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1空調系統設計
1.1冷熱源
空調系統夏季設計總冷負荷為11476kW，單位建筑面積的冷負荷指標為150W/m2；冬季設計總熱負荷為7000kW，單位建筑面積的熱負荷指標為82W/m2。根據工程使用功能特點及業主對該工程的定位，從節能方面考慮，空調冷源選用4臺制冷性能優越的離心式變頻電制冷機組，單臺制冷量為3165kW，COP為5.83。同時考慮到過渡季節極低負荷下部分負荷的需要，輔以1臺水冷螺桿式電制冷機組進行調節，制冷量為1055kW，COP為5.55。當冬季冷卻水進入螺桿式冷水機組的溫度低于15℃時，螺桿式冷水機組低溫保護停止運行，則利用板式換熱器及冷卻塔免費制冷?？照{系統的熱源選用3臺制熱容量為2400kW的真空燃氣熱水鍋爐。制冷機組冷凍水供回水溫度為6℃/12℃，冷卻水的供回水溫度為32℃/37℃。真空鍋爐熱水供回水溫度為65℃/55℃。免費制冷板換的一次側供回水溫度5℃/10℃，板換二次側的供回水溫度為6℃/12℃。
1.2冷熱水系統
空調水系統采用機械循環四管異程式，一次泵變頻變流量系統。冷凍水分、集水器間設置壓差旁通裝置以保證只有1臺冷凍水泵在最低負荷運行時供回水管路壓力平衡。為離心式冷水機組設置5臺變頻冷凍水泵；為螺桿式冷水機組設置2臺定頻冷凍水泵，免費制冷板式換熱器和螺桿式冷水機組共用冷凍水泵；為真空鍋爐設置4臺變頻熱水泵。冷凍水及熱水系統均設置分集水器，分集水器均設置一路商業空調，一路辦公塔樓，一路備用。空調冷源水系統原理圖見圖1。
1.3冷卻水系統
為離心式冷水機組配置5臺變頻冷卻水泵，為螺桿式冷水機組配置2臺定頻冷卻水泵，免費制冷板書換熱器和螺桿式冷水機組共有冷卻水泵；塔樓屋面層設置8臺400m3/h的開式橫流冷卻塔，各冷卻塔風扇設置變頻器，且均帶有防凍電加熱器，屋面層室外的冷卻水供回水管包裹電熱拌線，以保證全年正常使用。按照綠色三星評定的要求，項目設置余熱利用系統，通過容積式換熱器將冷卻水與市政給水進行換熱，作為生活熱水供熱的預熱。為滿足大廈計算機機房、通訊設備用房的特殊需求，項目在塔樓屋面層設置24h冷卻水系統，提供32℃/37℃的冷卻水至4～27層辦公樓標準層。系統設置3臺125m3/h的閉式冷卻塔（2用1備），3臺變頻冷卻水泵，冷卻水系統采用豎向、橫向皆同程，以利于系統的水力平衡。
1.4空調風系統
1.4.1零售、餐廳等小分隔的商業租戶用房
由于商業租戶區不同的小租戶某一時刻對空調有不同的需求，故租戶區采用風機盤管加新風機組的靈活多變的空調形式，由新風機組將室外新風經降溫或升溫、加濕等處理后送入商業租戶區，于租戶商鋪高位預留新風管接駁口；排風則由各層衛生間及廚房排油煙機排至室外。定義為餐廳的商業租戶配備廚房空間，廚房高位預留排油煙風管和補風管，集中設置風機具有變頻調節功能的排油煙機和新風機組。
1.4.2辦公塔樓標準層
由于辦公塔樓標準層辦公區的進深達到13m，存在內外負荷需求的差異，故將標準層的辦公區分為內外區。內外區送風系統設置如下：內區末端設置單風道變風量箱，外區末端設置并聯式風機助動型變風量箱(FPB)，FPB帶熱水盤管。內外區變風量箱均設置溫度控制器，冬夏季根據溫度控制器通過一次風進風風量調節室內溫度。辦公塔樓標準層核心筒的兩側設置了2個空調機房，機房內各放置了1臺變風量空調機組，并采用上回上出的氣流方式。裙房4層、塔樓的避難層、屋面層分別設置帶熱回收功能的新房機組，新房機組通過熱管式換熱器與塔樓的衛生間、辦公區的排風進行換熱后進入新房機組處理，經過集中處理后的新房經豎直新風管送入標準層的空調機組，標準層進入空調機組的新風管設置定風量箱CAV，新風與室內回風混合并經空調機組處理后送入室內。各標準層的衛生間、辦公區排風匯集至排風立管，由置于裙房4層、塔樓的避難層、屋面層的排風機經熱回收后排至大氣當中。
1.4.3商場公共區域
商場公共區域采用單風道全空氣系統。按照綠色三星評定的要求，過渡季節商業裙房公共區域的AHU機組新風閥全開，新風量調整為機組總送風量的50%，同時，調整回風閥的開啟閥門調改新回風比，利用AHU機組引入室外的新風作為裙房公共區域的免費冷卻，中庭頂部設置手動窗(平時常閉)，當采用50%新風模式時手動開啟通風窗，以釋放過量的新風達到風量平衡；夏季，商業裙房公共區域的AHU機組新風閥調整至夏季運行工況，回風閥調整至全開，引入室外的新風經降溫處理后送入裙房公共區域。
1.4.4辦公大堂區域
辦公大堂設置組合型空調機組，采用單風道集中送風方式，吊頂高位均勻設置條形噴射風口，夏季供應冷風，冬季供應熱風。由于辦公大堂層高12m，吊頂高度9.6m，為高大空間的建筑布局，在冬季供暖時，下送的熱空氣由于密度差的因素會有上浮的存在而導致人員活動區域達不到設計溫度的可能。因而綜合考慮辦公大堂的使用功能和人的舒適性的前提下，冬季采用AHU空調機組下送熱風及大堂周邊玻璃幕墻內側設置地板散熱器共同供暖的采暖方式。同時，為了了解冬季AHU空調機組及地板散熱器共同供暖的有效性，利用CFD流體計算軟件進行了辦公大堂熱環境的動態模擬分析。為模擬室外風場對室內氣流的影響，建模過程中考慮了室外風場的影響，在穩態的基礎上增加了室外來風的作用空間。該模型是在穩態模型的基礎上建立起來的。空調機組高位條形噴射風口的送風溫度為28℃，地板散熱器的風口出風溫度為37℃。辦公大堂的玻璃門朝向東開，分析時取垂直于玻璃門的方向，即圖中的x方向，此時，可同時監測到室內與室外的溫度變化。在門打開后。室外氣流涌入辦公大廳的過程，在門打開后20s的時間內，室外冷空氣只有一部分以低溫存在于辦公大堂空間中，隨著冷空氣的深入，不斷與室內空氣摻混，溫度逐漸升高，最終以18℃的空氣向室內蔓延，在20s時間內距地面1m高度以下80%的空間被18℃的冷空氣占領。并且在冷空氣從門下部侵入室內的過程中，不斷有室內熱氣流從門上部溢出，這一現象符合能量守恒定律，同時也可以從溫度分布圖中看出。3min后，中庭內部的溫度分布可從圖7得到：在門打開3min后，室內溫度進一步降低，整個2m以下的空間都被冷空氣所占領，并且出現明顯的溫度分層。下部溫度低，上部溫度高，且溫差10℃左右，室內人員將明顯有冷感覺。由上述辦公大堂熱環境的動態模擬可知，在冬季室外溫度較低時，盡量不要同時打開4扇玻璃門，當需要通過打開玻璃門來換氣時，不要選擇寒冷的早晨和傍晚，盡量在稍微溫暖的中午；開門時間不宜過長，否則室內溫度下降太低，在必須開啟玻璃門時，不要同時開啟4扇玻璃門，打開其中1扇或者2扇，優先打開東南朝向的玻璃門，因其冷風侵入較少。
2空調節能自動控制
項目設置樓宇自控系統。制冷機房設置全變頻監控系統，系統設置一套設備(冷水機組、冷凍水泵、冷卻水泵及冷卻塔風扇均為變頻機組)能耗及效率監控中心，逐時分析并計算中央制冷站內各主要設備在不同變頻速率下的最佳工況值或能源效率，并且在保證最不利點壓力值的狀態下，主動發出變頻設定信號以指令相關設備按此變頻數值運行，從而達至“自我尋優”的最佳運行效果，以節約總體的制冷能耗。辦公塔樓變風量系統綜合使用房間溫度控制、送風量控制、送回風風量匹配控制、新排風風量控制和送風溫度控制等多種控制方式。回風管里安裝CO2探測器、探測CO2的濃度以便調節區域的新風量。調節AHU機組新風入口處CAVBOX和排風閥在設定的位置，室內新風量必須大于排風量，以保持室內微正壓。CAVBOX將設風量探測報警器，與BMS系統兼容監測在每段時刻所送的新風量是否在設定值的范圍內，在新風量設計定值偏離設計值超過10%時報警。空調機組、新風機組的出水管上均安裝比例積分電動調節閥，通過改變水流量來控制所需空氣溫度。商業裙房公共區域的空調機組以回風溫度作為控制信號；新風機組以送風溫度作為控制信號；辦公塔樓空調機組以機組設定送風溫度及VAV回風溫度作為控制信號。在過渡季節，商業裙房公共區域根據室內溫度調節新回風比，調節新風量至總送風量的50%，利用新風免費供冷，節省運行能耗。
3結語
空調系統的能耗占建筑總能耗的50%～70%，因而，建筑節能問題對于建設節約型社會意義重大?？照{系統在為建筑物使用者創造舒適、衛生、安全的環境空間的同時，空調系統設計中尤其需要重視系統運行的經濟性。為體現節能的理念，本工程設計中采用了包括：制冷站全變頻自動控制運行；采用CFD流體計算軟件模擬辦公大堂熱環境，為物業后期的運營提供操作依據；商業公共區域過渡季節引入室外新風免費制冷；辦公塔樓采用變風量空調系統減小末端風機的運行功率；廚房排油煙風機及新風機組，塔樓新風機組變頻運行；塔樓新風機組與辦公區排風、衛生間排風顯熱回收、余熱利用等節能技術。
作者：萬鑫 周朝瑜 單位：無錫城市職業技術學院建筑工程系 無錫輕大建筑設計研究院有限公司
