0引言

暖通空调设计方案的比较和优选是一个涉及面广、影响因素多的复杂技术工作。在设计方案比较选择时必须对工程设计项目的各项实际需求、环境条件的特点、需求和环境条件的变化趋势等情况进行深入调查研究，对各种技术方案的特点、适用条件和范围进行客观深入的分析，尤其必须对各种设计方案的可行性、可靠性、安全性、投资、能耗、运行费用、调节性、操作管理的方便性等技术经济评价因素进行客观准确的计算和综合对比分析。

1、项目概况

项目为地上15层的一类高层建筑、4层裙房、2层地下室。大厦设置有甲级写字楼、商业用房、餐饮以及其它配套用房。该工程总投资4.6亿元。总建筑面积46017㎡，地上建筑面积31999㎡，其中办公面积23627.1㎡,商业7898㎡，物业用房96㎡，配电间238.1㎡，消控室48㎡，用地使用性质为金融保险业用地。基地设二层地下室，总建筑面积14108㎡，地下室功能为机动车、非机动车车库及设备用房。地下车库内设附建式人防工程，为两个甲类二等人员掩蔽部。

2、空调系统设计

2.1空调冷热源设计

塔楼为出租性甲级写字楼，冷热源选用多联式空调系统，满足业主个性化使用要求；裙房一至三层商业选用土壤源热泵系统，为CBD区域可再生能源利用示范项目；四层餐厅、多功能厅为独立运营物业，选用风冷热泵空调系统。作为可再生能源示范项目，前期经过充分调研确定设计方案。土壤源热泵系统按设计热负荷选择地源机组。根据冷负荷配置地源热泵机组+冷水机组。根据全年负荷计算结果，采用水冷冷水机组+冷却塔平衡冷热负荷，减少夏季制冷对土壤的散热量，以维持土壤全年的负荷平衡。地埋管位于地下室底板下部及建筑物周边区域。

2.1.1裙房商业餐饮部分

选用标准型地源热泵机组一台及冷水机组一台，冷水机组单台制冷量842.2Kw，标准型地源热泵机组单台制冷量582KW。机组布置在地下一层制冷机房。另外设计一口土壤温度检测井，用来观测土壤一年四季的温度变化，同时作为调节土壤热平衡的依据。在夏季运行时：当监测到土壤温度高于26℃时，优先开启冷水机组。当监测到土壤温度低于26℃时，优先开启地源热泵机组。

2.1.2裙房餐厅及多功能厅部分

餐厅选用涡旋式风冷热泵机组一台，单台制冷量315KW，机组设于裙房屋面。多功能厅选用涡旋式风冷热泵机组一台，单台制冷量212KW，机组设于裙房屋面。餐厅及多功能厅为独立物业，故考虑单独设置热冷源。

2.1.2 主楼办公部分

办公部分个性化使用要求较高，冷热源考虑采用多联式空调机组，空调使用灵活节能，能较好满足不同功能区对空调不同的使用要求。多联空调室外机布置于电梯机房屋面，设备由建筑构件进行遮挡，可上人屋面为360°屋顶观景平台，可享受无限江景的山水意境。

2.2空调风系统设计

2.2.1裙房部分

一至三层商业、四层餐厅及多功能厅等大空间均采用一次回风的全空气空调系统。各空调机组均带变频控制器，可变风量运行，风量可根据室内空调负荷变化自动调节。新风均有各楼层新风百叶引入。过渡季节加大新风量运行，利用室外空气为室内降温，缩短空调主机机组运行时间，减少空调能耗。

2.2.2主楼办公部分

布置不同容量不同型式多联机系统的室内机，气流组织形式可为上送上回、侧送上回。新风采用新风处理机系统，新风处理机设置于核心筒新风机房内，新风从新风井引入。各空调机组新风引入管上均设有电动调节风阀，电动调节风阀控制各季节空调新风进风量，电动调节风阀并与空调机组连锁。高层屋面新风机房内设有可变频运行新风送风机，由新风井内压力感应器控制运行。

2.3空调水系统设计

裙房餐厅及多功能厅部分空调水系统为一次泵变流量闭式机械循环。采用二管制，夏季空调冷水供、回水温度为7℃/12℃。冬季热水供、回水温度为50℃/45℃。

2.4地埋管系统

根据该工程项目测试报告与综合分析计算，本项目夏季换热按照54.17W/延米进行设计计算。地源热泵系统共打井341口，地埋系统埋设方式为W型，孔径为130mm，孔间距为4～6米，孔有效深度为40米和48米，换热器管道管径为dn25的PE100管。地埋管位于地下室底板下和建筑物周边，其中地下室钻井235口，有效深度为40米，地下室外钻井106口，有效深度为48米。夏季地埋管散热富余量为12.37%；冬季地埋管换热估计为40w/延米，这样冬季地埋管取热富余量为33.22%。

地埋管换热器设计计算：

采用dn25材质为PE100的W型埋管，根据该工程项目测试报告与综合分析计算，本项目夏季换热按照54.17W/延米进行设计计算。冬季取热量估计为40W/延米。

根据本工程空调实际需要换热负荷，地埋管换热系统的换热负荷设计还必须考虑机组本身的能效比，一般地埋管换热负荷根据机组负荷按以下计算式计算。

夏季制冷工况：地埋管换热负荷＝机组负荷×（1＋1/EER）

冬季制热工况：地埋管换热负荷＝机组负荷×（1－1/COP）

注：EER为机组制冷能效比，一般地源热泵螺杆机组EER为5.0以上；COP为机组制热工况能效比，一般地源热泵螺杆机组COP为4.0以上。

根据空调冷热负荷，一层~三层商业配置了一台标准型地源热泵机组+一台冷水机组。冷水机组单台制冷量842.2kw，标准型地源热泵机组单台制冷量582kw。

依据地热泵机组单台制冷量582kw设计地埋管。

夏季制冷工况：地埋管换热负荷＝机组负荷×（1＋1/EER）

本工程夏季地埋管换热负荷＝582kw×（1＋1/5）＝698.4KW

夏季地埋管钻井所需总长度＝698.4KW÷54.17W/延米＝12892.7米

本工程地源热泵系统共打井341口，地埋系统埋设方式为W型，孔径为130mm，孔间距为4～6米，孔有效深度为40米和48米，换热器管道管径为dn25的PE100管。地埋管位于地下室底板下和建筑物周边，其中地下室钻井235口，有效深度为40米，地下室外钻井106口，有效深度为48米。

设计地埋管钻井总长度＝235口×40米/口＋106口×48米/口＝14488米

夏季地埋管散热富余量为：(14488米－12892.7米）÷12892.7米＝12.37%

冬季地埋管富余量

冬季制热工况：地埋管换热负荷＝机组负荷×（1－1/COP）

机组负荷按照设计院提供的空调热负荷580kw计算

冬季地埋管换热负荷＝580kw×（1－1/4）＝435KW

冬季地埋管钻井所需总长度＝435KW÷40W/延米＝10875米

冬季地埋管散热富余量为：(14488米－10875米）÷10875米＝33.22%

2.4空调控制系统措施

2.4.1空调机组自动控制部分

由温度传感器检测回风温度，由DDC控制回水管上电动调节阀开度，保持房间所需的温度;空调机组新风引入管上均设有电动调节风阀，电动调节风阀控制各季节空调新风进风量，电动调节风阀并与空调机组连锁;空调机组均带变频控制器，可变风量运行，风量可根据室内空调负荷变化自动调节。

2.4.2冷热源设备控制部分

制冷机房、热水机房配置全套自动保护装置和负荷调节装置，开、停机由程序控制器进行控制，冷冻水流量保护开关对机组进行保护，以确保机组正常运行。机组之间通过自控联锁（压差旁通阀），由回水调节负荷的变化。

(1)根据供回水干管的压差，控制旁通阀开度。

(2)自动计算冷热负荷，根据冷热负荷的大小，控制冷水机组（或热水机组）运行台数。

(3)根据优先权控制冷水机组（或热水机组）的运行顺序，并对相应的水泵进行运行调配。

(4)冷水机组（或热水机组）的开停与相应的电动阀联锁。b.根据空调供回水主管的压差，控制旁通阀开度。

2.4.3主楼办公部分

多联式空调系统本身附带控制系统，由附带的控制系统实现智能化运行，要求设备采用开放式接口，可接入BA系统。新风进风管上电动风阀的开关与对应的空调新风机组联锁。

3.工程设计总结

本项目作为可再生能源示范项目，前期经过充分调研确定设计方案。按设计热负荷选择地源机组。根据冷负荷配置地源热泵机组+冷水机组。根据全年负荷计算结果，采用水冷冷水机组+冷却塔平衡冷热负荷，减少夏季制冷对土壤的散热量。土壤源热泵系统自控采用集散式系统结构，实现集中管理，分散控制的策略。多联式空调附带集中管理系统及空调电费分户计量系统。大楼投入使用后，获得了社会各界及业主的一致好评。

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