案例赏析|上海越洋国际广场空调系统节能设计

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项目性质:办公与酒店 项目名称:上海越洋国际广场 总建筑面积:202687㎡; 建筑高度:188.9m; 地下3层、裙房6层、地上43层 项目痛点:空调系统的节能需求。 解决方案:水系统大温差、内循环式通风幕墙、变风量空调系统等。 方案亮点:空调系统节能设计的典范。 冷热源 设备设计冷负荷为22640kW (6460 USRT);设计热负荷为14750kW。

项目性质:办公与酒店

项目名称:上海越洋国际广场

总建筑面积:202687㎡;

建筑高度:188.9m;

地下3层、裙房6层、地上43层

项目痛点:空调系统的节能需求。

解决方案:水系统大温差、内循环式通风幕墙、变风量空调系统等。

方案亮点:空调系统节能设计的典范。


冷热源

设备设计冷负荷为22640kW (6460 USRT);设计热负荷为14750kW。

冷源:空调冷源由四台制冷量为4220kW (1200 USRT)和两台制冷量为2920kW (830USRT)的离心式冷水机组制备。机组冷水冷水供、回水温度为6/13℃,冷却水供、回水温度为32/37℃。 

热源:空调热源由锅炉产生的蒸汽,经换热器换得热水。空调热水供、回水温度为60/50℃。空调冷、热源装置及附属设备设置在地下三层制冷机房内。

空调水系统空调水系统采用四管制系统。整个热水系统分成办公低区、商业部分(AHU)、商业餐饮(FCU)、办公高区等四部分。热水系统一次泵采用变频调速。空调冷水采用大温差、二次泵系统。一次泵定流量、二次泵变流量运行。依据系统承压能力,办公部分冷水系统划分为低区和高区两部分。办公高区和商业餐饮(FCU)部分设置板式换热器,从而使风机盘管机组等末端设备处在比较合理的承压范围内。水系统最高工作压力为1.6MPa。表1为办公部分空调水系统各分区换热器设置位置及主要参数。办公部分空调冷水系统原理图见图1。

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二次泵进出口处设置电动压差旁通阀,该阀的主要作用有两个:水泵变频调速能力有限,一般可调到设计流量的30%左右。当用户侧所需水流量更小时,可通过调节旁通阀的开度满足要求;当变频器故障时,可通过旁通阀实现用户侧变流量运行。

系统循环水泵吸入管上设有带止回阀的快速充水管,用作清洗及初次运行前快速充水,水源来自高位水箱。系统冷热水均采用带有在线检测腐蚀装置的全自动智能加药装置。

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内循环式通风幕墙


越洋国际广场采用内循环式玻璃幕墙作为外围护结构。该幕墙由外侧的双层中空Low-e玻璃、通风夹层及内侧单层玻璃三部分组成。外侧双层中空玻璃为10+12A+8(10mm厚Low-e玻璃,12mm中空气层和8mm厚透明玻璃);通风夹层宽度为200mm;内侧单层玻璃为8mm透明钢化玻璃。

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幕墙内表面温度与双层幕墙之间通风夹层内的空气流速有关。夏季通风夹层内空气流速在一定范围内越大,玻璃内表面温度越低,与室内空气之间的温差越小;冬季通风夹层内空气流速在一定范围内越大,玻璃内表面温度越高,与室内空气之间的温差越小。越洋国际广场工程的玻璃内表面温度与室内空气温度之间允许温差为6℃。当双层玻璃幕墙之间通风夹层内的空气流速为0.05m/s时,玻璃内表面温度与室内空气温度之间的温差将不超过3℃。

越洋国际广场标准办公层幕墙周长为204m,每m玻璃幕墙通风夹层内通风量为60 m³/h,每层幕墙通风夹层内通风量为12240 m³/h,设置36台幕墙风机。图2为幕墙风机安装示意图,其中A为一个柱网范围的平面图,B为剖面图,每个柱网设置两台幕墙风机,每台风机风量385 m³/h。每个柱网间幕墙有六块玻璃,每块玻璃的上部设有幕墙风管, 尺寸为1500×155×100mm,用φ125的软管将幕墙风管与风管集管连接起来,再由幕墙风机把通风夹层的空气抽到吊顶内,再与房间回风混合后,经空调系统回风管回至空调器。  

  

标准办公层空调系统


标准办公层采用变风量空调系统。每层设置四个空调机房,每个空调机房对应约500㎡的空调区域,机房内设置两台空调机组,一台负担外区,一台负担内区,末端装置采用单风道型VAV-BOX。

根据各空调机组所负担的空调区域的逐时冷负荷计算值,确定各空调机组的送风量和进出风参数。计算每个空调区域的逐时送风量,列出从8:00到18:00的系统最大送风量和最小送风量。标准办公层内区的四台空调机组的送风量分别为8300m³/h、9000m³/h、8300m³/h、9000m³/h,外区的四台空调器的送风量分别为8300m³/h、8500 m³/h、9000 m³/h、9000m³/h。根据各个温度控制区的空调计算冷、热负荷选择各温控区的VAV-BOX。标准办公层变风量空调平面图见图3。

标准层每层新风采集和废气排放均在当层解决。在两个进风和两个排风口部均设有进风小室和排风小室。标准办公层人员密度按每个人8.4㎡计算,每人最小新风量取30m³/h。外区空调机组的新风量为固定新风量,入口设置定风量装置,内区新风量与卫生间的排风量平衡;四台外区空调机组的新风量分别为850m³/h,850m³/h,900m³/h,900m³/h。内区空调机组的新风和排风量,可以根据负荷变化进行调整,过渡季节可增大新风量,冬季可实现新风自然冷却,新风入口设置变风量末端装置,每台内区空调机组新风量的变化范围为1100~4500m³/h。系统运行时,每层总新风量可在7900m³/h~21500m³/h范围内变化,总排风量在6400m³/h~20000m³/h范围内变化,办公层保持微正压。

每层八台空调机组为超薄型空调机组。外区空调机组采用单风机,风量9000 m³/h,外形尺寸2500×1250×2600mm;内区空调机组采用双风机,风量8300 m³/h,外形尺寸4200×1250×2600mm。

图4为超薄型空调机组示意图。空调机组的机外静压:送风侧为480Pa,回风侧为255Pa,新风侧为260Pa,排风侧为260Pa。

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标准层变风量空调系统控制


送风机转速控制:实施变静压控制方式。变静压控制以系统中至少有一个VAV末端装置的风阀开度处于全开状态为控制目标。同时要求空调机组风量变化大时,风机应迅速对转速作出响应。

送风温度控制:实施以定送风温度为容错的变送风温度控制,正常工作状态下实施变送风温度控制,当个别VAV末端装置发生故障时,切换到定送风温度控制。定送风温度控制的送风温度设定值由中央监控器设定。变送风温度控制可确保各VAV末端装置在风量控制范围(最大风量和最小风量之间)内工作。


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当风量小于设计总风量的30%时,夏季工况以提高送风温度增加送风量为优先原则。冬季工况以降低送风温度增加送风量为优先原则。当要求降低送风温度和要求提高送风温度的VAV末端装置同时出现时,夏季工况,取加权平均值或降低送风温度要求优先。冬季工况,取加权平均值或提高送风温度优先。

空调系统热回收地下二层至五层商场空调系统的新风量较大,约占工程总送风量的35~40%,在该区域的空调机组中,共采用了35个转轮式热回收装置,总计夏季可回收热量2190kW,冬季回收热量1385kW。冷水机组容量可降低2000kW。汽水换热器的容量可降低1250kW。增加的初投资费用,约3.5年便可回收。


资料来源:《暖通空调》2006年12期:上海越洋国际广场空调设计

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