某软件园变风量空调系统设计方案.doc

XX软件园XX园区6#楼变风量空调系统工程概况6#楼坐落在园区内的阴阳山上，总建筑面积为9.66万平方米， 地下三层，地上十一层，标准层层高4.2米，总高度48.1米;一层至十一层为出租办公楼，地下一层为餐厅和厨房，地下二、三层为展示厅、车库和冷水机房等设备用房。设计参数确定空调室外设计参数夏季：空调计算温度28.4，空调日平均温度25.5，通风计算温度26.0，湿球温度25.0，平均风速4.3米/秒，大气压力994.7hPa。冬季：空调计算温度-14.0，通风计算温度-5.0，采暖计算温度-11.0，平均风速5.8米/秒，大气压力1013.8hPa。室内设计参数标准层办公室空调设计参数：夏季26，45%;冬季20，30%。新风量：44 m/人 h，A级噪声小于等于40Db。采暖、空调系统概述热源和冷源(1) 本工程热源为软件园集中供热管网提供的110/70高温热水，经过板式水-水热交换器转换为60/50低温热水供给空调系统。总热负荷为4670kW其中空调热负荷为3880kW，空调热指标57W/m2(空调建筑面积)。(2) 空调系统冷负荷为6266kW，冷指标81 W /m2(空调建筑面积);冷源为二台900USRT离心式冷水机组。采暖、空调系统设计方案(1)一层至十一层采用变风量空调系统。(2)展示厅、餐厅、地下一层物业办公部分和商务中心采用风机盘管加新风机组空调系统。(3)厨房采用直流式空调系统。(4)展示厅、餐厅、厨房和标准层东西两侧走廊设有热水采暖系统，采暖系统为下分式双管式系统，供回水温度为80/60。一、二层共享大厅采用地板辐射供暖系统，由混水机组将80/60的采暖热水转变成50/40的低温热水供辐射采暖系统使用。(5)本工程设有一套公用冷却水系统,24小时为租户提供32/37的冷却水,作为给电子设备降温用空调机的散热系统。软件服务外包行业办公楼的特点本建筑物的主要用途为出租办公楼，租户主要为从事软件服务外包的企业。这些企业的主要业务是需要人员数量较多的编程和软件测试工作。从园区已建成的同类型办公楼的使用情况得知，这种办公楼有以下三个特点。第一人员密度较大，约为5平方米8平方米(空调面积)/人;第二大量使用计算机和网络通信设备;第三租户的人员密度变化大。前两个特点导致这些办公楼内部的发热量比其它办公楼大，在园区早期建成的办公楼中冬季和过渡季内区存在着明显的过热现象。第三个特点造成在使用中出现局部区域新风量不足的问题。这是由于在实际经营中有些租户的人员数量随工作量的大小发生变化(工作量大时其人员密度可达2平方米/人4平方米/人)，由于这些租户的位置和数量在设计时不能确定，因此在实际使用中出现了局部区域新风量不足的问题。尽管在招商时物业部门对租户的人员密度有限制条件，但是在实际经营中仍然出现上述的问题，所以物业部门从经营的灵活性和竞争力方面考虑，希望空调系统对新风需求量的变化具有一定的应变能力。除了以上在使用中出现的三个特点外，园区内的办公楼在经营中还有一个共同的特点是租金低。其原因是在服务外包业中，企业成本中除了人力资源成本外(约占总成本的70%)，另一个较大的成本就是办公场所的租金(约占总成本的8%12%)，为了降低成本，企业一般会降低对办公环境的要求而选择租金相对低的办公场所，这样就使园区内办公楼的租金普遍低于城市CBD(中央商务区)办公楼的租金。由于以上这些特点使得这种办公楼有别于城市CBD的高级出租办公楼，因此在设计时应充分考虑这些特点，使空调系统既能满足使用要求又要做到较低的运行费。变风量空调系统的设计思想和技术创新在本工程的暖通设计中，充分的考虑了本办公楼的使用特点，通过对园区已建成办公楼空调系统的比较，本办公楼的空调系统采用了变风量空调系统。为降低空调系统的能耗，充分体现节能减排的宗旨，在设计中采用了以下的设计方法和技术创新。过渡季采用动态的室内设计参数近几年来，国外公司在国内设计的高档办公楼中，空调系统大部分为全年运行的变风量空调系统，过渡季室内参数与冬、夏季相同(冬、夏季参数在过渡季的某个阶段进行转换)。为此空调系统采用四管制水系统;在冬季和过渡季采用加热、加湿和冷却过程将空气处理到送风状态点向内区供冷;外区使用加热盘管或散热器供暖。这样的处理方法可以保证在复杂多变的室外气象条件下，室内参数都能达到恒定的设定值，但是加热和冷却过程中出现的冷热抵消现象增加了空调系统的能耗。根据园区内办公楼的特点从运行的经济性考虑，本项目的空调系统不适合采用上述恒定的过渡季室内参数和四管制水系统。因为这将使空调系统的运行费增加，物业部门很可能用不起这样昂贵的空调系统。实际上对于舒适性空调而言，室内的温湿度并不需要一个恒定的设定值，如果能控制室内温湿度的变化不超过人体舒适性要求的范围，就可以保证空调系统满足使用要求。为此本设计在过渡季采用动态的室内设计参数，即空调系统根据室外空气参数的变化，将室内参数控制在冬季和夏季设计参数之间(2028，30%60%)，这样既能满足人体的舒适性要求，又可以降低空气处理过程中的能耗。在过渡季中采用动态的室内设计参数，室内与室外的空气参数保持同步的变化，这样的室内环境比较符合我国北方地区人们的衣着习惯，所以人体的舒适性感觉仍然很好。采用双新风系统解决内区供冷问题本工程的新风系统采用双新风系统(两套独立的新风系统，原理参见图2)。第一套系统为带有转轮全热交换器的最小新/排风系统，第二套系统为过渡季新/排风系统。通过组合使用这两套新风系统，充分利用最小新/排风能量回收技术和变新风量自然冷却技术完成下面两个主要任务：(1)冬季和过渡季利用室外新风直接为内区供冷(空气处理过程见图5图8)。(2)利用转轮全热交换器在冬季和夏季回收排风中的能量，减少变风量系统因新风量偏大造成的冷、热量损失。利用建筑物内部的发热量为外区供暖根据园区的使用经验，这种办公楼的散热量比较大，主要来源于两个方面：第一人体、照明、电脑和办公设备的散热，这部分散热量直接放散到室内;第二网络通讯设备及其它电子设备的散热，这部分热量通过公用冷却水系统放散到室外。通过计算，这两部分散热量(在保证一定的出租率时)远大于过渡季时维护结构的耗热量，为此本设计在过渡季通过采用下面两个措施利用这两部分热量为外区供暖，解决了采暖期结束后和开始前的一段时间里外区温度低于室内采暖设计温度的问题。(1)将内区的温度设定为22，外区温度设定为20，采用减少串联风机动力箱一次风量，加大二次风量的方法，将内区顶棚附近的热量转移到外区用作辅助供暖。(2)利用公用冷却水系统为外区加热盘管供热，解决过渡季外区供暖问题。原理见下文介绍。变风量空调系统本工程一层至十一层均采用变风量空调系统，标准层面积为6300m2划分为三个防火分区，每个分区的建筑面积约2100m2。空调设计结合防火分区和使用功能划分为三个独立的空调系统(K-1、K-2、K-3)，每个空调系统在核心筒内设一个空调机房，空调系统为内外区合用一个空调机组的单风道变风量空调系统(标准层空调平面图见图1)。图1标准层空调平面本设计将距外墙4米范围内的区域划分为外区，其余部分为内区。空调送风管设计为低速风管，外区采用带加热盘管的串联式风机动力箱(FPB )，内区采用单风道式变风量控制箱(VAV BOX)。外区采用条形散流器上送风，内区采用方形散流器上送风，回风采用吊顶内回风方式。空调水系统采用两管制系统，外区风机动力箱加热盘管采用单独的环路，在过渡季可以和公用冷却水系统切换利用冷却水为外区供暖。双新风系统双新风系统由两套独立的新风系统组成，第一套为最小新/排风系统，它由设在屋面上的转轮全热交换机组，送、排风管道，各层机房内的平时排风机和新风出口处的定风量控制箱(CAV BOX)组成;第二套为过渡季新/排风系统，它由设在屋面上的送、排风机，送、排风管，各层机房内的过渡季排风机和新风出口处的电动风阀组成。第一、二套新风系统的最大风量均为80000m3/h，送、排风机均采用变频调速风机，由静压控制器根据风管的静压控制风机的转速。采用双新风系统有以下的作用和特点。图2空调系统原理图(K-1系统)(1)利用室外新风中的冷量为内区供冷。冬季利用第一套新风系统供冷;过渡季第一、二套新风系统均投入运行，通过加大新风量向内区供冷。(2)由于第一套新风系统设有转轮式全热热回收器，所以能减少变风量空调系统外区新风量偏大造成的冷热量损失问题。(3)冬、夏季第一套新风系统投入运行，由于定风量控制箱(CAV BOX)的作用使送入每个空调系统的新风量保持不变，因此当空调机的送风量减小时，空调区的新风量不会随之减少造成新风量不足的问题。(4)在冬、夏两季中若某一区域的人员密度超过设计标准时，可临时开启第二套系统增大该区域的新风量，从而解决因人员密度变化引起的局部区域新风量不足的问题。 冷却水外区供暖原理冷却水外区供暖的原理是利用空调机(为电子设备降温用)冷却水的热量, 在过渡季通过冷却水环路和外区加热盘管环路之间的切换为外区供暖(图3为冷却水外区供暖原理图)。在冬、夏两季时，阀门b和c开启，阀门a关断，环路1(换热器供暖环路)和环路3(冷却水散热环路)开通，环路2(冷却水供暖环路)关断，系统处于正常的换热器供暖状态和公用冷却水散热状态。在过渡季，关闭阀门b和c，开启阀门a，环路1关断，环路2开通，环路3部分关断，经过空调机(为服务器等电子设备降温用)冷凝器流出的冷却水一部分由环路2进入外区加热盘管，余下的一部分冷却水通过与阀门c并联的平衡阀进入板式换热器，系统处于冷却水供暖状态和部分冷却水散热状态。循环泵3为由温控器控制的变频水泵，用来恒定冷却水的温度，当冷却水温度低于32时水泵减速，反之水泵增速。图3冷却水系统外区供暖原理图夏季和冬季空气处理过程及计算夏季空气处理过程(以标准层K-1系统为例，空调系统担负的面积为1680m2(空调区面积)空调逐时最大负荷为120kW,外区最大负荷为68KW,内区最大负荷为52kW。热湿比 =20000 ，夏季空气处理过程的i-d图见图4(转轮的潜热效率按60%，显热效率按70%)。图4夏季空气处理过程冬季空气处理过程冬季外区热负荷为42kW,内区最大冷负荷约为37kW，外区热湿比=-26000, 内区热湿比n=12000，冬季空气处理过程的i-d图见图5。夏季送风量根据i-d图和内、外区最大负荷可计算出夏季最大送风量及内、外区最大送风量。考虑气流组织等方面的因素最小送风量均取最大送风量的50%。(1)夏季最大送风量： Gxmax=9kg/s=27000 m3/h(2)夏季最小送风量：Gxmin=4.5kg/s=13500 m3/h(3)夏季外区最大送风量：Gxwmax=5kg/s=15000 m3/h(4)夏季内区最大送风量：Gxnmax=4kg/s=12000 m3/h图5冬季空气处理过程