陳月妮 （廣東省交通規(guī)劃設(shè)計研究院集團(tuán)股份有限公司建筑設(shè)計分公司，廣東 中山 528400）

項目氣候區(qū)為夏熱冬暖地區(qū)，夏季空調(diào)室外干球計算溫度33.9℃，空調(diào)室外濕球計算溫度28.1℃，相對濕度70%；冬季空調(diào)室外干球計算溫度7.5℃，相對濕度81%。高速公路服務(wù)區(qū)位于偏遠(yuǎn)的郊區(qū)，無市政能源，從經(jīng)濟(jì)性和實用性角度對空調(diào)系統(tǒng)的構(gòu)建和優(yōu)化提出相應(yīng)思路。

1 服務(wù)樓空調(diào)系統(tǒng)特點分析

1.1 空調(diào)系統(tǒng)分析

高速公路服務(wù)區(qū)一般有較多小型單體建筑，包括服務(wù)樓、宿舍、設(shè)備用房、綜合辦公樓等等，各單體建筑分散而獨立，且無法考慮市政能源，因此從經(jīng)濟(jì)性和可實施性方面不考慮集中冷熱源系統(tǒng)，各單體建筑設(shè)置獨立的空調(diào)系統(tǒng)是最可取的方式。分散冷熱源系統(tǒng)有直接膨脹式空調(diào)機(jī)組（分體空調(diào)，特種空調(diào)等）、水環(huán)式熱泵空調(diào)系統(tǒng)和多聯(lián)式空調(diào)系統(tǒng)。從高速公路服務(wù)區(qū)的建筑特點分析，小型辦公樓、宿舍和設(shè)備房主要設(shè)置分體空調(diào)，由于系統(tǒng)簡單，這里不做贅述；服務(wù)樓的空調(diào)系統(tǒng)主要考慮風(fēng)冷熱泵的水機(jī)和變頻多聯(lián)式空調(diào)系統(tǒng)這兩種形式。

1.2 服務(wù)樓空調(diào)系統(tǒng)選用

風(fēng)冷熱泵空調(diào)系統(tǒng)由室外機(jī)、風(fēng)機(jī)盤管或空氣處理機(jī)組、供回水水管、水泵、各種水閥、比例積分閥、補(bǔ)水箱、清洗預(yù)留網(wǎng)、水表等配件組成，具有節(jié)能的熱回收功能，可按需要分期實施等優(yōu)點。風(fēng)冷熱泵空調(diào)系統(tǒng)需要設(shè)計水泵及水路系統(tǒng)，包括水泵揚程流量的計算，各段供回水管路的管徑計算，閥門的選型等。因附屬設(shè)備多，工藝要求高而施工復(fù)雜，施工周期相對較長。該系統(tǒng)的節(jié)能控制是通過各式閥門進(jìn)行控制，精度較低，長時間運行時水管中的水垢、閥門的老化均會增加系統(tǒng)的能耗，且該系統(tǒng)部分室內(nèi)末端運行時，室外機(jī)組可以部分運行，但是水泵是滿負(fù)荷運行的，其耗電量大。因此對于宿舍或者酒店住宿類有熱回收需求的建筑類型，考慮采用該類型空調(diào)系統(tǒng)。

變頻式多聯(lián)機(jī)由室外機(jī)、各式室內(nèi)機(jī)通過銅管連接分支器組成，系統(tǒng)構(gòu)成簡單，具有系統(tǒng)部分負(fù)荷能效比高、系統(tǒng)布置靈活、使用范圍廣等特點。變頻式多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)形式簡單，不需要空調(diào)機(jī)房及附屬設(shè)備，安裝方便，施工周期相對風(fēng)冷熱泵空調(diào)系統(tǒng)短。該系統(tǒng)僅有室內(nèi)機(jī)、室外機(jī)通過銅管連接，安裝完畢調(diào)試完成后，再無需進(jìn)行維護(hù)。變頻室外機(jī)組連接多臺室內(nèi)機(jī)，各室外機(jī)互相獨立，即使只開一臺室內(nèi)機(jī)，單個室外機(jī)通過全變頻控制，壓縮機(jī)低負(fù)荷運行，僅輸出該室內(nèi)機(jī)需要的冷、熱負(fù)荷，按需輸出，隨用隨開的靈活運行控制特點。因此對于服務(wù)樓的特殊使用性質(zhì)，除節(jié)假日人流量暴增，絕大部分時間處于部分負(fù)荷運行狀態(tài)，采用多聯(lián)式空調(diào)系統(tǒng)會更節(jié)能更經(jīng)濟(jì)。

1.3 實際項目應(yīng)用

本次設(shè)計高速公路區(qū)的服務(wù)樓一棟2層建筑，總建筑面積3248.24㎡，建筑高度12.5m，房間包括超市、開放式商鋪、休息區(qū)、衛(wèi)生間等。建筑主外立面為玻璃幕墻，天面為斜坡屋面。

綜合上述空調(diào)系統(tǒng)對比，結(jié)合本項目服務(wù)樓的建筑特點，室外機(jī)的位置受限制，業(yè)主的裝修需求，室內(nèi)機(jī)要求多樣化，運行需靈活多變，故該項目選用變頻多聯(lián)式空調(diào)系統(tǒng)，室外機(jī)布置于首層衛(wèi)生間側(cè)的綠化帶，不影響外立面和屋頂造型。

2 室內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計

2.1 室內(nèi)空調(diào)負(fù)荷

空調(diào)負(fù)荷是指空調(diào)房間冷（熱）負(fù)荷和濕負(fù)荷?？照{(diào)區(qū)的夏季空調(diào)房間冷（熱）負(fù)荷、濕負(fù)荷是確定空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)量及空調(diào)設(shè)備容量的基本依據(jù)。室內(nèi)冷（熱）負(fù)荷、濕負(fù)荷的計算以室外氣象參數(shù)和室內(nèi)要求保持的空氣參數(shù)為依據(jù)，其主要計算內(nèi)容包括空調(diào)的室內(nèi)、外計算參數(shù)、空調(diào)室內(nèi)空氣的設(shè)計參數(shù)、室內(nèi)空氣品質(zhì)與新風(fēng)量、冷負(fù)荷、新風(fēng)負(fù)荷和濕負(fù)荷。

這里以服務(wù)樓一樓的超市為例進(jìn)行計算分析。超市面積184m，層高5.4m，兩面外墻為玻璃幕墻。查《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》湛江夏季空調(diào)室外干球計算溫度33.9℃，空調(diào)室外濕球計算溫度28.1℃，相對濕度70%，舒適性空調(diào)室內(nèi)設(shè)計溫度26℃，相對濕度40～60%。采用冷負(fù)荷系數(shù)法進(jìn)行冷負(fù)荷計算。

2.1.1 空調(diào)負(fù)荷計算

①外墻的傳熱冷負(fù)荷

Qwq

=KF(tτ-ε+Δ-tn)=4.5*55.6(37-26)+4.5*103.7(37-26)=7885.4W

②外窗的太陽輻射冷負(fù)荷

Qc

=FXgXdJwτ=55.6*0.59*226+103.7*0.59*158=17080.6W

③人體顯熱冷負(fù)荷

Qrt

=φnq1Xτ-T=0.89*184*58/3

=3166W

④燈具冷負(fù)荷

Qdj

=nNXτ-T=0.7*12*184*0.93

=1437.4W

⑤設(shè)備顯熱冷負(fù)荷

Qsb

=qsXτ-T=13*184*0.97

=2320.2W

⑥滲透空氣顯熱冷負(fù)荷

通過外門開啟進(jìn)入室內(nèi)的空氣量

G

1=n1V1ρ0=600*4.75*1.129

=3217.7kg/h

門窗縫隙滲入的空氣量

G

2=n2V2ρ0=0.7*184*5.4*1.129

=785.2kg/h

滲入空氣顯熱形成的冷負(fù)荷

Q

=0.28G(tw-tn)

=0.28（3217.7+785.2）（33.9-26）

=8854.4W

⑦人體散濕量與潛熱冷負(fù)荷

滲透空氣帶入室內(nèi)的濕量

D

=0.001G（dw-dn）=0.001（3217.7+785.2）（23.7-10.5）=52.8kg/h

滲透空氣形成的潛熱冷負(fù)荷

Q

=0.28G(hw-hn)

=0.28*52.8*（94.9-53.1）

=618.0W

綜合上述超市空調(diào)房間冷負(fù)荷為

Q

=7885.4+17080.6+3166+

1437.4+2320.2+8854.4+618

=41362W

2.1.2 空氣的熱濕平衡及送風(fēng)量計算

設(shè)計送風(fēng)溫差8℃，查焓濕圖計算得：

空調(diào)房間送風(fēng)量

L

=Q/(hn-h0)=41362/（53.1-45）=5044.1m3/h

按空調(diào)房間換氣次數(shù)確定的送風(fēng)量為：

L

=nV=6*184*5.4

=5961.6m3/h＞5044.1m3/h

因此確定該空調(diào)房間最小送風(fēng)量為5961.6m3/h。

該房間室內(nèi)空調(diào)設(shè)計為4臺12.5kW的四面出風(fēng)嵌入式天花機(jī)，空調(diào)負(fù)荷和送風(fēng)量均滿足設(shè)計要求。

2.2 新風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計

服務(wù)區(qū)是人員繁雜的場所，特別是近年來新冠病毒的影響，人們更為關(guān)注室內(nèi)空氣的品質(zhì)。新風(fēng)的引入，可以排除室內(nèi)的有毒有害氣體，稀釋病毒的濃度，選擇帶有過濾器和殺菌的新風(fēng)機(jī)組，更能過濾掉空氣中的氣溶膠，所以新風(fēng)系統(tǒng)可以有效地防止病毒傳播。

服務(wù)區(qū)僅在節(jié)假日為人流高峰期，但是新風(fēng)設(shè)計的選型均按額定人流量來計算，所以平時使用時新風(fēng)量就會過大，因此新風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)分時運行調(diào)節(jié)。

新風(fēng)系統(tǒng)有直接送風(fēng)形式和間接送風(fēng)形式。直接送風(fēng)形式為新風(fēng)系統(tǒng)直接向空調(diào)房間送風(fēng)，室內(nèi)顯熱負(fù)荷主要由空調(diào)設(shè)備負(fù)擔(dān)，潛熱負(fù)荷則由新風(fēng)負(fù)擔(dān)，該系統(tǒng)的優(yōu)點是保證房間新風(fēng)量的要求，易于系統(tǒng)的風(fēng)量平衡。間接送風(fēng)形式為新風(fēng)系統(tǒng)接入空調(diào)末端，與空調(diào)回風(fēng)混合后再送入房間，該系統(tǒng)的優(yōu)點是房間的溫度均勻性好。

考慮到服務(wù)區(qū)對新風(fēng)系統(tǒng)的要求更為嚴(yán)格，新風(fēng)路徑越短，污染越少，本次設(shè)計為獨立的直接送風(fēng)形式的新風(fēng)系統(tǒng)。

該高速公路服務(wù)區(qū)采用變頻多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)，室外機(jī)設(shè)置于首層地面，設(shè)計冷量650kW，設(shè)計冷指標(biāo)200kW/㎡。超市等高密人員房間設(shè)置獨立的新風(fēng)系統(tǒng)，設(shè)置新風(fēng)調(diào)節(jié)裝置，新風(fēng)根據(jù)室內(nèi)CO濃度調(diào)節(jié)新風(fēng)量，實現(xiàn)節(jié)能目的，每個空間設(shè)置不少于1個CO采集點。超市和休息區(qū)采用四面出風(fēng)嵌入式天花機(jī)，氣流均勻，中空的門廳設(shè)置內(nèi)藏式風(fēng)管機(jī)，空調(diào)分層布置，減少損失。

3 總結(jié)

高速公路服務(wù)區(qū)空調(diào)設(shè)置的主要目的是提高服務(wù)區(qū)整體業(yè)務(wù)質(zhì)量，營造符合受眾感官需求的舒適環(huán)境，合理地進(jìn)行空調(diào)配置不僅可以提升區(qū)域內(nèi)溫度控制效果，也能夠?qū)崿F(xiàn)資源的高效利用，從而控制服務(wù)區(qū)經(jīng)營成本。綜上所述，服務(wù)區(qū)空調(diào)形式設(shè)計和選用，主要應(yīng)當(dāng)考慮服務(wù)區(qū)所在地理位置下的能源、氣候等環(huán)境因素，依靠設(shè)備配置和技術(shù)分析和應(yīng)用調(diào)整空調(diào)系統(tǒng)的整體性能，這樣才能保證空調(diào)系統(tǒng)的構(gòu)建趨近于預(yù)期效果。