浙江省某科研配套基地项目空调系统方案选择探讨

该科研配套基地项目位于浙江省湖州市德清县境内，主要包括科研用房、员工办公、附属酒店以及配套公寓等。基地项目总用地面积48860m ² ，总建筑面积35190m ² ，其中地上建筑面积32300m ² ，最高楼栋建筑高度28.2m。项目位于山体峡谷之中，东西向高差40余m。该基地项目总图如图1所示。

该基地项目建设区域原为矿产开采区，目前现存两个废弃矿洞，山体建筑红线内有深矿井（在总图东西面中部区域）。据监测数据显示，矿井内约有20万m ³ 的地下水资源，地理条件得天独厚。矿坑内地下水水质经杭州普洛赛斯检测科技有限公司检测后发现，钙硬度、总碱度、氯离子等参数均符合《采暖空调系统水质》（GB/T 29044—2012）和《地下水质量标准》（GB/T 14848—2017）要求，其中异养菌总数不在检测范围内，后续将二次送检。具体检测结果如表1所示。

2.1  冷热负荷估算

在初步设计阶段，根据不同单体建筑的不同功能和面积指标，各楼栋冷热负荷值如表2所示。其中，配套公寓夏季冷负荷约为960kW，冬季热负荷约为720kW；其余公共办公及附属酒店区域夏季冷负荷约为4362kW，冬季热负荷约为2525kW。

2.2  空调系统方案比较

作为浙江省重点科研类工程，本着倡导国家绿色节能环保理念，积极响应2020年12月中央经济工作会议提出的“碳达峰”“碳中和”战略决策，本设计拟充分利用深坑矿井水资源，配置空调系统，借助矿井内的常年恒温地下水（18℃左右），助力该项目实现绿色节能的目标。

该项目位于典型的夏热冬冷地区，空调系统需求主要应考虑以下7个方面：（1）是否充分利用基地的地理山体优势和地下矿井水资源；（2）由于楼栋较多，空调系统在各楼栋运行的独立性和灵活性；（3）空调系统使用的经济性和成本可控性；（4）空调系统运行的舒适性和稳定性；（5）空调系统操作的简便性；（6）山区峡谷内独有的潮湿气候，空调系统的除湿能力；（7）当冬季冷风侵入峡谷地区时，空调系统具体的应对措施。基于此，笔者围绕该基地项目的各空调系统是否可利用矿井地下水、技术要求、技术特点、对建筑的影响、计量计费、维修维护、运行灵活性、节能性以及造价9个方面进行对比分析，如表3所示。

2.3  空调系统形式分析

在项目设计中常用的其他空调系统形式如水冰蓄冷系统、分体式空调等，均不适用该项目，在此不作进一步分析。根据表3对比分析的内容，结合成本控制和节能性需求以及后期运行能耗与管理便利性等功能性指标，拟选用水源多联机空调系统和中央空调水系统两种方案，并做进一步优化选择。两种方案的对比如表4所示。

由表4可以看出，传统中央空调水系统和水源多联机空调系统各有优势，但水源多联机空调系统充分利用了矿坑地下水，待矿井水资源投入使用后，冬季夏季均可免费供给18℃左右的恒温用水，只需消耗由矿井取水的水泵能耗，节能潜力巨大。矿井水资源通过板式换热机组与水源多联机主机的循环水进行换热，得到的冷量和热量充分满足了室内空间制冷与供暖的需求。最终，该基地项目选择方案1作为空调系统设计方案。

地表水水温稳定，蕴含着巨大的能量，如能有效利用至空调系统取冷和放热，其节能潜力十分可观。水源多联机主机循环水温夏季运行范围宜在20℃～37℃，冬季运行范围宜在5℃～30℃，对水温的要求不高。基于该基地项目地理位置的特殊性，其地下蓄存约20万m3、18℃左右的地下水可供开采利用，与水源多联机主机循环水温的要求非常契合。本文对夏热冬冷地区常见的空调系统设计方案的技术特点、优劣势等作了较为系统和详细的描述，期望对设计师们有所帮助。同时，该基地项目最终选用的水源多联机空调系统最终的实施效果和运行状况，笔者后续将持续跟进。