空調系統優化設計論文

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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為較小值，制冷時的同時使用系數約為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或夜間的極低負荷以及高峰負荷時的冷源。冷源系統的冷卻塔及風冷模塊式熱泵機組放置于二層露天平臺處，水泵則統一置于地下一層主機房內，方便集中統一管理。如圖1所示為空調冷熱源系統流程圖。

2.2空調水系統設計

結合本工程業主方的要求及整體管理水平，該空調水系統以方便有效的管理為原則，以合理的節能運行為目的進行設計。空調水系統采用分區兩管制，按照建筑功能，分為客房區域、餐飲區域及辦公會議區域。各區供冷/供熱轉換在主機房內分集水缸的各環路總管上設手動蝶閥實現手動切換。空調冷卻水、冷凍水、供暖熱水系統均為水泵與主機一對一的一次泵定流量系統。冷凍水/冷卻水/供暖水系統均采用二管制異程式系統。冷凍水供回水溫度為7℃/12℃;冷卻水供回水溫度為32℃/37℃;供熱系統供回水溫度為45℃/40℃。

2.3熱回收系統設計

為了降低能耗，酒店建筑一般需要設計空調熱回收系統，利用回收其冷水機組的冷凝熱來獲得免費的生活熱水，而廣東地區明確規定采用集中空調系統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臺熱回收循環水泵以及2個梯級蓄熱水罐組成。空調熱回收熱水系統主要為該工程的客房區及廚房區提供生活熱水，同時綜合考慮了熱水管網的回水加熱循環。空調熱回收系統的設計熱水供/回水溫度為60℃/35℃。如圖2、圖3所示分別為冷凝熱回收系統流程圖(空調主機側)及冷凝熱回收系統流程圖(水專業側)。

3系統節能性分析

3.1冷源系統節能分析該空調系統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，其運行也比較節能。

3.2空調水系統節能分析空調水系統根據項目特點設計為分區兩管制系統，實現客房區及餐廳區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定的運行效果，同時采用定流量系統運行，減少了系統控制的復雜性，運行更加可靠，但是系統節能性相對變流量系統會差一些。

3.3熱回收系統節能分析

3.3.1熱回收的基本原理本工程的空調熱回收系統采用了回收冷水機組的冷凝熱。冷水機組冷凝熱回收系統就是把制冷循環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原理圖。由文獻［2］及相關廠家的實際測試數據可知，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熱回收系統設計分析由于傳統熱回收系統存在一系列的問題，故本文在文獻的熱回收系統基礎上進行了以下幾點的優化設計。

(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產生較大的影響，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考慮了熱水管網的回水加熱循環，更加充分地利用了冷水機組的冷凝熱，更加節能。

(4)控制方面，在熱回收系統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的回水循環水泵。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影響也就越大。由以上分析可知，熱回收系統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，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

冷熱源系統是中央空調系統的核心部分，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化設計。在酒店類型的建筑中，因有穩定的熱水需求量，其中央空調系統中冷水主機側的熱回收設計是硬性要求，也是重要的節能手段，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