【关键词】高层建筑；暖通设计；全热交换器；方案
1.工程概况
前海诚进大厦位于深圳市前海新区中心，是集甲级办公和配套商业为一体的高层办公楼，建筑高度93.5m。地上共20层，裙房首层架空，设置公共绿化空间，层高6米。二层布置1000㎡的配套商业，层高4.5米。3层架空，设置屋顶花园，层高6米。塔楼部分层高4.5米，4层设有食堂，其他均为办公用房。塔楼顶部相差三层并设有屋顶绿化空间，5至18层为标准层。地下共3层，主要功能为设备用房、停车库以及人防。总建筑面积34470.25㎡，空调面积16168㎡，夏季冷负荷为3200kW。本次项目选用了变频多联空调系统，夏季空调室内设计参数如下表：
2．项目空调系统的选择及存在的问题
2.1空调系统的选择
地下室建筑面积小，如果设置制冷机房，将大大减少停车位的数量。地下室有三层，将制冷机房设置在地下三层，冷水系统超过100米，系统宜分区设置，需设置设备机房。与建筑专业沟通后，建筑专业同意设置设备挑板，用于放置多联机室外机。因此，本项目选用了变频多联中央空调系统。多联机可以根据室内机冷负荷需求实现从10%~100%进行无级调节，更节约运行成本。以其具有安装便捷、使用灵活、维护简便、便于独立计量，占用安装空间小，可不设专用机房，可分期投入，可以实现“想用就用，想停就停”的个性化使用等特点，更能满足建设单位和用户的使用要求，对于办公建筑很有推广价值。
2.2 项目存在的问题
1.本项目建筑高度93.5m，没有设置避难层，变频多联机空调系统室内外机有配管长度的要求，而且过长投资也增大，如何设置室外机是本项目设计关键及难点。
2.本项目建筑面积较小，但地理位置优越，项目一层到四层裙房包含多种功能如商店、食堂，在不占用建筑面积的基础上如何解决新风问题，同时还要考虑大风量全热交换机带来吊装及噪声的问题。
3.本项目位于深圳市，按要求需做成绿色建筑，我们如何才能做到更多的得分项。
2.3 解决方案
1.关于室外机，经过多次与建筑专业和结构专业沟通，最终确定将原有挑板加宽至1600mm。因为挑板的长度较长，可以放置多台室外机，如果将2层的室外机放在一起，可以空出一层不设挑板，这样既减小了结构专业的工作量，又增大了室外机的散热空间，而且室外机集中放置便于管理。屋顶通风散热效果好，将15层至20层的室外机放置于屋顶，衰减不大。
2.裙房部分分区域功能设计新风系统便于各区的控制及管理，又可以分散风量，小型新风机噪声及吊装都能有效的控制。塔楼以办公为主，为便于运行管理，设计小型新风机房，新风集中控制。
3.根据《公共建筑节能设计标准》深圳市实施细则和《深圳市绿色建筑评价规范》，我们从空调设备性能系数、空调新风量等方面入手，选用高能效比的空调设备，新风系统选用全热交换器，利用排风对新风进行预热（或预冷）处理，降低新风负荷。
2.4 系统的设置
一层至四层设有大堂、商店、食堂等，按照房间功能独立设置多联机系统，室外机设置于三层裙房屋面。五层及以上均为办公，分为北侧办公和东侧办公两个系统，为了满足进风、出风需要，保证机组上方2米内不应有障碍物，使室外机通风顺畅，散热良好，每两层设一个设备挑板，具体布置如下：
1）北侧办公室：五至十四层的室外机设置于偶数层挑板，十五至二十层的室外机设置于屋面。
2）东侧办公室：五至十九层的室外机设置于偶数层挑板。
新风系统采用高效全热交换器，制冷工况下温度回收效率达到78%，将排出去的室内空气与送进来的室外空气进行冷热交换，进行冷量回收，节省能耗。室内机主要选用天花板内置薄型风管机和四面出风嵌入式。室内机自身附带冷凝排水泵，可提高冷凝水管的安装高度，节省吊顶空间。
2.5工程特点
高层建筑合理布置多联机的室外机，保证每台室外机进、排风气流组织合理，从而确保空调系统运行的能力和能效意义重大。变频多联中央空调系统，室外机运行环境对空调的耗能有着直接的影响且系统冷媒管的增长也能引起系统能耗的增加，并会增加系统的初投资。本项目主要从室外机的摆放及冷媒管布置等方面考虑设计。经过本次项目，我们得出了以下结论：
1.多联机的室外机隔层摆放，即每两层用一个室外机平台效果更好。
2.摆放室外机的平台朝向夏季的背主导风向一侧。因为面对迎风面，尤其是在楼层较高时，室外风量较大，室外机热气很难排出，甚至出现倒灌，使系统效率很低，甚至室外机因高温保护而停机；
3.设有足够的检修、安装空间及气体流通空间，以便日后的维修操作及室外机的充分散热；
4.由于建筑专业为保证立面有良好的外观，可以设凹廊设备平台。
5.设置在屋顶的室外机多排摆放，间距较大以利室外机散热效果。
办公新风采用全热交换新风换气机的新风系统
按规范规定所选用的全热交换器热回收率不低于60%。在实际设计中，应注意全热交换新风换气机进、出风口摆放的位置，避免进、排风短路及进、出风口对建筑立面的影响；机组占用高度对层高的影响；机组风量的大小选择既要满足室内新风量，也要注意机组本身的噪声对室内的影响，如不满足室内噪音的要求，应采取降噪的措施或替换为小风量的全热交换器并联使用；机组的机外余压是否满足要求、是否需设增压机等方面。另外风量比较小的全热交换器，其产品的焓效率也比较低，一般会低于规范规定的限值。所在地区的气候条件，全热交换器是否适用，也是要考虑的问题。例如在广东地区，室外空气相对湿度较高，供冷时间长，全热交换器使用寿命短，热交换媒质易耗，部分负荷时新风焓差小，效果差，新风负荷的基本要由空调室内机承担。
2.6 新风热回收技术经济分析
本工程空调系统设计为变频多联机+新风系统，新风机组采用了全热交换器，现以标准层为例进行热回收经济比较，由于屋顶送风机及排风机采用其它方式，也是需要设置，因此本次比较仅做热回收比较。
1.设计条件：
1）标准层每层设置了2台全热交换器，一台新风量为3000m?/h，一台新风量为4000m?/h。
2）新风干球温度33.7℃，湿球温度27.7℃，新风入口比焓（h1）为88.87 kj/kg。
3）本次选用的全热交换器制冷焓回收效率为67%。
2.新风量为3000 m?/h的全热交换器为例进行计算
1）新风量3000m?/h（G1=1.0 kg/s），新风干球温度33.7℃，湿球温度27.7℃，新风入口比焓（h1）为88.87 kj/kg
2）排风量2400 m?/h（G2=0.8 kg/s），排风干球温度26℃，相对湿度60%，排风入口比焓（h3）为59.21 kj/kg
3）本次选用的全热交换器制冷焓回收效率为67%，则
0.67=1.0（88.87-h2）/0.8（88.87-59.21）
h2=72.97 kj/kg
4）全热交换器机外余压220Pa，换热器阻力80Pa，入口过滤器阻力80 Pa，那么新风风机的耗功率为3000/3600*380/0.67=473 W
排风机耗功率也近似认为 473 W
采用全热交换器可节省的新风冷负荷为（88.87-72.97）*1.0=15.9 kW
折合成电量为15.9/3.4=4.68 kW
多消耗的电能为0.473*2=0.95 kW
按每天运行8小时计算，节省的电量为
（4.68-0.95）*8=30 kW
单台新风量3000m?/h的全热交换器每天节省的电量为30 kW。
3.采用相同方法进行计算，可得出新风量4000 m?/h的全热交换器可节省的新风冷负荷为（88.87-72.88）*1.33=21.27 kW
折合成电量为21.27/3.4=6.26 kW
多消耗的电能为0.63*2=1.26 kW
按每天运行8小时计算，节省的电量为
（6.26-1.26）*8=40 kW
单台新风量4000m?/h的全热交换器每天节省的电量为40 kW。
4.本次设计共有15台3000m?/h的全热交换器，16台4000m?/h的全热交换器，每日节省的电量为15*30+16*40=1090 kW。每月按22天计算，每年运行7个月，则一年节省的电量为1090*22*7=167860 度
深圳电价按1元/度计算，每年节省电费约16.8万元。
5.新风量为3000 m?/h的全热交换器单价约为27200元，4000 m?/h的全热交换器单价约为34400元。投资总价共95.84万元。
6.回收年限：95.84/16.8=5.7 年，约6年可以收回初投资。
7.如果新风系统采用多联机新风处理机（不带热回收），新风量为3000 m?/h的新风处理机单价约为64350元，4000 m?/h的全热交换器单价约为90000元。投资总价共240.52万元。
8.结论：
1）采用全热交换器，不仅在初投资上可以节约造价，而且在日后的运行中可以节省能量及运行费用，所以本次设计选用全热交换器是合理的。
2）每层回收的冷负荷约占本层冷负荷的17%左右，节能效果还是比较可观的。
3）鉴于变频多联机系统新风处理的方式受限，采用热回收还是比较合理的。
4）虽然新风系统增加了送排风机，但由于受建筑立面的限制，只能屋顶取新风，风机是不可避免的。
论文作者:赖琴
论文发表刊物:《低碳地产》2016年第7期
论文发表时间:2016/10/14
标签：热交换器论文; 新风论文; 室外机论文; 系统论文; 电量论文; 节省论文; 风量论文; 《低碳地产》2016年第7期论文;