某综合办公楼中央空调系统设计方案的比较分析与选择.pdf

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1、广东建材 2008 年第 12 期1 工程概况湖南长沙某综合办公楼工程主楼 9 层，副楼 5 层，总建筑面积为 2 9 3 6 3 m2，其中地上部分 2 3 1 0 8 m2，主楼1 7 1 0 8 m2，附属楼 6 0 0 0 m2，地下室 6 2 5 6 m2。主楼及副楼采用中央空调系统，各楼层的面积分布如表 1：2 中央空调系统设计的优缺点对比分析2.1 水冷冷水机组+风机盘管优点：技术成熟；负荷大时能效比高；经济可靠。缺点：容量调节相对较差；安装空间要求高些；需要机房。2.2 VRV空调系统优点：舒适美观；容量调节灵活；节省空间；部分负荷时能效比高。缺点：初投资高；冷媒泄漏不易发现，

2、维修保养困难；负荷大时能效比低；安装要求高，系统对配管中的水分杂质要求高；管道长时间能量衰减大。2.3“水冷冷水机组+风机盘管系统”与“VRV 系统（风冷）“的比较2.3.1 能效比冷水机组技术成熟，已有 1 0 0 多年历史，经过不断的改良完善，现在的水冷冷水机组能效比在各类空调产品中是最高的，离心机组可以达到 5 7，普通螺杆机组也可以达到 4 5。在负荷大的时候能效比可以达到很高。在螺杆机组的发展中，趋势于多机头的设计，多机头机组更为节能，部分负荷时只需要开启部分压缩机工作运行，因此能效比更高，机组寿命更长。针对于主楼大负荷运行是比较有利的。相对于水冷冷水机组，在负荷比较大的情况下，V

3、R V系统（属于风冷）的能效比则相对较低。部分负荷时，则V R V 系统的能效比比较高。2.3.2 初投资水冷冷水机组+风机盘管系统初投资比较低，比V R V 系统约低 3 0%4 0%，本项目若取 1 0 0 0 R T，水冷冷水机组+风机盘管系统初投资约为 8 0 0 9 0 0万元。而V R V 系统则需要 1 1 0 0 1 2 0 0 万元。2.3.3 运行费用因为水冷冷水机组+风机盘管系统的设备比较多，有主机、水泵、冷却塔、水阀等，因此其维修的地方相对较多，需要的运行管理人员也比较多。V R V 系统则只有主机跟末端，需要的管理人员可以比较少。在前面几年其运行费用比较低，五年后 V

4、 R V 系统维修量将会大大增加，此时一般的做法往往可能会更换机器。2.3.4 安装空间水冷冷水机组需要专用制冷机房，一般选择在地下室装置，面积约需要 1 5 0 m2。V R V 系统的主机一般放置在屋顶。本建筑约需要 4 0 台 3 0 匹的 V R V 主机，需要约3 0 0 m2的屋顶面积。2.3.5 智能化程度水冷冷水机组的智能化控制可以做到跟 V R V 一样灵活，但是其价格比较昂贵。某综合办公楼中央空调系统设计方案的比较分析与选择陶贤文（湖南浏阳市建筑勘察设计院）摘要：本文结合工程实例和笔者多年建筑工程暖通设计工作实践，详细介绍了中央空调系统采用水冷冷水机组+风机盘管和 V R

5、V 空调系统设计方案的优缺点；并针对本工程主、副楼采用的方案一水冷冷水组+风机盘管和 V R V 系统与方案二水冷冷水机组+风机盘管和风冷热回收系统从冷源、水泵、冷却塔的选择、冷源能效比等多方面的计算比较分析进行了详细阐述，并对中央空调系统设计时需考虑的其它因素进行了探讨和总结，以寻求最科学最合理最节能的空调系统设计方案。关键词：中央空调系统；水冷冷水机组；风冷热回收系统；冷源能效比；分析表 1 主副楼楼层面积分布楼层123456789合计主楼 2 6 4 22 3 8 42 4 3 02 4 3 02 4 3 02 4 3 01 5 3 41 5 3 41 5 3 4 1 7 1 0 8副楼

6、 9 8 01 8 4 01 8 4 06 7 0 6 7 06 0 0 0工艺与设备101-广东建材 2008 年第 12 期2.3.6 容量调节水冷冷水机组的容量调节的灵活性不及 V R V 系统，V R V 系统可以实现一台末端运行。水冷冷水机组如果低负荷运行，机组将频繁启动，耗能，且影响机组寿命。3 中央空调系统的设计方案根据实际情况，本工程主副楼空调系统设计方案主要设想如下：方案一：主楼：水冷冷水组+风机盘管；副楼：V R V系统。其主要特点如下：主楼负荷主要为同时开同时关，即上班时间负荷大，下班时间负荷很小，因此适合冷水机组中负荷大时能效比较高的特点。副楼因负荷变化比较大，因此用

7、V R V 系统能灵活调节容量，即使一间客房使用亦能使用空调。方案二：主楼：水冷冷水机组+风机盘管；副楼：风冷热回收系统。该方案的主要特点为：主楼方案相同，副楼选用风冷热回收系统，利用空调的余热提供卫生热水，省去了热水锅炉，达到节能目的。4中央空调系统设计方案分析、对比与选择通过以上比较，主楼用水冷机组更节能，副楼主要有下面两个方案比较可行：副楼若出于容量调节因素，可以选择 V R V 系统。若同时要兼顾卫生热水，则可选择风冷热回收系统，夏天回收空调余热供应卫生热水，冬天供暖的同时亦供卫生热水。下面详细论述以上两个方案的优劣：4.1 冷源4.1.1 冷负荷办公楼建筑按 1 6 0 w/m2计算

8、冷负荷，主楼总冷负荷为：2 7 3.7 3 k w 约 7 8 0 R T。副楼客房空调面积为 2 4 0 0 m2，按照 1 3 0 w/m2计算，客房部分冷负荷为：3 1 2 k w 约 8 9 R T。副楼餐厅、包房空调面积为 2 7 0 0 m2，按照 2 2 0 w/m2计算，餐厅、包房部分冷负荷为：5 9 4 k w 约 1 7 0 R T，故副楼冷负荷为 2 6 9 R T。因此，全楼冷负荷为：7 8 0 R T+2 6 9 R T=1 0 4 9 R T。4.1.2 机组搭配方案主楼：一大一小：一台 6 0 0 R T水冷冷水机组+一台1 8 0 R T 水冷冷水机组。白天当大

9、楼大负荷运行时，两台机组同时开启。晚上当部分负荷或者个别办公室加班时，只开启1 8 0 R T 的小机组。1 8 0 R T 的机组可选择多机头的螺杆机组，每个机头最低容量调节可达 1 0%以下，若以 4 个机头、容量调节按 1 0%计，则最小调节容量为：1 8 0 4 1 0%=4.5 R T，约1 5.8 k w。可满足 3 间办公室使用，但是此时系统的能效比比较低因为系统的水泵仍然照常运转。两台相同大小：两台均为 4 0 0 R T 冷量的水冷螺杆机组，满负荷时开启两台机组，部分负荷时只开启一台机组，其最小调节容量为：4 0 0 4 1 0%=1 0 R T，约 3 5 k w，可满足

10、7 间办公室同时使用。副楼：冷热回收机组一台。冷量为 2 6 0 2 8 0 R T。夏天供冷 时 其 最 小 调 节 容 量 为：2 6 0 4 1 0%=6.5 R T，约2 2.8 k w。可满足 4 间客房同时使用。满负荷时可以提供 7 T/h 热水使用。按设计规范，客房每床每日最高日用水量取 1 5 0 L（6 0 ），则客房部分设计小时热水量为：1 5 0 2 4 4 2 4 6.8 4=3 7 6 2 L/h（6.8 4 为热水小时变化系数），即最大小时用水量为 3.8 T。风冷热回收机组能提供 7 T/h 的热水，能满足客户的使用，剩余为厨房预留。风冷热回收机组二台，每台冷量为

11、 1 4 0 R T，夏天供冷时其最小调节容量为：1 4 0 4 1 0%=3.5 R T，约1 2.3 k w，可满足 2 间客房同时使用。V R V 系统。选择数码变频空调系统，根据具体情况将室外主机分散或者相对集中放置在屋顶，总面积约为 1 0 0 m2，2 0 匹的空调机约 1 8 台，客房部分设 6 台，餐厅及包房部分设 1 2 台。优点是容量调节比较灵活，单间客房或者包房均能正常开启空调。4.2 水泵、冷却塔选择按照不同的机组，其水泵冷却塔的搭配方案也不一样。主楼部分：当机组按照“一大一小”搭配时，水泵亦选择一大一小和主机一一对应，分别为：冷冻泵：流量：4 5 0 m3/h，扬程：

12、3 0 m，功率：5 5 k w；流量：1 2 0 m3/h，扬程：3 0 m，功率：1 5 k w。工艺与设备102-广东建材 2008 年第 12 期冷却泵：流量：5 2 0 m3/h，扬程：2 6 m，功率：5 5 k w；流量：1 5 0 m3/h，扬程：2 6 m，功率：1 8.5 k w。冷却塔：流量：5 5 0 m3/h，功率：1 5 k w；流量：1 8 0 m3/h，功率：5.5 k w。当主机为两台一样大小时，冷冻水泵、冷却水泵均选择三个一样大小水泵，均为二用一备。冷却塔则选择两个一样大小的,不设备用。具体参数如下：冷冻泵：流量：2 8 0 m3/h，扬程：3 0 m，功率

13、：3 7 k w；冷却泵：流量：3 2 0 m3/h，扬程：2 6 m，功率：3 7 k w；冷却塔：流量：3 5 0 m3/h，功率：1 1 k w。副楼部分：主机为一台风冷热回收时，冷冻水泵配置两台，一备一用，参数如下：流量：2 2 0 m3/h，扬程：3 0 m，功率：3 0 k w。若主机为二台风冷热回收时，冷冻水泵配置相同的三台，二用一备，参数如下：流量：1 2 0 m3/h，扬程：3 0 m，功率：1 5 k w。4.3 冷源能效比下面比较各种方案的能效比：（以下比较均以满负荷为前提）主楼按照一大一小配置机组，副楼配置一台风冷热回收时：主机功率为：5 3 5 k w；冷冻水泵功率：

14、5 5+1 5=7 0 k w；冷却 水 泵 功 率：5 5+1 8.5=7 3.5 k w；冷 却 塔 功 率：1 5+5.5=2 0.5 k w；风冷热回收主机功率：2 7 9 k w；冷冻水泵（风冷用）功率：3 0 k w。因此，此方案的能效比为：1 0 5 0 3.5/(5 3 5+7 0+7 3.5+2 0.5+2 7 9+3 0)=3.6 4主楼为一大一小配置机组，副楼配置二台风冷热回收机组时：主机功率为：5 3 5 k w；冷冻水泵功率：5 5+1 5=7 0 k w；冷却 水 泵 功 率：5 5+1 8.5=7 3.5 k w；冷 却 塔 功 率：1 5+5.5=2 0.5 k

15、 w；风冷热回收主机功率：1 6 5 2 k w；冷冻水泵（风冷用）功率：1 5 2 k w。因此，此方案的能效比为：1 0 5 0 3.5/(5 3 5+7 0+7 3.5+2 0.5+3 3 0+3 0)=3.4 7主楼为两台相同主机，副楼配置一台风冷热回收时：主机功率为：2 5 4 2 k w；冷冻水泵功率：3 7 2=7 4 k w；冷却水泵功率：3 7 2=7 4 k w；冷却塔功率：1 1 2=2 2 k w；风冷热回收主机功率：2 7 9 k w；冷冻水泵（风冷用）功率：3 0 k w。因此，此方案的能效比为：1 0 5 0 3.5/（5 0 8+7 4+7 4+2 2+2 7

16、9+3 0）=3.7 2主楼为两台相同主机，副楼配置二台风冷热回收时：主机功率为：2 5 4 2 k w；冷冻水泵功率：3 7 2=7 4 k w；冷却水泵功率：3 7 2=7 4 k w；冷却塔功率：1 1 2=2 2 k w；风冷热回收主机功率：1 6 5 2 k w；冷冻水泵（风冷用）功率：1 5 2 k w。因此，此方案的能效比为：1 0 5 0 3.5/（5 0 8+7 4+7 4+2 2+3 3 0+3 0）=3.5 4主楼为两台相同主机，副楼安装 V R V 系统时：主机功率为：2 5 4 2 k w；冷冻水泵功率：3 7 2=7 4 k w；冷却水泵功率：3 7 2=7 4 k

17、 w；冷却塔功率：1 1 2=2 2 k w；V R V系统功率：1 8 1 9 k w，因此，此方案的能效比为：1 0 5 0 3.5/（5 0 8+7 4+7 4+2 2+3 4 2）=3.6。主楼为一大一小配置机组，副楼配置 V R V 系统时：主机功率为：5 3 5 k w；冷冻水泵功率：5 5+1 5=7 0 k w；冷却 水 泵 功 率：5 5+1 8.5=7 3.5 k w；冷 却 塔 功 率：1 5+5.5=2 0.5 k w；V R V 系统功率：1 8 1 9 k w。因此，此方案的能效比为：1 0 5 0 3.5/（5 3 5+7 0+7 3.5+2 0.5+3 4 2）

18、=3.5 3通过以上冷源能效比的比较，能效比最高的方案是：冷却主楼为两台相同主机，副楼配置一台风冷热回收系统，综合以上各个方面，我们认为，此方案是最适合本建筑的。5中央空调系统设计时需考虑的其它因素中央空调系统设计时还需考虑的以下各因素对系统的影响：5.1 气流组织上送上回：最常见的送风方式，把末端安装于吊顶内，送、回风口均设置于吊顶上，冷风经过送风口送入活动区，最后经回风口送回末端。此类送风方式适用于吊顶不太高（一般不高于 3.5 m）的地方。上送下回：送风口在吊顶上，回风口在地面或者在房间下部，直接蒸发式空调的落地式风柜即属于此类送风方式，普通风机盘管比较少采用此类送风方式，需要把风管从吊

19、顶里面的风机盘管接至房间下部的回风口，除非吊顶很高或者有特别要求，一般不会采用此类送风方式。工艺与设备103-广东建材 2008 年第 12 期下送下回：地面送风会有比较强的吹风感，且对地面的洁净要求比较高，一般用于有洁净要求的净化车间或计算机房。或者吊顶比较高的地方。舒适性空调比较少用此类送风方式。侧送侧回：此类送风方式适用于吊顶比较高的地方如大堂、礼堂等。风机盘管于房间周围吊装，配合装修的异性吊顶，将冷风从侧面吹至活动区，然后回到风机盘管的回风口。一般对侧送风的风速要求相对较高。对于本项目，办公室及会议室因吊顶不会很高，应该在 3 m 以下，宜采用上送上回方式，客房及包间可结合其装修特点可

20、以采用侧送风，以节省室内空间。而大堂有两层的层高，亦应采用侧送侧回的送风方式。5.2 健康舒适要求主要体现在新风量的选择、控制的智能化方面，新风量按照 3 0 m3/h 人以上设置，室内末端加装纳米 T I O2实现空气净化、杀菌。舒适性方面可考虑控制实现温度、风量自由调节，遥控与手控选择，以最方便的方式实现最舒适的温度、风速控制。5.3 能量输送系统中央空调系统的耗能大户是水泵，水泵的节能尤其重要，除了选择效率高的水泵外，系统可以采取一次泵变频，实现最小的能量输送能耗。5.4 消音隔振制冷主机的噪音较大，震动亦比较厉害，因此制冷机房应作吸音处理，机组应做弹簧减震。水泵、冷却塔及末端的噪音，除

21、了机器本身的噪音外，设计时选择合理的流量、流速及余压值对于消声隔振有很大的意义。水泵应该做好隔振处理，水泵的震动会产生很大的噪音。选择合理的扬程及流量也是避免水泵产生噪音的重要一环。对于末端，噪声主要来自高风速产生的噪音，应合理设计风管尺寸及选择适当的余压值。必要时应该选择合适的消声器以尽量减少噪音。冷却塔应该选择低噪音的静音冷却塔。如有条件可以选择无风机冷却塔，噪音很低。因此消声隔振措施主要有如下：在设计中采用了低噪声、运行平稳、振动小的设备，从源头上减少噪声和振动的产生。对产生的噪声和振动的设备与管道连接处设置软接头，防止噪声和振动通过管道传递。对噪声较高的风机/空调柜/组合式空调器前后的

22、风管上设置消声器，进一步降低噪声水平。对产生振动的设备采用隔/减振基础、减振支座、弹性吊架，防止振动通过设备基础或结构梁板传递。管道设计时，采取合理的走向和流速，减少流体骤变，防止二次噪声的产生。尽量将产生噪声和振动的设备设置在专用设备房内，并要求设备房的门和墙采用隔声门和隔声墙，内墙贴吸音材料，防止噪声进一步扩散。5.5 节能措施与建筑专业进行积极地协调和配合，从建筑的朝向、平面布局、窗墙比、围护结构的热学性能等方面下手，降低夏季空调冷负荷；设备选型时，优先选用能效比大、效率高的设备，并使设备的实际运行工况点处于高效区；选择合理的流速，降低运行能耗；对冷冻水管道和设备及空调风管进行保温，减少

23、冷量损失；选择合理的室内温度、湿度设计标准，避免造成不必要的浪费；增大送风温差、提高水输送系数，降低运行费用，节能能源。5.6 消防防火空调系统的风管应选择镀锌钢板风管或者其他难燃的风管材料，风管、水管的保温应采用难燃 B 1 级保温材料，穿越防火分区时应加设防火阀。6 结语综上所述，在中央空调系统设计过程中，节能与科学合理成为暖通设计师首先考虑的因素，因此对设计方案的科学论证分析与比较选择显得十分重要；对于具体项目而言，应结合工程实际情况并从长远考虑，理性分析选择中央空调系统设计方案，使之更趋于节能、安全与合理。【参考文献】1 陆亚俊，马最良，暖通空调 M ，北京；中国建筑工业出版社，2 0 0 3。2 路延魁，空气调节设计手册，中国建筑工业出版社 3 公共建筑节能设计（G B 5 0 1 8 9-2 0 0 5），北京；中国建筑工业出版社，2 0 0 5。4 霍小平，中央空调自控系统设计，中国电力出版社，2 0 0 4。工艺与设备104-