新疆地区空调系统节能方案——以石河子中影文化广场为例

罗辉

（福建省闽武建筑设计院有限公司）

1 引言

新疆地区雨量稀少，气候干燥，日照强烈，风沙大，所以夏季炎热，冬季严寒[1]。常规的空调系统夏季采用冷凝除湿方式（低温冷媒），实现对空气的降温与除湿处理，处理的空气送入室内与室内的空气交换完成温湿度控制任务[2]。这种空调系统对于新疆干燥的气候条件来说，显然会加大室内空气的干燥度。早期新疆地区的中央空调做法通常是采用出水温度为5℃～7℃的冷冻水处理室内空气，再为干燥的空气加湿，这样对室内的湿度进行反复处理造成能源浪费。

本文以石河子中影文化广场的空调系统设计为例，提出适用于新疆地区的空调系统设计方案。

2 工程概况

工程为石河子中影文化广场，总建筑面积约为11.6 万㎡。地下一层至三层商业要求空调设计，空调部位面积约为5.9 万㎡。计算空调部位夏季负荷约为4832kW。

3 空调冷热源设计

常规空调夏季室内空气人体舒适范围一般为温度25℃，相对湿度60%，对应的空气露点温度约为16.6℃。夏季空调任务可以看成从25℃环境中向室外排除热量，从16.6℃的露点温度的环境中向室外排除水分[2]。石河子地区夏季空调室外计算干球温度夏季空调室外计算相对湿度此时对应的露点温度约为15.5℃。对比发现，在石河子地区需要排除较多的显热负荷，潜热负荷所占的比份较少。若采用出水温度为5℃～7℃的冷冻水对新疆地区的空气进行处理，室内会向室外排除部分水分。单纯考虑处理显热负荷不需要出水温度为5℃～7℃的冷冻水，考虑5℃传热温差和5℃介质输送温差，室内25℃的空气10℃的温差，冷源温度只需要15℃～18℃。因此为适应新疆地区干燥气候，减少冷凝水排出，所以设定冷冻水采用高温水，冷却水采用低温水，既可以减少室内水分排出又可以提高冷水机组的COP。

在高温冷水机组的开发案例中离心式制冷机组冷冻水出水温度从传统的7℃提高到10℃度左右，机组的COP 提高9%左右，螺杆式冷水机组冷冻水从传统的7℃提高到10℃度左右，机组的COP 提高12%左右[2]。

本工程空调部位总负荷4832kW，若采用7℃冷冻出水，12℃冷冻回水，考虑装机容量不超过设计负荷的1.1 倍，机组需选用某厂家制冷量为1055kW 的D1D1E1 螺杆式水冷机组1 台、制冷量为2110kW 的080SL 离心式冷水机组2 台。因提高冷冻水出水温度到10℃，机组的COP 性能提高，需设置080SS 离心式冷水机组2 台，C2F2F3 螺杆式水冷机组1 台。输入功率由原来三台的931kW 降低到后来三台的828.2kW，主机能耗节约11%左右。

4 新风系统设计

本工程商业面积较大，由计算可知新风量约为263180m3/h，占建筑负荷的重要部分。因此，新风量的处理对整个空调方案节能运行有着重要的影响。

常规商业中央空调风系统设计采用风机盘管+新风系统设计或全空气处理系统。这二者对新风的处理均需要消耗较多的冷冻水，占空调主机能耗的约为20%[3]。

本工程新风系统采用全热回收式新风换气机即空气－空气热回收装置。空气－空气热回收装置对排风热量显热回收明显。空气－空气热回收装置具有节能环保的特性，在建筑与暖通空调领域得到了广泛的应用，是目前建筑节能的重要手段。有关数据显示当显热回收装置回收率达到70%，就可以使供暖能耗降低40%～50%，甚至更多[4]。

新风换气机热交换效率的计算，温度交换效率ηw

式中： t1、t2、t3为新风进、出及排风口干球温度；k 为新风质量流量系数(新风排风量相等时取k = 1)。

夏季新风负荷由全热回收式新风换气机处理，根据公式（1）计算，可将室外的33.5℃降温至约28.2℃，房间负荷由吊装式空气处理机组承担。过渡季节新风量由全热回收式新风换气机过滤杀菌。详细数据见表1 夏季全热回收式新风换气机回收负荷。

表1 夏季全热回收式新风换气机回收负荷

表2 冬季季全热回收式新风换气机回收负荷

冬季新风，采用供回水温度为110℃/70℃的市政热源经板换后提供85℃/60℃热水对新风进行预热处理到-15℃再经新风换气机送入室内，根据1-1 公式计算新风出口温度约为8℃。详细数据见表3-2 冬季季全热回收式新风换气机回收负荷。

排风均竖向共用竖井后排至室外，均在排风段设一段通风旁通短管，极端天气将室内空气直接排入井内与新风换气机排出空气混合，以保证井道内壁及表面温度不低于水的露点或冰点温度。

5 结语

以新疆石河子市中影文化广场为例，介绍了该建筑空调设计方案采用的关键技术。夏季采用高温冷源、系统末端采用分区域设置空调吊柜及全热交换器，冬季市政热源对新风进行预热到-15℃再经全热交换器热回收处理后送入室内。针对新疆地区夏季炎热，冬季严寒气候特点与常规空调系统相比，初投资略有增加，但节能率较高，经济性良好。