空調系統(tǒng)優(yōu)化設計論文
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1工程概況
該工程是集客房、餐飲、宴會、會議辦公為一體的多層公共建筑，地下一層、地上五層，建筑體總高度22.46米，總建筑面積13735平方米。本建筑各層平面主要功能為:地下1層為廚房、庫房及設備用房等，首層為餐飲、會議功能，二層～四層為客房層，五層為設備層。該工程的酒店級別定為五星級標準。
2空調系統(tǒng)設計
2.1冷熱源設計
該工程空調計算冷負荷為1058kW，計算熱負荷為423kW。由于該項目的功能特性決定了其空調設備同時開啟的情況極少，故在冷熱源裝機容量的選擇上取同時使用系數(shù)為較小值，制冷時的同時使用系數(shù)約為0.8，制熱時約為0.6。由此，該工程選用了2臺60冷噸(211kW)的螺桿式水冷冷水機組(其中有1臺為熱回收型機組)、1臺120冷噸(422kW)熱回收型螺桿式水冷冷水機組作為冷源，集中放置于地下一層空調主機房。熱源選用2臺額定制熱量為130kW模塊式風冷熱泵機組作為熱源，同時該風冷熱泵機組可兼作過渡季節(jié)或夜間的極低負荷以及高峰負荷時的冷源。冷源系統(tǒng)的冷卻塔及風冷模塊式熱泵機組放置于二層露天平臺處，水泵則統(tǒng)一置于地下一層主機房內，方便集中統(tǒng)一管理。如圖1所示為空調冷熱源系統(tǒng)流程圖。
2.2空調水系統(tǒng)設計
結合本工程業(yè)主方的要求及整體管理水平，該空調水系統(tǒng)以方便有效的管理為原則，以合理的節(jié)能運行為目的進行設計?？照{水系統(tǒng)采用分區(qū)兩管制，按照建筑功能，分為客房區(qū)域、餐飲區(qū)域及辦公會議區(qū)域。各區(qū)供冷/供熱轉換在主機房內分集水缸的各環(huán)路總管上設手動蝶閥實現(xiàn)手動切換?？照{冷卻水、冷凍水、供暖熱水系統(tǒng)均為水泵與主機一對一的一次泵定流量系統(tǒng)。冷凍水/冷卻水/供暖水系統(tǒng)均采用二管制異程式系統(tǒng)。冷凍水供回水溫度為7℃/12℃;冷卻水供回水溫度為32℃/37℃;供熱系統(tǒng)供回水溫度為45℃/40℃。
2.3熱回收系統(tǒng)設計
為了降低能耗，酒店建筑一般需要設計空調熱回收系統(tǒng)，利用回收其冷水機組的冷凝熱來獲得免費的生活熱水，而廣東地區(qū)明確規(guī)定采用集中空調系統(tǒng)的大面積酒店建筑應當配套設計和建設空調廢熱回收利用裝置［1］。本工程空調熱回收系統(tǒng)分別由1臺制冷量為60RT(211kW)的熱回收型螺桿式冷水機組和1臺制冷量為120RT(422kW)的熱回收型螺桿式冷水機組、2臺熱回收循環(huán)水泵以及2個梯級蓄熱水罐組成。空調熱回收熱水系統(tǒng)主要為該工程的客房區(qū)及廚房區(qū)提供生活熱水，同時綜合考慮了熱水管網(wǎng)的回水加熱循環(huán)?？照{熱回收系統(tǒng)的設計熱水供/回水溫度為60℃/35℃。如圖2、圖3所示分別為冷凝熱回收系統(tǒng)流程圖(空調主機側)及冷凝熱回收系統(tǒng)流程圖(水專業(yè)側)。
3系統(tǒng)節(jié)能性分析
3.1冷源系統(tǒng)節(jié)能分析該空調系統(tǒng)的冷源具有大小主機搭配、并且與風冷熱泵機組互為備用，基本可以滿足該項目的各種不同運行工況，同時有效避免了冷源容量配置過大，可降低初投資成本，其運行也比較節(jié)能。
3.2空調水系統(tǒng)節(jié)能分析空調水系統(tǒng)根據(jù)項目特點設計為分區(qū)兩管制系統(tǒng)，實現(xiàn)客房區(qū)及餐廳區(qū)不同時段冷熱負荷需求，在滿足實際需求的同時運行更加節(jié)能。冷凍水泵、冷卻水泵及熱水泵與主機采用一對一的連接方式，以達到合理的流量分配及穩(wěn)定的運行效果，同時采用定流量系統(tǒng)運行，減少了系統(tǒng)控制的復雜性，運行更加可靠，但是系統(tǒng)節(jié)能性相對變流量系統(tǒng)會差一些。
3.3熱回收系統(tǒng)節(jié)能分析
3.3.1熱回收的基本原理本工程的空調熱回收系統(tǒng)采用了回收冷水機組的冷凝熱。冷水機組冷凝熱回收系統(tǒng)就是把制冷循環(huán)中制冷工質冷凝放熱過程釋放的熱量利用來制備生活熱水。所示為冷水機組排氣熱回收系統(tǒng)原理圖。由文獻［2］及相關廠家的實際測試數(shù)據(jù)可知，標準測試條件下(熱水供回水溫度一般為55℃/30℃)冷水機組的顯熱回收量約為制冷量的12.5%～15%范圍內，很多時候可按照15%計算。當熱水的供回水工況與測試工況不一致時則需根據(jù)實際情況分析，具體方法可按照文獻的分析方法計算得出總熱回收量。
3.3.2熱回收系統(tǒng)設計分析由于傳統(tǒng)熱回收系統(tǒng)存在一系列的問題，故本文在文獻的熱回收系統(tǒng)基礎上進行了以下幾點的優(yōu)化設計。
(1)為了減少熱水罐的蓄水時間以及為了避免進水溫度對主機性能系數(shù)產(chǎn)生較大的影響，設計工況下的進出水溫度為35℃/60℃，溫差25℃。
(2)蓄熱水罐采用立式水罐，更好的實現(xiàn)了水溫分層作用及熱水的梯級利用。
(3)本工程的熱回收系統(tǒng)考慮了熱水管網(wǎng)的回水加熱循環(huán)，更加充分地利用了冷水機組的冷凝熱，更加節(jié)能。
(4)控制方面，在熱回收系統(tǒng)的回水管上設置溫度傳感器，當回水溫度超過58℃時，輸出信號關閉熱回收水泵，同時在用水點最遠段的回水管上設置溫度傳感器，當回水溫度低于55℃時，輸出信號開啟水專業(yè)的回水循環(huán)水泵。按照一臺120RT(422kW)的熱回收機組來分析，由文獻］的計算方法可得，該熱回收機組的顯熱回收量為63.3kW，熱回收水流量為2.47m3/h，從而根據(jù)此水流量及25℃的設計供回水溫差即可求出總熱回收量為71.8kW，熱回收系統(tǒng)設計的總熱回收量為制冷量的17%左右。由此可知，供回水溫差越大，同等制冷量的情況下的熱回收量就越大，但相應的對冷水機組的性能系數(shù)影響也就越大。由以上分析可知，熱回收系統(tǒng)的實際供回水工況是一直在不斷變化的，其熱回收量也是一個變數(shù)，嚴格來說分析一個工況范圍內的熱回收量才更有參考價值，這部分還有待于下一步做更詳細的分析計算。
4總結
冷熱源系統(tǒng)是中央空調系統(tǒng)的核心部分，其能耗情況的關注應當放在首要地位，在實際工程的設計中應該著重優(yōu)化設計。在酒店類型的建筑中，因有穩(wěn)定的熱水需求量，其中央空調系統(tǒng)中冷水主機側的熱回收設計是硬性要求，也是重要的節(jié)能手段，必須重視和落實。
作者：常先問 陳偉青 單位：中建三局一公司設計院機電事務所 廣州瀚華建筑設計有限公司
