潘軍 何佩峰 王瑞兵

中聯(lián)筑境建筑設(shè)計(jì)有限公司

杭州新天地B地塊溫濕度獨(dú)立控制設(shè)計(jì)

潘軍 何佩峰 王瑞兵

中聯(lián)筑境建筑設(shè)計(jì)有限公司

通過對杭州城北新天地的工程實(shí)例分析，介紹了辦公樓采用溫濕度獨(dú)立控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)；針對杭州的氣候條件，采用了燃?xì)鉄崴婵斟仩t作為空調(diào)熱源；在細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)上，充分考慮了噪聲控制、走道環(huán)境改善等；針對溫濕度獨(dú)立控制系統(tǒng)缺點(diǎn)，提出了應(yīng)注意的事項(xiàng)。

溫濕度獨(dú)立控制 節(jié)能 干式風(fēng)機(jī)盤管 造價

0 引言

杭州創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)新天地綜合體位于杭州市下城區(qū)，集商務(wù)辦公、科研孵化、新型都市工業(yè)以及商業(yè)休閑于一體，總建筑面積為150萬m2。其中，B地塊總建筑面積 44900m2，地上面積 29274m2，建筑高度為68.60m。地下一層為汽車庫、自行車庫和變電所，地下二層為制冷機(jī)房、鍋爐房和汽車庫，地下三層為汽車庫和消防水泵房，其中地下三層汽車庫戰(zhàn)時兼做二等六級人員隱蔽所。地上共17層，一層為大廳和接待，二層為職工食堂，三層至十六層為辦公用房，十七層為設(shè)備用房。本建筑為一類高層綜合樓，定位為甲級寫字樓。

1 設(shè)計(jì)參數(shù)

1）室外設(shè)計(jì)參數(shù)。夏季：空調(diào)設(shè)計(jì)干球溫度35.7℃，濕球溫度27.9℃，日平均溫度31.6℃，通風(fēng)設(shè)計(jì)干球溫度32.4℃，相對濕度55.6%；冬季：空調(diào)設(shè)計(jì)干球溫度-2.2℃，通風(fēng)設(shè)計(jì)干球溫度0℃，相對濕度82%。

2）室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)。具體見表1。

表1 室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)

2 冷熱源方案

2.1 熱源方案

由于本建筑定位為甲級寫字樓，并用于出租高端客戶，甲方提出熱源采用鍋爐，確保冬季空調(diào)效果。經(jīng)比較，杭州地區(qū)采用燃?xì)忮仩t供熱與風(fēng)冷熱泵供熱相 比，運(yùn)行費(fèi)用相差不大。

2.2 冷源設(shè)計(jì)與空調(diào)方案

一般而言，辦公樓可考慮的空調(diào)水系統(tǒng)末端形式有VAV變風(fēng)量系統(tǒng)，風(fēng)機(jī)盤管＋新風(fēng)形式，VRF多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)因具備使用靈活等優(yōu)勢經(jīng)常在辦公建筑中采用。

本項(xiàng)目辦公樓層的層高只有3.90m，由于梁高不低于0.65m，再考慮0.13m的架空地板，若采用VAV變風(fēng)量系統(tǒng)，凈高約在2.60m，不能滿足業(yè)主2.80m的要求；另外VAV的投資也比較高，若采用國外品牌的產(chǎn)品，價格更高；VAV的控制系統(tǒng)較復(fù)雜，也是成為落選的因素之一。

若采用普通的風(fēng)機(jī)盤管＋新風(fēng)的方式，則舒適性并不好，風(fēng)機(jī)盤管的凝結(jié)水盤上夏季長期積水，產(chǎn)生霉菌、軍團(tuán)菌等有害病菌，嚴(yán)重危害人體健康。

由于本樓定位較高，甲方對溫濕度的要求也很高，尤其是要確保冬季的室內(nèi)溫度，多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)在極端氣候下很難保證。

采用溫濕度獨(dú)立控制技術(shù)[1]可有效解決以上問題，其優(yōu)點(diǎn)在于：①冷源采用高溫型螺桿式冷水機(jī)組，出水溫度為14℃，機(jī)組COP可達(dá)到7.0以上；②末端采用干式風(fēng)機(jī)盤管，基本杜絕冷凝水的產(chǎn)生，室內(nèi)衛(wèi)生條件大為提高；③采用溶液式空調(diào)機(jī)組或溶液式新風(fēng)機(jī)組，通過溶液噴灑可除去空氣中的塵埃、細(xì)菌、霉菌等有害物質(zhì)，保證送風(fēng)健康清潔，提高室內(nèi)空氣品質(zhì)；④溶液式空調(diào)機(jī)組或溶液式新風(fēng)機(jī)組內(nèi)部有能量回收裝置，有效節(jié)省新風(fēng)處理能耗；⑤溶液式新風(fēng)機(jī)組可變頻運(yùn)行。

按照文獻(xiàn)[2]，采用溫濕度獨(dú)立控制技術(shù)，對于北京的辦公建筑，全年節(jié)能率20.83%；對于廣州的辦公建筑，全年節(jié)能率24.74%。

經(jīng)與甲方溝通和商討，最終確定采用溫濕度獨(dú)立控制系統(tǒng)。

2.3 具體空調(diào)形式

一層門廳和二層餐廳采用全空氣系統(tǒng)，預(yù)冷式全空氣空調(diào)機(jī)組設(shè)置在機(jī)房內(nèi)。

三層～十七層辦公室采用干式風(fēng)機(jī)盤管＋新風(fēng)的方式。新風(fēng)由溶液式新風(fēng)機(jī)組提供。新風(fēng)承擔(dān)室內(nèi)新風(fēng)負(fù)荷、室內(nèi)濕負(fù)荷、部分室內(nèi)顯熱負(fù)荷。

3 空調(diào)負(fù)荷和濕負(fù)荷的計(jì)算分析

本工程以一層門廳、辦公（第五層）為例，分別敘述計(jì)算選型思路。

1）門廳：面積525m2，人員密度20m2/人，人數(shù)27人，新風(fēng)量標(biāo)準(zhǔn)10m3/(h·人)。

室外設(shè)計(jì)參數(shù)。夏季：tw=35.7℃，tsh=27.9℃，Iw= 89.63kJ/kg，dw=20.87g/kg；冬季：tw=-2.2℃，Iw=3.92kJ/kg，dw=2.47g/kg。

室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)。夏季：室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度27℃，相對濕度50%，In=53.3kJ/kg，dn=10.62g/kg；冬季：室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度18℃，相對濕度40%，In=31.28kJ/kg，dn=5.16g/kg。

極輕勞動時，成年男子：散濕量（夏季109g/h，冬季95g/h），潛熱（夏季65W，冬季57W），顯熱（夏季61W，冬季85W）。另外，設(shè)備負(fù)荷為5W/m2，照明負(fù)荷為15W/m2。

表2為門廳冬、夏季負(fù)荷計(jì)算表。

表2 冬、夏季負(fù)荷計(jì)算表（門廳）

2）第五層辦公：面積1638m2，人員密度6m2/人，人數(shù)273人，新風(fēng)量標(biāo)準(zhǔn)30m3/(h·人)。

室外設(shè)計(jì)參數(shù)。夏季：tw=35.7℃，tsh=27.9℃，Iw= 89.63kJ/kg，dw=20.87g/kg；冬季：tw=-2.2℃，Iw=3.92kJ/kg，dw=2.47g/kg。

室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)。夏季：室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度26℃，相對濕度50%，In=53.3kJ/kg，dn=10.62g/kg。冬季：室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度18℃，相對濕度40%，In=31.28kJ/kg，dn=5.16g/kg。

極輕勞動時，成年男子：散濕量（夏季109g/h，冬季95g/h），潛熱（夏季65W，冬季57W），顯熱（夏季61W，冬季85W）。另外，設(shè)備負(fù)荷為50W/m2，照明負(fù)荷為25W/m2。

表3為第五層辦公冬、夏季負(fù)荷計(jì)算表。

表3 冬、夏季負(fù)荷計(jì)算表（第五層辦公）

新風(fēng)量：30m3/(h·人)×273=8190m3/h

夏季：新風(fēng)負(fù)荷99.2kW，其中顯熱負(fù)荷22.8kW，潛熱負(fù)荷76.4kW。新風(fēng)濕負(fù)荷108kg/h。

冬季：新風(fēng)負(fù)荷77.6kW，其中顯熱負(fù)荷55.6kW，潛熱負(fù)荷22.0kW。新風(fēng)濕負(fù)荷26.4kg/h。

4 機(jī)組選擇

1）門廳：由于大廳位于一層，其開口部位為大門，故選擇不帶熱回收的機(jī)組，其冬、夏季處理過程線見圖1。

圖1 門廳空氣處理過程

取熱泵式溶液全空氣機(jī)組送風(fēng)溫度為17℃（注：冷卻除濕工況為16～22℃），則送風(fēng)溫差為27-17＝10℃。

一層大廳為高大空間，采用分層空調(diào)[2]，根據(jù)噴口的高度，其冷負(fù)荷約為計(jì)算負(fù)荷的80%，則送風(fēng)量為60.05×0.8×3600/(1.2×1.005×10)=14300m3/h，風(fēng)量指標(biāo)為14300/525=27.3m3/(h·m2)，因此選擇熱泵式預(yù)冷型全空氣機(jī)組HVA-PF-15-EF-3.0，其性能參數(shù)見表4。

表4 門廳機(jī)組性能參數(shù)

2）辦公樓層：室內(nèi)末端采用干式風(fēng)機(jī)盤管，選型容量要扣除新風(fēng)機(jī)組額外承擔(dān)的室內(nèi)負(fù)荷，其冬、夏季處理過程線見圖2。

表5為各辦公樓層新風(fēng)量。

3～7層和8～16層共設(shè)置4臺新風(fēng)機(jī)組，總新風(fēng)量為80000m3/h，分成4套豎向系統(tǒng)，選擇4臺熱泵式熱回收型溶液調(diào)濕新風(fēng)機(jī)組HVF-20，性能參數(shù)見表6。

圖2 辦公樓層空氣處理過程

表5 各辦公樓層新風(fēng)量

表6 辦公層機(jī)組性能參數(shù)

3）制冷機(jī)房和鍋爐房：表7為制冷機(jī)房、鍋爐房主要設(shè)備參數(shù)表。

表7 制冷機(jī)房、鍋爐房主要設(shè)備參數(shù)

5 自控

本工程空調(diào)采取了自控系統(tǒng)，溶液式設(shè)備提供了基于MODBUS協(xié)議的RS485接口，實(shí)現(xiàn)對多臺設(shè)備的集中控制，完成對機(jī)組運(yùn)行參數(shù)的遠(yuǎn)程實(shí)時監(jiān)測和控制算法參數(shù)的遠(yuǎn)程修改。

6 其它處理措施

1）由于末端采用干式風(fēng)機(jī)盤管，在處理同樣負(fù)荷的情況下，其風(fēng)量要大于常規(guī)風(fēng)機(jī)盤管，為了減少噪聲，采用離心玻璃棉保溫風(fēng)管，并將回風(fēng)口遠(yuǎn)離機(jī)器。

2）辦公區(qū)域由于進(jìn)深較大，在布置風(fēng)機(jī)盤管時，考慮負(fù)荷的分布，靠近室外的風(fēng)機(jī)盤管適當(dāng)加大，靠近內(nèi)部的適當(dāng)降低其型號。

3）由于層高的限制，溶液式新風(fēng)機(jī)組的排風(fēng)口設(shè)置在走道，并沒有伸入到各空調(diào)房間。則回風(fēng)從空調(diào)房間流經(jīng)走道再匯集到排風(fēng)口，雖然內(nèi)走道未設(shè)置風(fēng)機(jī)盤管（僅電梯廳設(shè)置風(fēng)機(jī)盤管），但走道的溫度環(huán)境大為改善。

7 存在問題

1）溶液式全空氣機(jī)組和新風(fēng)機(jī)組其外形較大，高度不小于2.8m，且不可拆分。本工程層高為3.9m，分層布置新風(fēng)機(jī)組高度不夠，只能將機(jī)組集中布置在屋頂設(shè)備層，一則運(yùn)行不靈活，二則增加風(fēng)機(jī)運(yùn)行能耗和能量管道損耗。

2）采用溶液調(diào)濕溫濕度獨(dú)立系統(tǒng)，其造價比常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)（冷水機(jī)組＋鍋爐＋風(fēng)機(jī)盤管）造價要貴約15%～20%。

3）目前溶液調(diào)濕溫濕度獨(dú)立控制技術(shù)開發(fā)廠家不多，這樣會給招投標(biāo)工作帶來問題，尤其是政府投資的項(xiàng)目。

8 結(jié)語

隨著社會經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展，溶液調(diào)濕溫濕度獨(dú)立控制技術(shù)具有節(jié)能、環(huán)保、舒適的特點(diǎn)，具備推廣應(yīng)用的優(yōu)勢。

[1]劉曉華,江億.溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2006

[2]張海強(qiáng),劉曉華,江億.溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)和常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)的性能比較[J].暖通空調(diào),2011,(1):48-52

[3]范存養(yǎng).大空間建筑空調(diào)設(shè)計(jì)及工程實(shí)錄[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2001

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PAN Jun,HE Pei-feng,WANG Rui-bin
China United Zhujing Architure Design Co.,Ltd.

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1003-0344（2015）02-0844

2014-1-8

潘軍（1968～），男，學(xué)士，高工；浙江省杭州市文暉路303號11樓中聯(lián)筑境建筑設(shè)計(jì)有限公司（310014）；E-mail:Jun_pan@acctn.com