124 浙江電力生產(chǎn)調(diào)度大樓空調(diào)設計

浙江電力生產(chǎn)調(diào)度大樓空調(diào)系統(tǒng)設計浙江大學建筑設計研究院楊毅丁德胡吉士李浩軍提要綜合介紹浙江省電力生產(chǎn)調(diào)度大樓的空調(diào)系統(tǒng)概況及設計要點，并提供了項目的經(jīng)濟性指標和控制策略，可作為類似項目工程設計的參考。折江空以方周立大癸套:汁芟.圮rvHn口0-折江空以方周立大癸套:汁芟.圮rvHn口0-房口口.0口gnr0?1工程概況浙江省電力生產(chǎn)調(diào)度大樓位于杭州市黃龍路與西溪路的交叉口的東南側，用地面積13200m2，總建筑面積84724m2,建筑高度65.4m，地下3層，地上14層。地下3層和地下2層主要為汽車庫、自行車庫、水泵房及蓄熱罐間等；地下1層層高5.7m，為餐廳、廚房、空調(diào)蓄冷蓄熱機房；1層至4層為公共服務部分，5層至14層為辦公區(qū)域，其中北側全部為生產(chǎn)調(diào)度專業(yè)用房。1層層高5.1m，2層至14層層高為4.2m。2空調(diào)設計特點 匚隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，電力需求越來越大，而且白天和夜晚的電力負荷峰谷差也越來越大，降低峰谷差是提高電廠發(fā)電效率的有效途徑，為此浙江電力公司及相關部門出臺了鼓勵電力移峰填谷的相關政策，其中鼓勵在民用建筑中采用冰蓄冷和電鍋爐蓄熱技術，并給予了相關優(yōu)惠措施和電價政策。作為冰蓄冷和電鍋爐蓄熱技術的推行單位，浙江電力生產(chǎn)調(diào)度大樓勢必在空調(diào)冷熱源設計方面考慮采用這項技術，依據(jù)這一前提，本工程空調(diào)設計具有以下特點，可概括為；（1）利用了具有電力“移峰填谷”功能的冰蓄冷和水蓄熱空調(diào)冷熱源技術；（2）一次泵變頻、大溫差供回水技術；（3）低溫送風技術；（4）變靜壓控制的變風量空調(diào)技術；（5）CO2控制技術等。在本工程設計中，多處應用了國內(nèi)外最新的設計方法和技術，在計算中著重考慮了蓄冰量和蓄熱量的計算、供回水溫度的確定、低溫送風溫度的設定和校核、各系統(tǒng)空調(diào)箱復核計算、變風量末端的計算，并著重于空調(diào)的調(diào)試工作。實踐證明，本工程空調(diào)設計先進的、可靠的，為相關空調(diào)設計技術的發(fā)展和創(chuàng)新提供了寶貴的經(jīng)驗。大樓除在空調(diào)系統(tǒng)設計中充分考慮到節(jié)能技術外，建筑圍護結構、電氣、照明等方面也采用了大量的綠色節(jié)能技術。經(jīng)過專業(yè)檢測認為本幢建筑綜合節(jié)能率可以達到65%。3空調(diào)設計參數(shù)及空調(diào)冷熱負荷室外計算參數(shù)：（參見杭州地區(qū)氣象參數(shù)）室內(nèi)設計參數(shù)（表1）:房間名稱夏溫度C季相對濕度％冬溫度C季相對濕度％新風m3/h-p噪聲dB(A)辦公24~2830~5018~2040~5035<50會議24~2830~5018~2040~5035<50活動室24~2830~5018~2040~5035<50包廂24~2830~6518~2040~6530<55大餐廳24~2830~6518~2040~6520<55門廳、休息廳24~2830~5018~2040~5020<55五、十一層工藝機房21±340~6521±340~6550<55其它工藝機房21~2540~6521~2540~6550<55注：所有工藝機房空調(diào)室內(nèi)設計參數(shù)均由工藝機房設計單位提供?？照{(diào)冷熱負荷：采用HDYSMAD軟件進行計算，并采用DEST軟件進行全年模擬計算復核。夏季設計日總冷負荷為100607kWh，尖峰冷負荷為8561kW，指標101w/m2；夏季夜間基載尖峰冷負荷為1185kW。冬季設計日總熱負荷為58526kWh，尖峰熱負荷為5605KW，指標66W/m2。冬季空調(diào)尖峰冷負荷為598kW。4空調(diào)冷熱源設計及主要設備選擇本工程采用冰蓄冷及電鍋爐水蓄熱作為整幢建筑的空調(diào)冷熱源。具體參見下圖和相關圖片?？照{(diào)冷源設有2臺額定制冷量分別為2622kW的雙工況水冷離心式機組和1臺額定制冷量為1437kW單工況水冷螺桿式機組，其中螺桿機組作為基載主機，全樓總蓄冷量為7610USRTh。另外，設有3臺制熱量為900kW的電鍋爐作為蓄熱和供熱熱源，總蓄熱水量為480噸。為滿足建筑功能要求，充分利用蓄冷空調(diào)冷源的優(yōu)勢，空調(diào)水系統(tǒng)采用一次泵、變頻、大溫差、四管制、異程系統(tǒng)。其中：主機與10臺蓄冰量為761RTh的蓄冰槽聯(lián)合供冷時，乙二醇側供回溶液溫度為2.5/10.5^，冷凍水側供回水溫度為3.5/13.5^，溫差10°C。10個48噸的蓄熱水槽與電鍋爐聯(lián)合供熱，板式換熱器一次測供回水溫度為85/55C，二次側供回水溫度55/45Co冬季基載主機供冷時，基載主機冷卻水溫度控制在13C以上，以保證主機的正常運行。整幢建筑空調(diào)水系統(tǒng)根據(jù)功能和分區(qū)不同分為北區(qū)工藝機房部分、中部和東部辦公部分、地下室部分等四個子系統(tǒng)，其中北區(qū)工藝機房部分房間需要常年供冷，均設置獨立的變風量空調(diào)系統(tǒng)（VAV系統(tǒng)）。其余部分根據(jù)區(qū)塊功能不同分別設置VAV空調(diào)系統(tǒng)，全樓的空調(diào)由67套VAV系統(tǒng)承擔。5蓄能空調(diào)系統(tǒng)冷熱源的設計及計算分析5.1冰蓄冷空調(diào)主機計算分析的原則是在設計工況下保持二次水的供水溫度為3.5C，一次乙二醇進板換溫度為2.5C。見空調(diào)制冷系統(tǒng)流程示意圖?？照{(diào)逐時冷負荷如下表：時間0:001:002:003:004:005:006:007:008:009:0010:0011:00

總空調(diào)計算冷負荷 294 300 302 306 307 309 311 327 1901 1844 19042028空調(diào)制冷系統(tǒng)流程示意圖—空調(diào)制冷系統(tǒng)流程示意圖—(空調(diào)制熱系統(tǒng)流程示意圖19蓄冰系統(tǒng) 蓄熱電鍋爐 蓄熱水槽(USRT)時間12:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:0022:0023:00總空調(diào)計算冷負荷(USRT)21502136206120762081216324344984884804753375.2二次側基載主機在3.5°C時供冷量(CLQ2)約為1286kW365USRT。一次乙二醇側需提供冷量CLQ1=CLQ-CLQ2 (5-1)CLQ；：一次乙二醇側需提供冷量，USRT；CLQ：總冷負荷(考慮5%冷損失)，USRT；CLQ2:二次側基載主機提供冷量，USRT；一次乙二醇側在設計工況下考慮主機優(yōu)先。并滿足下列關系：CLQ12=CLQ1-CLQ11 (5-2)CLQ1:一次乙二醇側需提供冷量，USRT；CLQ11:雙工況水冷離心式機組提供冷量，USRT；CLQ12:融冰提供冷量，USRT；需要引起注意的是，雙工況水冷離心式機組提供冷量CLQ”與機組的乙二醇出液溫度相關。隨著乙二醇出液溫度越低，其供冷量越小，即機組效率越低。因此需要根據(jù)流量、溫度與冷量的關系反復迭代，直至計算出各時段滿足要求的主機出入口溫度與相應制冷量。同理，對蓄冰過程也需要根據(jù)流量、溫度與冷量的關系反復迭代，直至計算出各時段滿足要求的主機出入口溫度與相應制冷量。5.3根據(jù)式5-2計算的融冰提供冷量與逐時的剩冰量關系，調(diào)整主機運行臺數(shù)控制融冰率在25%以下。下表是該工程冰蓄冷空調(diào)主機計算分析結果：時間0:001:002:003:004:005:006:007:008:009:0010:0011:0012:00計算冷負荷*1.05(USRT)30931531732132332432734419961936199921292257基載主機供冷(USRT)3653653653653653653653650000365一次側承擔冷負荷(USRT)19961936199921291892雙工況主機供冷(USRT)13721367137313851397融冰量(USRT)00000000624569627744495剩冰量(USRT)76106986641757905046融冰率(％)8.28.19.812.89.8板換溫差(°C)4.64.54.64.95.2板換進水(C)2.52.52.52.52.5板換出水/主機進水T(C)7.17.07.17.47.7主機出水T/冰槽進水T(C)4.34.24.44.64.9主機運行基載主機開開開開開開開開關關關關開

時間13:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:0022:0023:00累計值計算冷負荷*1.05(USRT)22432164218021852271255652351250449935428606基載主機供冷(USRT)3653653653653653653653653653653657300一次側承擔冷負荷(USRT)187817991815182019061909158147139134021657雙工況主機供冷(USRT)13961388139013901399139915256融冰量(USRT)48241142542950751015814713913406401剩冰量(USRT)45524070365932342804229717871629148213421208融冰率(％)10.610.111.613.318.122.28.89.19.410.0板換溫差(C)5.25.05.15.15.35.37.27.17.06.9板換進水(C)2.52.52.52.52.52.52.52.52.52.5板換出水/主機進水T(C)7.77.57.67.67.87.89.79.69.59.4主機出水T/冰槽進水T(C)4.94.74.74.74.94.99.79.69.59.4主機運行策略基載主機開開開開開開開開開開開雙工況主機供冷供冷供冷供冷供冷供冷關關關關制冰冷冷冷冷冷冰冰冰冰冰冰冰冰機策略雙工況主5.4對于蓄熱工況分析與蓄冷工況類似，在此不再贅述。策略雙工況主6低溫送風變風量系統(tǒng)的設計及計算分析6.1由于本項目中采用低溫送風系統(tǒng)，調(diào)整室內(nèi)設計參數(shù)，室內(nèi)相對濕度設定35%左右，使其送風機器露點溫度在7.5°C左右。送風量G=Q/(ho-hn)G：送風量；Q：冷負荷；h。：送風焓值；hn：室內(nèi)焓值。6.2對于該系統(tǒng)房間內(nèi)采用變風量末端，變風量末端一次風量G，=Q，仙。-hn，)G’：房間送風量；Q’：房間冷負荷；h。：送風焓值；h；，：房間室內(nèi)焓值。由于采用低溫送風系統(tǒng)，需考慮室內(nèi)風口防結露的混風溫度。送風溫度7.5°C,房間溫度26°C,相對濕度35%，露點溫度9.37C。風口送風溫度以高于露點溫度1C?2C左右計算，取值11C。計算混合比7.5*1+(x-1)*26=11*x，解方程x=1.23。即低溫送風的風口必須具備1：0.25誘導比或串聯(lián)風機二次回風量至少在25%一次風量以上。此外，需要利用系統(tǒng)各房間實際新風量與一次風送風量比值計算得出的新風比最大值作為關鍵分區(qū)新風比F，對系統(tǒng)新風比X作修正，修正后新風比Y=X/(1+X-F)。修正后新風比對空調(diào)箱供冷量產(chǎn)生附加，附加后空調(diào)箱供冷量為Q+=Q+(YX)*G*(hw-h；)q+：附加后空調(diào)箱供冷量；；Q；計算冷負荷；Y：修正后系統(tǒng)新風比；X：修正前系統(tǒng)新風比；F：關鍵分區(qū)新風比。6.3低溫送風系統(tǒng)的風管溫升對系統(tǒng)風量影響較大。本項目對風管保溫作加厚處理，并對風管溫升做計算。Tc=[Tr(y-1)+2Ta]/(y+1)y=2.01*Acs*v*p/(U*P*Lduct)Tc：離開風管管段空氣溫度；￡：進入風管管段空氣溫度；T：：風管管段周圍空氣溫度，取30C；A"風管截面積；v：風管內(nèi)風速；p:風管內(nèi)密度；U：風管內(nèi)總傳熱系數(shù)，忽略管壁熱阻，取保溫材料傳熱系數(shù)，本項目中保溫材料導熱系數(shù)0.032W/(m*K)，厚度50mm，U=0.64W/(m2*K)；P：保冷后風管周長；Lduc:風管長；下表為其中某一系統(tǒng)風管溫升計算表:管計算計算實際風實際風風管面積ACS傳熱溫度段風量L管長風管風管管凈高管凈寬風速系數(shù)外周長y編高度寬度HWK號CMPHmmmmmmmmmmm2m/sW/（m2*K）mm°Ck-12-l主管14056160400157.5397.562606.256.230.641510.0170.198.4728103.8250500247.5497.5123131.256.340.641890.0429.398.225989825010002479972462596.760.642888.0284.488.119168832010003179973160498.060.643028.0415.357.961311110.83201250316.61246.6394673.569.230.643526.4377.807.85142593.44001250396.61246.6494401.568.010.643686.41248.527.74145396.054001250396.61246.6494401.568.170.643686.4715.427.701584544001250396.61246.6494401.568.900.643686.41179.287.64同樣，風管溫升引起的空調(diào)箱供冷量附加亦疊加至空調(diào)箱中。7空調(diào)系統(tǒng)的控制策略空調(diào)系統(tǒng)控制策略是根據(jù)本工程空調(diào)系統(tǒng)的特點來確定的，主要設計有以下幾塊內(nèi)容：變風量系統(tǒng)采用變靜壓變風量空調(diào)控制策略，將每層根據(jù)建筑自然分區(qū)和功能分區(qū)，劃分成若干個功能相對一致的區(qū)域，控制每個系統(tǒng)的VAV-BOX數(shù)量，采用靜壓值再設的變靜壓變風量控制策略