泵与之一一对应。选择两台板式换热器用于辅助加热,板式换热器设置于地下二层换热机房。水源多联机空调系统及水源热泵系统的公共循环水系统采用闭式、两管制大系统变流量、末端定流量一级泵系统,公共循环水系统立管为同程式、水平管路为异程式。所有整体卧式水源热泵空调机组、整体式水源热泵新风机组、水源多联机空调机组主机的回水支管上均设置自力式压差控制阀以确保每个末端的水力平衡及水流量恒定;循环水泵根据供回水干管之间的压差变化采用台数加变频控制的方式。
  4.2商业及南楼空调水系统
  根据负荷计算结论,南区系统所有水源多联機系统及水源热泵系统所需循环水量为1627m3/h,辅助加热热负荷为3014kW。水源多联机空调系统及水源热泵系统的公共循环水系统设置四台闭式冷却塔,流量为400m3/h,冷却塔设置于南塔楼屋顶,选择四台循环水泵与之一一对应。选择两台板式换热器用于辅助加热 。水源多联机空调系统及水源热泵系统的公共循环水系统采用闭式、两管制大系统变流量、末端定流量一级泵系统,公共循环水系统立管为同程式、水平管路为异程式。所有整体卧式水源热泵空调机组、整体式水源热泵新风机组、水源多联机空调机组主机的回水支管上均设置自力式压差控制阀以确保每个末端的水力平衡及水流量恒定;循环水泵根据供回水干管之间的压差变化采用台数加变频控制的方式。   4.3热源水系统
  根据负荷计算结论,北楼系统辅助加热热负荷为2193kW;南区系统辅助加热热负荷为3014kW;生活热水所需热负荷为400kW。北区公共循环水系统、南区公共循环水系统所需的辅助加热量以及生活热水热负荷总和为5607kW,本工程将此三部分合用设置热水机组,选择2台2.8MW的燃气型真空热水机组,进出水温度为80/60℃,设置于地下一层热水机房中。三套用热系统根据自身需求分别设置板式换热器。
  5、控制与监测
  5.1夏季:开启相应的公共循环水泵及冷却塔:根据系统供回水干管压差变化控制闭式冷却塔风机及其附带水泵的启停,并根据供回水干管压差变化对公共循环水泵进行台数加变频控制,确保系统供水温度不超过35°C、并不宜低于22℃,并确保各末端机组对流量的需求。
  5.2冬季:关闭闭式冷却塔及其附带的水泵,开启辅助加热,根据供水干管的温度传感器控制热媒水回水干管上电动调节阀的开度,确保系统主管供水温度不低于15℃,并且当供水温度高于25℃时,关闭辅助加热。公共循环水泵则根据供回水干管压差变化进行台数加变频控制并确保各末端机组对流量的需求,而且通过设置在公共水环路主管上的流量传感器对板換进行台数控制(当公共循环水量减少为设计流量的一半时,关闭一台板换)。
  5.3各层新风机组、大厅及电梯厅水源热泵机组除就地控制外设置集中监控。各末端回水管上的电动二通阀与机组联锁启闭。
  5.4所有整体卧式水源热泵空调机组、整体式水源热泵新风机组、水源多联空调机组室外机均自带控制装置及水流开关保护装置。
  5.5热媒水系统控制:根据负荷侧的供回水总管之间的压差变化,控制位于供回水总管间的压差旁通阀的开启度,对热水机组及其相对应的热水泵进行台数控制,(当旁通流量大于单台热水机组水流量的110%时,关闭其中一台热水机组)根据回水温度对热水机组燃烧器进行 PID控制;供水温度的控制由热水机组自带的自控系统完成。
  6、结语
  水环多联机组是将水源热泵技术、多联机技术结合在一起,综合了风冷多联式变频空调和水冷式冷水机组两大类产品的技术优点,使得该机组既有多联机的变负荷的灵活,安装配置自由的特点,又有冷水机组的高能效,运行平稳的优点。在目前我国能耗逐年增加的情况下,建筑节能已经成为我们的共识。水环多联空调系统的节能效果明显,随着市场价格的逐年降低,水环多联空调系统的应用必将越来越广泛,为我国的建筑节能事业做出更多的贡献。
  参考文献:
  [1]水环(源)多联机空调系统应用设计介绍.韦炎萍、孙利.
  [2]《空气调节设计手册》---中国建筑工业出版社,第二版
  [3]公共建筑节能设计标准GB50189—2005
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