大型商业综合体暖通空调节能设计

贺苗

摘 要：节能是世界发展的主题，而在建筑工程中，实现暖通空调系统的节能是当前建筑界追求的目标。暖通空调的节能设计对于节约能源，实现能源可持续发展具有重要意义。结合工程实例，简要探讨了暖通空调系统的绿色、低碳设计，论述了其具体的节能措施，分析、总结了设计方法和难点，以期为日后此类工程设计提供参考。

关键词：暖通空调；保温；控制系统；节能

中图分类号：TU831.8 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.06.101

随着“低碳”概念的深入，其已经在社会各界中达成共识，而暖通空调系统中的节能设计也引起了设计人员的注意，他们采取一系列技术措施，在社会和环境可承受的范围内，使得能源的利用效率不断提高。节能新技术的应用不仅可以有效降低能耗，达到节能减排的目的，还可以有效保护自然资源。这对于自然和社会的发展具有双重意义，是社会发展的必然趋势。

1 工程背景

某项目设计充分考虑了绿色节能建筑的理念和定位，目标是达到国家绿色建筑标识二星级标准和美国LEED认证金奖的要求。

2 工程概况

本工程分E3、F1两个地块。E3地块由6栋8层办公楼组成，总建筑面积69 460 m2，其中，地上建筑面积40 630 m2；F1地块由5栋8层办公楼组成，总建筑面积56 232 m2，其中，地上建筑面积32 182 m2，地下建筑面积24 050 m2。

3 绿色节能设计

3.1 围护结构保温系统

分析隔热理论可知，采用外保温技术，建筑室内受到室外温度波动的影响小，具有良好的节能效果和综合经济效益。因为空调末端采用辐射系统，与常规空调系统相比，对围护结构保温和室内密闭性等性能的要求更高。为此，综合比较本市目前实施的节能设计标准、德国建筑节能标准、美国LEED07标准等一系列针对围护结构的要求，并考虑辐射空调系统要求、投资造价、后期运行等因素，最终确定适合本工程的围护结构参数。

3.2 空调冷热源

本工程空调冷负荷为7 041 kW，空调热负荷为4 629 kW，生活热水负荷为400 kW。系统分别配置了离心式冷水机组、地源热泵机组和热泵热水机组。空调冷热源配置如表1所示。

3.3 地源热泵系统设计

3.3.1 地埋管换热器设计

地埋管换热器要按照冬季工况配置。根据地源井测试报告和EED软件模拟计算结果，确定采用双U25埋管。夏季放热能力取59.1 W/m，冬季取热能力取37.9 W/m。地埋管有效井深为100 m，地源井数量984口，有效埋管换热长度为98 400 m，地源井间距为5 m。地埋管换热能力测试数据如表2所示。

3.3.2 空调水系统设计

本工程E3、F1地块共计11栋办公楼，空调水系统输送距离比较远。由于空调侧各办公楼之间末端管道阻力差距比较大，而且地源侧各区域间地埋管管道阻力差距也比较大，因此，水系统根据输送距离分别在空调侧、地源侧设置二次泵变流量系统。水系统垂直异程、水平异程用平衡阀调节各水路水力平衡。

夏季，空调侧供回水温度为6 ℃/12 ℃，地源侧供回水温度为29 ℃/35 ℃；冬季，空调侧供回水温度为45 ℃/39 ℃，地源侧供回水温度为11 ℃/5 ℃。

3.3.3 土壤热平衡设计措施及运行策略

良好的地源热泵系统要求实现全年土壤取热、放热的热平衡。为了实现此目标，本设计采用冷却塔辅助散热并结合土壤监测、空调系统能耗监测等方式，具体措施如下：①冷却塔处理负荷能力占空调总冷却负荷的60%；②分区域分别设置多口监测井（内设温度探头），以检测土壤的温升状况；③在地源侧、空调侧分别设置能量计量系统，以记录累计取热、放热量。

3.4 热泵热水系统设计

本工程有400 kW的生活热水需求，此次设计采用热回收机组优先旁通方案。夏季热回收机组产生生活热水的同时，蒸发器侧可预冷其他单冷机组的回水温度，从而减少其他单冷机组的冷负荷；冬天通过阀门切换从地埋管取热。

3.5 温湿度独立控制系统

本工程空调系统采用温、湿度独立控制系统。空调箱主要承担室内的湿负荷和部分显热负荷，其余显热负荷由金属冷吊顶和主动式冷梁承担。

3.6 末端辐射系统

3.6.1 毛细金属冷吊顶设计

本工程辐射末端采用毛细金属冷吊顶，冷吊顶夏季供回水温度17 ℃/20 ℃，冬季供回水温度为32 ℃/29 ℃，所需冷热水从冷热源处通过板式換热器获得。毛细金属冷吊顶夏季供冷能力为65 W/m2，冬季供热能力为50 W/m2。

3.6.2 辐射系统的湿度控制

湿度控制直接决定了辐射系统能否安全、稳定运行。本工程辐射系统湿度控制主要采取以下措施：①围护结构要求，门窗气密性等级不得低于6级；②电梯厅、大堂等人员进出频繁区域设置常规空调形式；③空调箱对处理风量深度除湿，以保证室内除湿要求；④送风采用低温型射流风口，吊顶贴覆射流，在冷吊顶表面形成一层干燥的空气层，从而避免冷吊顶结露；⑤冷吊顶表面设置露点传感器，吊顶表面出现结露风险时，要关闭相应的水阀。

4 结束语

总之，暖通空调系统节能在建筑节能中占有非常重要的位置，发挥着非常重要的作用。做好建筑暖通空调节能设计，有助于降低整个建筑的能源消耗，有助于我国节能减排政策的贯彻落实，有助于进一步提升居民生活质量，有助于我国可持续发展战略的推行。因此，暖通空调的设计人员应给予足够的重视。在工程暖通空调设计中，综合采用了高性能围护结构保温系统、地源热泵系统、温湿度独立控制系统、末端辐射系统和热泵热水系统等一系列节能措施，达到了节能环保的目的。

参考文献

[1]吕丽翠.浅谈暖通空调节能设计分析[J].商品与质量：房地产研究，2014（7）.

[2]王琳.暖通空调系统节能设计浅析[J].四川水泥，2015（5）.

[3]马金亮.暖通空调节能设计要点分析[J].建筑工程技术与设计，2016（20）.