奥意建筑工程设计有限公司 广东深圳518000
摘要 针对夏热冬暖地区的自然条件，该办公楼空调系统设计的主要内容为对该建筑物进行夏季的舒适性空调系统设计。该办公楼空调总面积约为7681.7m2，经逐项逐时冷负荷计算，空调总冷负荷为1190.7kW，单位空调面积冷指标为155W/m2。室内房间采用风机盘管加新风系统以及分体机这两种方式进行空气调节，空调冷源为螺杆式冷水机组。
1.原始资料
1.1.工程概况
本项目位于深圳市福田区华发北路一侧，项目占地面积0.15万平方米，总建筑面积约12419平方米。本项目属高层办公建筑。由十层办公楼，一层地下室组成，建筑高度为39.6米。一至十层为办公，负一层设有制冷机房，配电间等设备用房。
1.2. 土建资料
该建筑物位于广东省深圳市，深圳市属于夏热冬暖地区，按《公共建筑节能设计标准》（GB50189-2015）规定，建筑物围护结构夏季传热系数(W/(㎡·K)，分别为: 外墙=1.45, 外窗=2.50，屋面=0.75，内墙=1.90。
1.3.设计参数
1.3.1室内空气设计计算参数：
办公大堂，办公，会议室，卫生间：夏季温度为26℃，相对湿度为60%，新风量（m³/h.p）分别为：10,30,30,15。
1.3.2室外空气设计计算参数：
空调计算干球温度（冬/夏）：6/33.7 ℃
夏季空调计算湿球温度：27.5 ℃
通风计算相对湿度（冬/夏）：72%/70%
通风计算温度（冬/夏）：14.9/31.2 ℃
主导风向（冬/夏）：ESE /C ESE
风速（冬/夏）：2.8/2.2 m/s
大气压力（冬/夏）：1016.6hPa/1002.4hPa
2.方案设计及分析
2.1方案比较
本工程拟采用风冷式螺杆冷水机组系统方案、变频多联式空调系统两种方案中的其中一种，现分别列出各方案的特点以作比较选择的依据。
2.1.1水冷式螺杆冷水机组系统方案
螺杆式冷水机组有如下特点：
1、基建造价低，占地少：蒸发器、冷凝器已紧凑地组成一整体，不再另外占用面积，再加上机组简单而不需较大检修空间，因此可大大缩小机房的占地面积。
2.安装调试方便、运行维修费用低：由于是整体机组一次安装，接水接电即成，减少了安装调试工作量，且结构简单，运动部件少，转速高，运动平稳，操作简单、安全，调节灵活，易损件少，使维修费用降低。
3、机组重量轻，单制冷量大；
4、于缸内无余隙容积和吸、排气阀片，因此具有较高的容积效率；
5、对湿冲程不敏感，充许少量带液，无液击危险；
缺点：
1、要求加工精度和装配精度高；
2、需专人日常维护；
3、部分负荷下的调节性能较差；
4、需要设置专用的制冷机房；
5、冷却水系统为开式系统存在着细菌滋生“军团病”等现象对于环保不利，造成无偿的水耗。
2.1.2变频多联空调系统方案
变频多联空调系统有如下特点：
1、基建造价低，可按照需求分批次安装，主机设备安装在建筑物顶部，不需要专用的设备机房；
2、不需要专人维护；
3、5%~100%变频调节；
4、风冷机组的冷凝器是用风来冷却的，不存在冷却水的消耗。
缺点：
1、系统复杂，由于制冷剂直接进入室内末端，制冷剂流经管路焊接工艺要求高；
2、占用屋顶面积；
3、由于制冷剂管路长，冲注量大，所有极易泄漏，而且维修不便，工艺要求高；
4、由于氟利昂直接进入室内机蒸发制冷，将不可避免的将压缩机内的润滑剂带入室内，所以ＶＲＶ运行一段时间后必须反向运转，以便回油。
2.2系统方案确定
两种方案的比较：
性能比较：水冷式机组冷凝器的传热温差一般为4~8℃，在相同的室外环境温度下，冷却循环水的水温要比室外空气温度低，其耗电量并不大。而水管系统不受管长限制，系统布置灵活，不存在安全隐患。
运行成本比较：由于水冷机组运转在较低的冷凝温度下，制冷效率高，机组运转的耗电量较小。一般来说，相同制冷量的多联机与风冷机组比较，水冷式机组的总体耗电量（包括冷却水泵及冷却塔风机的电耗量）仅为多联机耗电量的80％。
维护性比较：水冷式机组所使用的壳管式冷凝器在污垢积聚一定范围内，对换热效率的影响较小，因此机组性能随污垢产生而下降的幅度较小，清洗周期较长，相对维护费用会低。而多联机空调系统复杂，由于制冷剂直接进入室内末端，制冷剂流经管路焊接工艺要求高。由于室外机一般安装在室外，运行环境相对较为恶劣，在维护性及可靠性方面均不如水冷式冷水机组。
综上所述，变频多联式空调系统虽然在节约用水、简化系统及节约安装空间等方面具有显著优点，但从整个空调建设工程综合考虑上，与水冷式冷水机组相比，，变频多联式空调系统还不显优势。本工程采用方案一，即水冷螺杆冷水机组空调系统方案。
3.空调冷热源
3.1夏季空调冷负荷
本工程空调系统无冬季制热需求，办公及商业建筑面积为10980㎡，空调面积7681.7㎡，夏季冷负荷1190.7Kw，夏季空调面积冷指标155 W/㎡。
4.空气系统
4.1空调系统划分
本建筑属于高层办公建筑。地上十层，地下一层。其中，地下一层为车库兼做为人防区、制冷机房、水泵房及设备用房，一层为入户大堂及办公室，二层至十层为办公室、会议室；本工程共采用两种空气调节方式，分别为风机盘管加新风系统和分体机。
4.1.1风机盘管加新风系统使用场合
一般办公房间、面积较小、房间数量多，使用时间、特点不统一，需要单独调节，因此宜采用风机盘管加新风系统。故本工程的办公室、会议室等均采用风机盘管加新风系统。
风机盘管加新风系统可以节省空间，而且布置比较灵活，具有个别控制的优越性，各个房间可以单独调节温度，房间无人时，可关掉机组，不影响其他房间的使用；风机盘管加新风系统的空气处理方式选择新风处理到室内状态的等焓线，不承担室内冷负荷的方案。
4.1.2分体机使用场合
由于首层消防控制室使用时间特殊，因此采用分体机。
5.空气水系统
冷冻水系统采用两管制变流量系统，立管同程，水平管异程，并设置静态平衡阀。冷却水系统采用温差控制变频。
5.1制冷机组及其他设备选型
5.1.1制冷机组选型
根据《公共建筑节能设计标准》（GB50189-2005），冷水机组的单台容量及台数的选择，应能适应空气调节负荷全年变化规律，满足季节及部分负荷要求，当空气调节冷负荷大于528kW时不宜少于2台。根据《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》（GB50736-2012）规定，电动压缩式制冷机组的总装机容量，应根据计算的空调系统冷负荷直接选定，不另作附加；在设计条件下，当机组的规格不能符合计算冷负荷的要求时，所选择机组的总装机容量与计算冷负荷的比值不能超过1.1。该建筑夏季冷负荷为Q=1190.7kW，采用水冷式冷水机组。查看相关产品手册，考虑到总量较小及互为备用，主机选型为同样大小的2台螺杆式冷水机组，额定制冷量为175RT，总制冷能力为350RT。
5.1.2冷冻水系统水泵选型
选择水泵的参数值应按工况要求的最大流量和最大扬程再乘以附加安全系数的数值作为依据。附加值取10%。
从表6.14可知，所选制冷机组的水流量为157m3/h，对应单台泵的流量分别为：
水泵扬程应由制冷机房阻力、立管阻力、最不利环路阻力组成。其中，制冷机房阻力包括制冷机组、水过滤器，从表6.14可知，制冷机组水阻力为43.8kPa，水过滤器阻力也取30kPa，最不利环路阻力为79739.99Pa，立管阻力为23057.17。则水泵的总扬程为：
Ｈ=1.1*（43.8+30*3+79.74+23.06）＝260.26kPa=27.8m H2O
根据计算结果选择3台流量为112m3/h，扬程为32mH2O的水泵，两用一备。
根据《民用建筑供暖空调与空气调节设计规范》（GB50736-2012）条文8.5.12，选配空调冷热水系统的循环水泵时，需要计算循环水泵的耗电输冷比ECR，并符合下式要求：
5.1.3冷却水系统水泵选型
由上一节的水力计算，同理可算出冷却水立管的阻力。即可计算冷却水泵扬程，水泵扬程应由冷却水管路系统总阻力、冷凝器阻力、冷却塔中水的提升高度等的阻力组成，从表6.14可知，冷凝器水流量为131.8m3/h，冷凝器水阻力为42.2kPa，水过滤器阻力取30kPa，立管阻力为8795.2Pa，取冷却塔中水的提升高度为50kPa，冷却塔喷嘴喷雾压力约为50kPa。
则水泵的总扬程为：
Ｈ=1.1*（42.2+8.8+30+50+50）＝199kPa=21.3m H2O
根据计算结果选择3台流量为138m3/h，扬程为28mH2O的水泵，两用一备。
5.1.4冷却塔选型
根据制冷机组的冷凝器进出水温度分别为30℃和35℃，以及冷凝器水流量为125m3/h。
6.设计总结
针对建筑的不同使用功能，根据各自需求结合室内空间，配置适宜的空调供冷方式及末端，以便于系统的运行管理及实现空调区域的舒适度。
参考文献：
[1] 《实用供热空调设计手册》》（第二版），陆耀庆主编，中国建筑工业出版社，2008年
[2] 《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》（GB 50736—2012），2012年
[3] 《公共建筑节能设计标准》（GB 50189－2015），2015
[4] 《办公建筑设计规范 》 JGJ 67 -2006
[5] 《全国民用建筑工程设计技术措施 暖通空调•动力》，2009年
[6] 《暖通空调 第二版》陆亚俊 马最良 邹平华编著,，中国建筑工业出版社，2007年
论文作者:杨奕珊
论文发表刊物:《城镇建设》2019年第03期
论文发表时间:2019/5/28
标签：机组论文; 阻力论文; 系统论文; 水泵论文; 冷凝器论文; 空调论文; 负荷论文; 《城镇建设》2019年第03期论文;