浅谈现代办公写字楼暖通空调节能设计

摘要：暖通空调节能设计是整个暖通空调系统生命周期中最为关键的一环，是后续工作顺利进行的重要保障。如何对暖通空调设计方案进行科学的比较和优选，是暖通空调设计人员在实际设计工作中经常遇到的一个重要技术难题。本文针对深圳某办公写字楼暖通空调工程节能设计进行了探讨，以供参考。

    1 工程概况及设计标准

    1.1 工程概况

    某办公楼写字楼位于广东深圳,建筑面积3027㎡，是一幢综合办公写字楼,建筑总高度21.37m。地下一层为制冷机房及储藏间、柴油发电机房等；地上一层为大堂、传达及办公房；二层以上为大小会议及办公房等。

    1.2 设计标准

    ①室外设计参数

    该工程采用的室外设计参数见表1。

    表1 空调系统室外设计参数

    ② 室内设计参数

    该工程采用的室外设计参数见表2。

    表2 室内设计参数

    ③ 主要冷负荷指标

    办公室冷负荷指标取240W/㎡；会议室冷负荷指标取250 W/㎡。

    2 冷热源系统节能设计

    设备方案选择论证因为制冷系统的冷负荷小于 580KW,所以只考虑选用风冷式冷水机组制冷机组。风冷式冷水机组是以空气为冷（热）介质，作为冷（热）源兼用型的一体化中央空调设备。风冷式冷(热) 水机组分为单冷型和热泵型，其中热泵型风冷冷（热）水机组 集制冷、制热功能于一体、即可供冷，又可供热，能实现夏季降温，冬季采暖，一机多用。因此，风冷热泵机组通常是既无供热锅炉、又无供热热网或其它稳定 可靠热源，却又要求全年空调的暖通工程设计中优先选用的方案，该机组可与风机盘管或柜式、吊顶式空气处理机以及新风机组一起组成半集中式空气调节系统，具 有风机盘管系统的诸多优点，布置灵活，外形美观、节省建筑空间、调节方便，可以单独停、开而不影响其它房间，运行噪声低等特点。风冷式冷(热)水机组省去 了冷却水系统所必不可少的冷却塔、水泵、锅炉及相应的管道系统等许多辅件，系统结构简单，安装空间省、维护管理方便且又节约能源，避免了水质过差的地区所 造成的冷凝器结垢，水管堵塞等现象，同时还节约了水资源。

    3 空调系统节能设计

    3.1 带全热交换器新风机组

    空调系统采用全热交换器以后，可以明显降低整个空调系统的耗电量，当全热交换器的全热交换效率达到75%时，空调系统的总能耗平均可以减少25%～30%，节能效果十分明显。

    在我国， 按照《公共建筑节能设计标准》（GB50189- 2005）的5.3.14，即建筑物内设有集中排风系统且符合下列条件之一时，宜设置排风热回收装置。排风热回收装置（全热和显热）的额定热回收效率不应低于60%：

    （1）送风量大于或等于3000m3/h 的直流式空气调节系统，且新风与排风的温度差大于或等于8℃；

    （2）设计新风量大于或等于4000m3/h 的空气调节系统，且新风与排风的温度差大于或等于8℃；

    （3）设置独立新风和排风的系统。因此本工程采用全热交换器进行排风热回收，取消独立的排风系统，同时本工程将全热交换器与新风机组组合为一台带热回收装 置的新风机组（即全热交换器新风机组），解决了全热交换器体积过大、不易布置的难题，高效节能而且低噪，从而全面降低建筑能耗。另外本工程选用的全热交换 器新风机组采用高分子复合膜（国际上最先进的全热交换器的材料）作为热质交换材料，热交换效率可达73%。

    3.2 无级调速无刷直流风机盘管机组

    本工程采用无级调速无刷直流风机盘管机组，其主要特点是采用无刷直流永磁电机，同时配备自动控制装置，实现风机盘管机组的无级调速（普通温控器为三档调 速）。电机为单相220V 输入，直流运行，本工程选用产品国家检测报告显示，该机组在高速运行时，较国家标准规定的耗电量低30%～50%，低速（50%转速）时，较国家标准规定 的耗电量低75%～90%，节能效果极为明显。

    目前风机盘管机组仍然是中国中央空调系统使用最广的产品。目前国内风机盘管一年的产量基本保持在100 万台左右，如果按每台平均耗电120W 计算，一年平均运行100d，每天12h，一年仅风机盘管机组将消耗电量14 亿4 千万kWh。若考虑采用该节能产品，则年耗电量至少可减少一半，即7亿2千万kWh，折算为二氧化碳的排放量约为71784t。

    3.3 地板送风变风量空调系统

    3.3.1 地板送风系统类型简介

    目前地板送风空调系统有三种形式：

    （1）有压地板送风，如图1 所示。送风方式：部分室内回风与空调机组处理过的空气先混合，然后通过内走廊下部的主风管送到各个房间架空地板入口，通过地面旋流风口送出。

    图1 有压地板送风

    1-空调机组 2-新风 3-送风 4-楼板 5-周边区隔板6-风机动力装置7-被动送风口 8-散热器 9-回风口 10-吊顶11、12-回风 13-排风

    （2）无压地板送风，如图2 所示。送风方式：空调机组处理过的空气通过内走廊下部的主风管送到各个房间架空地板入口，室内部分空气通过二次回风口进入变风量风机盒（末端动力装置）与通过架空地板下部进入的冷风混合后由地板送风口送出。

    图2 无压地板送风

    1-空调机组2-新风 3-送风 4-楼板 5-周边区隔板6-FBVAV BOX 7-送风口 8-一个人控制FBVAV BOX 9-隔板送风FBVAV BOX 10-隔板送风口 11-温控器控制 FBVAV BOX 12-回风口 13-吊顶 14-诱导回风抵押15-回风抵押16-排风

    （3）风道地板送风（由于一次投资过高，已经很少使用）。

    3.3.2 工程系统介绍

    本工程采用无压地板送风变风量系统，如图3 所示，且采用动力型变风量末端装置，这种系统可以由使用者通过桌面或墙面上的温控器任意调节。末端装置由于安装在单块地板上可以随意变换位置，突显人性化 方案，且动力型变风量末端装置采用的是无级调速无刷直流电机，其效率高、调节性能好、节能效果明显。室外新风通过全热交换器新风机组进行排风热回收后与空 调柜机送风一起送至地板架空内，地板下布置末端动力装置（变风量风机盒），变风量风机盒将地板架空，内空气通过旋流风口送至人员工作区。

    图3 送风系统示意图

    控制系统采用总风量控制法。用户在室内温控器上输入设定温度。室内温控器检测室内温度，与设定温度进行比较，当检测温度与设定温度有差值时，温控器改变变 风量风机盒风机的转速，调节送入室内的风量，直到室内温度接近设定温度为止。随着室内温度接近设定温度，变风量末端装置的风机逐渐转为低速运转。室内温控 器在调节变风量风机盒风机转速的同时，通过双绞线，以串行通讯的方式（通讯协议为RS485 协议），将信号传入系统控制器。系统控制器通过RS485 总线对本单元内各温度控制器的数据进行采集，并计算出本单元所需总风量，然后通过变频器调节空调机组风机的转速，使空调机组的总风量等于变风量末端装置的 风量之和，达到变风量和控制房间温度的目的。

    4 结束语

    综上所述,空调节能是一个系统工程，需要设计和施工安装、材料采购等多方面的结合才能体现节能的效果，作为暖通空调工程的开端，设计人员在空调节能设计的实践工作需要不断的学习和掌握新的空调节能技术，为国家的节能减排战略做出贡献。