東方明珠廣播電視塔空調(diào)設(shè)計　東方明珠廣播電視塔是上海的標志性建筑高度468.doc

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。東方明珠廣播電視塔空調(diào)設(shè)計東方明珠廣播電視塔是上海的標志性建筑，高度468.doc東方明珠廣播電視塔空調(diào)設(shè)計東方明珠廣播電視塔是上海的標志性建筑，高度468東方明珠廣播電視塔空調(diào)設(shè)計東方明珠廣播電視塔是上海的標志性建筑，高度468.8m，居亞洲第一，世界第三，建筑面積達63000m2，包括1. 太空艙貴賓觀光，2. 上球發(fā)射機房、微波、調(diào)頻、調(diào)幅以及空中KTV旋轉(zhuǎn)餐廳、空中茶室等，3. 下球空中娛樂及旅游設(shè)施，4. 塔座部分大型商場、購物中心及快餐、食品，5. 小球空中旅館。就其面積及使用功能而言，在同

2、類建筑中屬世界之最。根據(jù)電視塔多次，超高度的特點，空調(diào)設(shè)計采用了分段設(shè)置中調(diào)系統(tǒng)，共9套大小不同的系統(tǒng)均采用了空氣水熱泵機組作為冷熱源。由于受熱泵機組單機容量的限制，設(shè)計選用了多臺機組，如下球及塔座部分共選用30GQ-120型20臺，上球分工藝及旅游觀光部分，分別設(shè)2臺和3臺30GQ-120型，太空艙設(shè)30GQ-025型1臺，其余部分則每單元設(shè)1臺30GQ-020型機組，共6臺。為使系統(tǒng)合理運行，以適應負荷變化的規(guī)律，同時為減少循環(huán)水泵的設(shè)置臺數(shù)，下球以下的系統(tǒng)中設(shè)5個運行組，即每4臺機組為一運行單元，配置1臺水泵，故冷水循環(huán)泵共有6臺，其中1臺備用。考慮到冬季熱負荷變化及管道系統(tǒng)壓力比夏季時

3、小，故另設(shè)5臺熱水循環(huán)泵，其揚程低于冷水循環(huán)泵，可以節(jié)約運行費用。為減小機組的承壓值，系統(tǒng)中的機組位于水泵吸入側(cè)?？紤]到各個系統(tǒng)的設(shè)備及管道承壓差異，根據(jù)實際情況，設(shè)備選擇分為1.0MPa與1.2MPa兩種不同工作壓力等級。鑒于電視塔為超高層，高空的室外風速與風向變化較大，為了解決高空新風引入及排風的困難，在上球的冷卻設(shè)備層特設(shè)置了均壓環(huán)。主塔電梯間、樓梯間及其前室設(shè)置了機械加壓送風系統(tǒng)。上、下分開設(shè)置，共6套。根據(jù)塔座、地下層以及上、下球、太空艙等不同部位的使用要求及其特點分別設(shè)置了機械排煙系統(tǒng)，共37套。電視塔設(shè)計了大樓自動化管理ABS系統(tǒng)。在空調(diào)水系統(tǒng)的供、回水管道之間設(shè)置壓差旁通控制、

4、實現(xiàn)按空調(diào)負荷大小控制空氣水熱泵機組運行的組數(shù)和臺數(shù)；在空調(diào)機組設(shè)置了溫度控制，由回風溫度控制空調(diào)回水電動調(diào)節(jié)閥，同時設(shè)置隨室外而變化的新回風比例調(diào)節(jié)裝置，以利于節(jié)能和經(jīng)濟運行。在空氣過濾器前后設(shè)置壓差報警，在空調(diào)水系統(tǒng)的供、回水管道之間設(shè)置壓差旁通控制、實現(xiàn)按空調(diào)負荷大小控制空氣水熱泵機組運行的組數(shù)和臺數(shù)；在空調(diào)機組設(shè)置了溫度控制，由回風溫度控制空調(diào)回水電動調(diào)節(jié)閥，同時設(shè)置隨室外溫度而變化的新回風比例調(diào)節(jié)裝置，以利于節(jié)能和經(jīng)濟運行。在空氣過濾器前后設(shè)置壓差報警，在高等部位空調(diào)箱的內(nèi)部設(shè)置低溫防結(jié)凍措施等，使空調(diào)設(shè)備一直處于正常狀態(tài)。同時，對冷凍系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)進行狀態(tài)顯示，按時間程序巡回檢測和

5、打印記錄，對典型參數(shù)進行和必要的遙控等。消防設(shè)備由消防控制中心集中控制和管理。在塔體的不同高度設(shè)置了對大氣溫度、風速、風向的測定?？照{(diào)系統(tǒng)經(jīng)過二年來的運行效果良好，各種參數(shù)均達到了設(shè)計要求。主要空調(diào)設(shè)備表形式代號(1)活塞式(2)離心式(3) 螺桿式(4) 吸收式(5)分體式(6) 水-水熱泵(7) 空氣-水熱泵制冷機組序號形式臺數(shù)單臺制冷量(kW, kcal/h)總計電機功率(kW)蒸汽耗量(t/h)總計冷媒生產(chǎn)廠家1(7)25341 27000070300001253250R-22開利2(7)163 5400025R-22開利3(7)553 4500020R-22開利水系統(tǒng)空調(diào)水泵額定負荷

6、冷水泵型號名稱IS150-125-400 IS100-65-315生產(chǎn)廠家國產(chǎn)臺數(shù)5用1備 5用1備流量(m3/h)240,60揚程(m)40.32電機功率45(kW/臺)11(kW/臺)額定負荷熱水泵型號名稱IS150-125-315生產(chǎn)廠家國產(chǎn)臺數(shù)5 用備流量(m3/h)240揚程(m)32電機功率30 (kW/臺)部分負荷熱水泵型號名稱50SG15-15生產(chǎn)廠家國產(chǎn)臺數(shù)6 用備流量(m3/h)10揚程(m)28電機功率1.5(kW/臺)冷卻水系統(tǒng)冷卻水泵型號名稱生產(chǎn)廠家臺數(shù)用備流量(m3/h)(m)電機功率(kW/臺)冷卻塔型號名稱生產(chǎn)廠家臺數(shù)用備性能規(guī)格500/t/h風機功率kW/臺)

7、風系統(tǒng)末端裝置型式全空氣系統(tǒng)耗電量風機盤管 加新風系統(tǒng)耗電量(kW)其他耗電量(kW)主要服務房間商場、餐廳等106.5KTV房,貴賓房13控制室15通風系統(tǒng)主要服務房間調(diào)頻, 觀光, 空中旋轉(zhuǎn)餐廳耗電量(kW)555(排煙用), 90(加壓送風用)防排煙設(shè)計上、下球，太空艙等設(shè)機械排煙空調(diào)自控設(shè)計熱泵機組運行臺數(shù)控制，室溫控制，供回水壓差旁通控制備注塔座空調(diào)水系統(tǒng)住宅小區(qū)集中供冷優(yōu)化管理系統(tǒng)及其基于網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)1 引言建筑能耗在全球能源的消耗中占有相當大的比例，在一些發(fā)達國家，其比例有的已達到40%。我國作為一個發(fā)展中國家，近年來建筑能耗所占的比重也越來越大，業(yè)已占到全國總能耗的20%左右，這

8、其中更有85%的是用于建筑的采暖和空調(diào)1。由于我國用于發(fā)電的一次能源在多為原煤（原煤發(fā)電約占總量的75%左右），而原煤屬于不清潔能源，其在開采、運輸、使用過程中都會對環(huán)境造成極大的污染。因此，做好建筑能耗的優(yōu)化管理就可達到節(jié)約能源和保護環(huán)境的雙重目的。住宅小區(qū)集中供冷是指通過小區(qū)內(nèi)的管網(wǎng)向用戶輸配供應冷源機房生產(chǎn)的冷水，以滿足用戶空氣調(diào)節(jié)的需要。由于集中供冷的規(guī)模效應，使得它在防止大氣污染、提高能源利用率、有效利用空間、全國各地和資金、美化城市形象等方面具有十分突出的優(yōu)點，非常符合綠色建筑、健康住宅的健康、舒適、節(jié)能、環(huán)保的要求，因而有著重大的經(jīng)濟效益和社會效益，是現(xiàn)代化住宅小區(qū)建筑空調(diào)發(fā)展的

9、必然趨勢。由于住宅小區(qū)的集中供冷系統(tǒng)非常復雜，因此對其進行優(yōu)化管理必須引進系統(tǒng)工程的概念，不能僅僅只從技術(shù)或經(jīng)濟的角度對其進行考慮，而應該全面考慮技術(shù)、經(jīng)濟、環(huán)境、人文等多方面因素?；谝陨线@種理念，我們經(jīng)過大量的工作后，提出了基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的集中供冷優(yōu)化管理系統(tǒng)框架及其實現(xiàn)途徑。該系統(tǒng)充分利用控制、計量、廢熱利用等多種手段，對住宅小區(qū)集中供冷系統(tǒng)的設(shè)計、建造、使用等過程進行全程優(yōu)化管理。 2 集中供冷優(yōu)化管理系統(tǒng)本文提出的住宅小區(qū)集中供冷優(yōu)化管理系統(tǒng)包括以下幾個部分：住宅小區(qū)集中供冷冷源決策系統(tǒng)、住宅小區(qū)集中供冷最優(yōu)設(shè)計系統(tǒng)、集中供冷系統(tǒng)與人工景觀相結(jié)合的技術(shù)、住宅小區(qū)集中供冷協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)和住

10、宅小區(qū)集中供冷自動計費系統(tǒng)。21 住宅小區(qū)集中供冷冷源決策系統(tǒng)2傳統(tǒng)的集中供冷冷源決策往往只注重某個方面因素的分析，而不涉及復雜因素的相互影響。由于住宅小區(qū)集中供冷是一個非常復雜的系統(tǒng)，其最優(yōu)性受到技術(shù)、經(jīng)濟、環(huán)境、文化等多個方面的制約，因此，僅僅只從某個方面進行分析，肯定不能得出一個滿意的結(jié)果。本文提出的住宅小區(qū)集中供冷冷源決策系統(tǒng)采用美國數(shù)學家T.L.Sady教授在20世紀70年代提出的層次分析法（Analytical Hierarchy Process，簡稱AHP）對住宅不區(qū)的集中供冷冷源進行決策。層次分析法是一種把數(shù)據(jù)、專家意見和分析人員的判斷有效結(jié)合的方法，是一種定性分析和定量分析相

11、結(jié)合的系統(tǒng)分析方法。它把一個復雜的問題分解成各組成因素，然后用兩兩比較的方法確定決策方案中各因素的相對重要性。由于住宅小區(qū)集中供冷冷源決策中具有諸多因素不能明確化的特點，如系統(tǒng)對環(huán)境的影響以及系統(tǒng)的可靠性等，因此，層次分析法能很好地應用于集中供冷系統(tǒng)的冷源決策過程。22 住宅小區(qū)集中供冷最優(yōu)設(shè)計系統(tǒng)3冷源形式確定后，利用住宅小區(qū)集中供冷最優(yōu)設(shè)計系統(tǒng)可以對系統(tǒng)進行設(shè)計。該系統(tǒng)采用計算機模擬分析的方法，以整個集中供冷為其優(yōu)化對象。它首先對住宅小區(qū)集中供冷的全年能耗按變基準溫度度日法進行預測，然后采用壽命周期費用（Life Cycle Cost，簡稱LCC）分析法對整個集中供冷系統(tǒng)進行經(jīng)濟分析，從而

12、得出冷源以及冷水輸配系統(tǒng)的最佳配置、冷水的最優(yōu)供回水溫差等。23 集中供冷系統(tǒng)與人工景觀相結(jié)合的技術(shù)3隨著人們生活水平的提高，人們對環(huán)境的要求也越來越高，在一些住宅小區(qū)中，噴泉和人造瀑布等人工景觀隨處可見。集中供冷系統(tǒng)的冷卻塔通常會發(fā)出較大的噪聲，且其形象與周圍環(huán)境也極不協(xié)調(diào)。因此，我們特提出了一種利用噴泉或人造瀑布來代替冷卻塔對循環(huán)冷卻水進行冷卻的方案（圖1和圖2）。采用這種方案后，可以達到美化環(huán)境、改善小區(qū)微氣候，減少冷卻塔的投資和消除冷卻塔的運行噪聲等目的，從而使得集中供冷系統(tǒng)對小區(qū)環(huán)境的影響降到最小。圖1噴泉冷卻方式 圖2 人工瀑布冷卻方式通過對該方案的熱力分析和其它相關(guān)技術(shù)的研究表明

13、，經(jīng)過精心的設(shè)計、完善的運行管理、巧妙的布局，將循環(huán)冷卻水應用于小區(qū)水景工程中是完全可行的。24 住宅小區(qū)集中供冷協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)4集中供冷系統(tǒng)可以分為四個部分：冷源、冷卻水系統(tǒng)、冷水系統(tǒng)和末端用戶。由于受計算機技術(shù)、通信技術(shù)、電子技術(shù)等科學的限制，傳統(tǒng)的集中供冷系統(tǒng)一般采用和設(shè)備單體控制的方法，即系統(tǒng)中每個部分的控制都是各自為政，沒有考慮集中集中供冷中各個部分之間的相互影響，每個部分都有著自己獨立的控制方案，而不是從系統(tǒng)的整體出發(fā)，沒有一個統(tǒng)一的最優(yōu)控制方案。另外，其每個部分的控制方案都是一成不變的，都是建立在一些憑經(jīng)驗建立的數(shù)學模型上，而沒有考慮到具體系統(tǒng)的不同。與傳統(tǒng)的控制方案不同，集中供冷

14、協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)把整個集中供冷系統(tǒng)（除開末端用戶部分）作為自己的優(yōu)化控制目標，不再只是孤立地對各個部分進行控制，而是充分考慮到各個部分之間的相互影響。在集中供冷協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中，它不僅利用最新的計算機通信技術(shù)把整個系統(tǒng)有機的聯(lián)合起來，而且還利用人工智能新技術(shù)對整個系統(tǒng)的控制過程進行最優(yōu)化的處理，最后，它利用節(jié)能效果極佳的變頻技術(shù)使整個系統(tǒng)真正在最節(jié)能最高效的狀況下運行。25 住宅小區(qū)集中供冷自動計費系統(tǒng)5在我國，由于各方面的原因，現(xiàn)有的對集中供冷的收費仍采用傳統(tǒng)的按面積收費的方法，該方法存在著許多的弊端，造成了能源的大量浪費。由于集中供冷計費能夠?qū)⒂脩舻淖陨砝媾c其能量的消耗結(jié)合起來，這勢必會增加用

15、戶的節(jié)能意識，推動節(jié)能工作的良性向前發(fā)展，并使得用戶的生活水平環(huán)境不斷地提高和改善。因此，在集中供冷的住宅小區(qū)中必須進行分戶計費。通過對現(xiàn)有集中供冷收費方法進行詳細地分析后，我們提出了一個基于公平的集中供冷計費方法，該方法充分考慮到各用戶圍護結(jié)構(gòu)的不同和用戶之間熱傳遞所帶來的影響，因此可以大幅減少在計費中出現(xiàn)的一些糾紛，增加計費的公平性。在此基礎(chǔ)上開發(fā)集中供冷計費系統(tǒng)可以自動對各用戶消耗的冷量進行計量，并可根據(jù)積壓用戶的圍護結(jié)構(gòu)對其消耗的冷量進行自動調(diào)節(jié)。采用住宅小區(qū)集中供冷自動計費系統(tǒng)后，可以促進用戶更加主動地節(jié)約能源，從根本上杜絕集中供冷能源的人為浪費。3 集中供冷優(yōu)化管理系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)通

16、過對住宅小區(qū)集中供冷系統(tǒng)和各種通信技術(shù)的綜合分析，集中供冷優(yōu)化管理系統(tǒng)采用LonTalk作為自己的通信協(xié)議來集成集中供冷系統(tǒng)內(nèi)的各類子系統(tǒng)：集中供冷協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)、集中供冷自動計費系統(tǒng)以及其他控制或管理子系統(tǒng)。LonWorks現(xiàn)場總線拓撲結(jié)構(gòu)靈活多變，可根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)特點采用不同的網(wǎng)絡(luò)連接方式，具有高度的可靠性、較好的可維護性和擴充性。在LonWorks現(xiàn)場總線中，由于采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)-網(wǎng)絡(luò)變量，各類設(shè)備采集的數(shù)據(jù)可以共享，因此能節(jié)約大量的設(shè)備費用。建立在LonWorks現(xiàn)場上的LonTalk是一種開放性通信協(xié)議，遵守協(xié)議的設(shè)備和系統(tǒng)可以直接互連，組成無主站點對點的分布式網(wǎng)絡(luò)。由于LonTa

17、lk通信協(xié)議已被子世界上3000多家著名企業(yè)采用，使得其已成為事實上的行業(yè)標準。集中供冷優(yōu)化管理系統(tǒng)可能通過Internet與外界聯(lián)系，這使得決策人員、操作人員和管理人員可以集中供冷系統(tǒng)進行遠程監(jiān)控。當系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，維修人員可在千里之外對其進行處理，因而能節(jié)省大量的人力和物力。（圖3）圖3 集中供冷優(yōu)化管理系統(tǒng)在集中供冷優(yōu)化管理系統(tǒng)中，我們采用密套接字協(xié)議層（Security Socket Layer，簡稱SSL）技術(shù)來保證系統(tǒng)的安全性，允許客戶/服務器應用程序之間的通信不會被偷聽、篡改和偽造。協(xié)作管理環(huán)境（Cooperation Management Enviroment,簡稱CME）軟件

18、功能模塊包括電子白板、基于Web的訪問工具、多媒體數(shù)據(jù)存儲、文本信息交流工具和傳輸工具，通過這些工具，監(jiān)控人員即使在千里之外，也會覺得自己跟被管理的設(shè)備近在咫尺。4 應用實例應深圳市某單位的要求，我們利用本文提出的住宅小區(qū)集中供冷優(yōu)化管理系統(tǒng)對深圳市某住宅小區(qū)的集中供冷系統(tǒng)進行了方案設(shè)計。該住宅小區(qū)位于深圳市區(qū)，預計住戶總數(shù)將達到31240戶。根據(jù)該小區(qū)的規(guī)劃，我們擬設(shè)立三個集中供冷系統(tǒng)對小區(qū)進行供冷，其中，系統(tǒng)A共有住戶13337戶，系統(tǒng)B共有住戶8691戶，系統(tǒng)C共有住戶9212戶。 以下是我們?yōu)樵撔^(qū)設(shè)計的集中供冷系統(tǒng)部分方案：（1）集中供冷冷源使用的能源，可以分為電力方式、熱力方式和混

19、合方式。其中熱力方式包括燃氣、燃油、燃煤、外部供汽四種情況，混合方式指電力與熱力兼有的方式。與以上三種能耗方式對應，集中供冷系統(tǒng)常用的冷源設(shè)備主要是離心式（或螺桿式）制冷機和吸收式制冷機（包括直燃吸收式制冷機和蒸汽型吸收式制冷機）。根據(jù)本文提出的集中供冷冷源決策系統(tǒng)和深圳當?shù)氐哪茉凑?，考慮到設(shè)備的初投資（包括增容費）、運行費用（與當?shù)氐碾妰r、燃油價、天然氣價等密切相關(guān)）、工作可靠性、對環(huán)境的影響等幾個方面的因素后認為：在該小區(qū)的集中供冷系統(tǒng)中采用燃油價、天然氣價等密切相關(guān)）、工作可靠性、對環(huán)境影響等幾個方面的因素后認為：在該小區(qū)的集中供冷系統(tǒng)中采用燃氣型直燃機具有最佳的經(jīng)濟和環(huán)境效益。（2）

20、由地該住宅小區(qū)集中供冷系統(tǒng)的供冷范圍比較大，這就使得冷水輸送系統(tǒng)的消耗的能量非常大，而且室外管網(wǎng)的初投資和管網(wǎng)的冷損失也隨著增大。通過對整個系統(tǒng)的優(yōu)化分析，發(fā)現(xiàn)當維持冷水機組的供水溫度不變而提高回水溫度時，可以提高整個集中供冷系統(tǒng)的經(jīng)濟性。經(jīng)過詳細計算確定，該小區(qū)集中供冷系統(tǒng)的最佳供回水溫差為T=89。（3）為了進一步美化該住宅小區(qū)的環(huán)境，我們設(shè)計了利用人工瀑布或噴泉代替冷卻塔對循環(huán)冷卻水進行冷卻的方案。具體方案為：在噴泉、瀑布跌落的水池中堆放一定的淋水填料，在填料的下部安裝有風機，這樣就形成一個降低水溫用的冷卻構(gòu)筑物。其中，風機用來加大通風量，而淋水填料可以將水滴變成更小的水滴或很薄的水膜，以增大水與空氣的接觸面積和延長兩者的接觸時間，從而加強水與空氣的熱濕交換。水的冷卻過程主要是在淋水填料中進行。（4）小區(qū)集中供冷協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)分別采集集中供冷系統(tǒng)中的冷卻水流量、冷凍水流量、冷卻水入口溫度、冷凍水出口溫度、冷卻水塔風機功率及開啟臺數(shù)、冷卻水泵功率及開啟臺數(shù)、冷凍水泵功率及開啟臺數(shù)、機組的能耗量（燃料量或耗電量）等參數(shù)后，在中央控制計算機上運用人工智能方法對這些參數(shù)進行優(yōu)化組合，以求出整個集中供冷系統(tǒng)在當前負荷下的最優(yōu)狀態(tài)設(shè)定點，然后將優(yōu)化