某会所的空调节能系统设计

沙泳洪

（广东海外建筑设计院有限公司，广州 510075）

1 工程工况

本工程为广东省江门地区的小区会所，总建筑面积5200平米，地上三层，地下二层，集游泳、健身、棋牌和洽谈等多功能于一体。恒温泳池设于负一层 （半地下室部分），设计要求恒温泳池全年恒温恒湿，会所夏季空调，全年24小时热水。

2 三集一体系统在恒温泳池的应用

2.1 江门地区气象参数:

冬季通风室外计算温度:13.9℃

冬季空气调节室外计算温度:5.2℃

夏季空气调节室外计算干球温度:33.6℃

夏季空气调节室外计算湿球温度:27.6℃

2.2 传统的恒温泳池系统

泳池池水的热损失主要为池水表面蒸发损失（约占总损失的70% ～85%），其他如地表面、池底、池壁、管道设备等传热损失只占总热损失的15%～30%左右。池水表面蒸发造成室内泳池空气湿度加大，水蒸气中含有的氯氨/三卤甲烷，对泳池的天花和构造产生腐蚀，不仅对人体会有刺激作用，更严重的是危害人的健康，其中三卤甲烷可致癌。

常规的除湿方式是向室外排出泳池室内的暖湿空气，补进室外相对干燥空气并将其处理到室内设计参数，采用除湿设备和单独的空调采暖系统保持室内空气恒温恒湿，泳池的恒温则需要单独的热源（锅炉、热泵、电加热等）对其加热来补充泳池的循环热损失。由于保持泳池室内恒温、恒湿和泳池加热需要三套独立的系统，故其传统的恒温泳池系统运行费用相当高。

2.3 三集一体系统

泳池三集一体机集空调、除湿和池水加热于一体，利用热泵技术，将除湿加热过程中的冷量回收利用，机组能克服高湿、高氯环境等诸多问题，通过春夏秋冬四季运行模式的改变，机组达到高效节能的运行。其工作原理如图1:

图1 三集一体系统工作原理

泳池区暖湿空气通过风管回到三机一体机组，经过蒸发器温度迅速降低，并将热能传递给冷媒，冷媒将一部分热量经泳池水换热器转移到池水，另一部分热量经冷凝器将与新风混合后重新送回室内泳池大厅。在过渡季节，系统会根据室内湿度要求调节新风量以利节能;新风及排风阀门均可依据室内环境自动调节。在冬季，三集一体热泵提供给空气的热量满足不了室内的温度要求时，需启动风管内散热盘管对空气进行加热。

其具体运行模式如下:需要对室内空气进行加热时主机风冷冷凝器工作，送出干燥的热空气对室内空气进行升温。如果室内空气温度达到要求时，回收的冷凝热给池水加热，主机送出干燥冷空气对室内空气进行制冷。如室内空气温度和池水温度同时都达到要求时，这时回收的冷凝热通过室外冷凝器排到室外大气中。高温气态制冷剂流经冷凝器后冷凝成温暖的液态，释放冷凝热。当室内空气温度超过要求上限时，主机风冷冷凝器停止工作，通过除湿蒸发器送出冷空气，对室内空气进行冷却降温。所以说三集一体除湿热泵具备了除湿功能、空调制冷功能、室内空气加热功能、新风处理功能、池水热泵辅助加热功能，通过一套系统之间能量的相互转换即可实现室内恒温、恒湿和泳池加热，大大节约了运行成本。

3 带热回收的变冷媒空调系统

热回收变冷媒空调系统 （热回收热水VRV）是目前少数厂家可以实现的，比较节能的空调系统。其原理是将制冷时产生的废热进行回收，将其用于加热生活热水，既节约了加热水的费用，同时也减少了环境的“热岛效应”，是非常节能环保的空调系统。

在本工程中，会所的各功能用房在夏季需要空调制冷，通过带热回收的变冷媒空调设备自动回收热水，其回收的水量远远超过夏季泳池及沐浴等用热水的要求。由于该地区为夏热冬暖地区，冬季会所的办公用房无需采暖要求，用于制冷的空调室外机可以转换为高效的制热模式 （热泵），直接产生热水满足会所冬季用热水的要求，其原理详见下图2。

图2 热回收变冷媒空调系统工作原理

其工作原理为:夏季该变冷媒空调系统为热回收的制冷模式，可以简单的理解为将室内的热量通过设备内部的换热和阀门切换转移至自带的热回收水箱，通过分集水器汇至需要热水的生活热水箱中。通过温度控制水泵的启停以及系统的模式，当热水量满足要求无需加热时，则该系统转换为单纯的制冷模式，不进行热回收，在过渡季节和冬季，室内已经无需制冷，没有可以回收的热量时，该变冷媒空调系统转换为制热模式，直接产生热水送至热回收热水箱通过分集水器汇至生活热水箱，一部分热水用于沐浴，一部分热水用于加热泳池。

在该系统的设计中，需要详细核算该设备夏季的热回收热水量和冬季的制热量以及过渡季节是否满足会所的热水需求，并要求热水出水温度不能低于55℃，不然无法满足泳池的加热要求，本工程经核算只需将制冷系统的部分室外机选用带热回收功能即可以满足该会所全年的用热水要求。

4 新风全热交换设备的应用

全热交换设备通常是指一种含有全热交换芯体的新风、排风换气设备。其工作原理是:产品工作时，室内排风和新风分别流经换热器芯体时，由于气流分隔板两侧气流存在着温差和蒸汽分压差，两股气流通过分隔板时呈现传热传质现象，引起全热交换过程。夏季运行时，新风从空调排风获得冷量，使温度降低，同时被空调风干燥，使新风含湿量降低;冬季运行时，新风从空调室排风获得热量，温度升高，同时被空调室排风加湿。这样，通过换热芯体的全热换热过程，让新风从空调排风中回收能量。

在通风系统中，热回收设备有两类:一类是显热回收型，一类是全热回收型。显热回收型回收的能量体现在新风和排风的温差上所含的那部分能量;而全热回收型体现在新风和排风的焓差上所含的能量。单从这个角度来说，全热性回收的能量要大于显热回收型的能量，因此全热回收型是更加节能的设备。

加大新风量是实现良好空气品质的最好方法，只从空气品质的角度来说，进行全新风运行的空调系统才是最好的系统，可是由此带来的能量消耗确实是非常大的。根据《公共建筑节能设计标准》（GB50189－2005）第5.3.14条设有独立的新风和排风系统宜设置排风热回收装置，且热回收装置（全热和显热）的额定热回收率不应低于60%。本工程的新风和排风为独立系统，故采用了新风全热回收装置，热交换效率大于75%，大大降低了新风所需要的能量，实现了通风系统的高效节能。

5 结束语

本工程将节能的理念贯穿于整个空调设计，采用了三集一体机组即解决了泳池加热、环境除湿要求，也兼顾了泳池大厅的空调，而带热回收的变冷媒空调系统即满足了会所的空调，也兼顾了泳池的加热，两个空调系统能源互相利用，没有额外的浪费，全年运行费用非常低，节能环保效益显著，本工程获得了2012年广州市绿色建筑优秀设计一等奖。

三集一体机组、带热回收的变冷媒空调系统是目前比较先进的空调节能系统，其节能效果显而易见，但是这两个系统的应用要根据地域特点和工程实际情况具体分析，其实际节能效果是否显著，由于其初投资较高，目前仍没有得到普遍推广，而新风全热回收设备，由于其设备相对简单、造价低，在空调通风系统中已经得到了广泛应用。

［1］民用建筑供暖通风与空气调节设计规范［S］.GB50736－2012

［2］陆耀庆.实用供热空调设计手册 （2版）［M］．北京:中国建筑工业出版社，2008

［3］中华人民共和国建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.公共建筑节能设计标准 （GB50189－2005）［S］

［4］中国建筑设计研究院.建筑给排水设计手册 （2版）［M］．北京:中国建筑工业出版社，2008