武漢某學院空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設計案例

武漢XX學院空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設計案例工程概述XX學院位于武漢，總建筑面積約18萬平方米，其中教學樓和圖書館為該校的二期擴建工程。教學樓總建筑面積約23000m2,地上五層，總建筑高度21.3m，主要功能為辦公和教室，其中還包括二層樓的設備用房(冷凍機房和鍋爐房);圖書館總建筑面積約23600m2,地上五層，總建筑高度為20.3m，主要功能為自習室和閱覽室。圖書館作為該學院的標志性建筑，處于整個學校的中心位置?？照{(diào)設計教學樓和圖書館先后進行了兩次空調(diào)設計。第一次設計為了給教師和學生提供舒適的工作和學習環(huán)境，教學樓辦公部分和圖書館均設計中央空調(diào)系統(tǒng)。該圖書館既無地下室，也沒有設備間，并且作為學校的標志性建筑，對建筑的造型要求很高，空調(diào)設備(如冷卻塔或風冷熱泵機組)不宜放置在屋頂。教學樓和圖書館相距500m，因此考慮圖書館的冷熱源與教學樓的設備用房合并設計，空調(diào)冷熱水通過埋地管道提供。冷熱源形式的確定目前能單獨提供冷源的有冷水機組直供、冰蓄冷、水蓄冷、單效溴化鋰;能單獨提供熱源的有燃油燃氣鍋爐、電鍋爐蓄熱;同時能提供冷熱源的有雙效溴化鋰、地源熱泵、水源熱泵、水環(huán)熱泵、風冷熱泵等。由此可以看出對一個工程而言冷熱源的選擇形式有多種多樣，而合理的選擇對整個空調(diào)系統(tǒng)的能耗至關(guān)重要，因此，在了解各種機組特點的基礎上結(jié)合具體工程進行選擇。從本工程的具體情況來看：該工程所處地段由勘測資料顯示地下水資源不豐富，不具備水量穩(wěn)定的基本要求，雖然地源熱泵和水源熱泵是既節(jié)能又環(huán)保的冷熱源，但并不適用本工程?？紤]到圖書館的使用時間分布為上午8:00～12:00、下午2:00～5:00和晚上7:00～10:00，與武漢市的高峰用電時段(上午10:00～12:00和晚上6:00～10:00)基本吻合，尤其晚上圖書館的閱覽室人員集中，空調(diào)負荷大，空調(diào)運行費用相當高。需要考慮轉(zhuǎn)移制冷主機的運行時段，減少峰值電負荷，節(jié)省運行費用。另外圖書館和新建教學樓相距500m，冷凍水輸配距離遠，水泵輸配能耗大。因此在第一次設計時冷源采用的是部分冰蓄冷方式，提供6oC的低溫冷凍水，采用7oC大溫差水系統(tǒng)方式節(jié)省水泵的運行費用;熱源采用的是燃氣鍋爐?？照{(diào)室內(nèi)設計參數(shù)和冷熱負荷詳下表:冷熱源設備的選擇冷源部分選用兩臺標準工況下制冷量為1210KW的雙工況螺桿式冷水機組(機組能效比在標準工況下達到5.0)，兩臺初級溶液泵(流量240m3/h，揚程16mH20)、兩臺次級溶液泵(流量135m3/h，揚程18.5mH20)、一臺乙二醇板式換熱器(換熱量為3840KWH)，體積為140m3的蓄冰罐兩個，每個罐蓄冷量為6700KWH。除蓄冰罐放置在設備用房的室外，其余的制冷設備均設置在設備用房的一層冷凍機房(面積約150m2)內(nèi);熱源部分選用兩臺1400KW的燃氣鍋爐，兩臺冷凍循環(huán)水泵(流量215m3/h，揚程32mH20)、兩臺冷卻循環(huán)水泵(流量280m3/h，揚程35mH20)、兩臺熱水循環(huán)水泵(流量80m3/h，揚程28mH20)、分水器、集水器等設置在設備樓的二層鍋爐房(面積約200m2)內(nèi)?？照{(diào)水系統(tǒng)水系統(tǒng)分兩個環(huán)路，教學樓和圖書館分環(huán)設計，并且在環(huán)路供回水干管上設置有能量計量裝置。采用了大溫差形式，夏季冷水供回水溫度為5℃/13℃，溫差為8℃，(常規(guī)空調(diào)溫差為5℃);冬季熱水供回水溫度為60℃/45℃，溫差為15℃，(常規(guī)空調(diào)溫差為10℃)。大溫差的選用，減少了冷熱水循環(huán)量，減少水管管徑，節(jié)省管材和水泵運行費用?？照{(diào)風系統(tǒng)的選擇空調(diào)風系統(tǒng)：圖書館中大空間的閱覽室主要采用的是全空氣系統(tǒng)，新回風管上設計有風量調(diào)節(jié)閥，可以改變新回風的比例，還可以實現(xiàn)全新風運行從而獲得較大的節(jié)能效益和環(huán)境效益。空調(diào)機組設置在單獨的空調(diào)機房內(nèi)，并且設計有排風和新風的全熱回收系統(tǒng)，在過渡季節(jié)考慮取用室外空氣作為自然冷源。圖書館中的辦公室和新建教學樓的辦公室部分采用新風+風機盤管方式。第二次設計根據(jù)甲方走訪和考察許多高校后發(fā)現(xiàn)，圖書館設計并安裝空調(diào)的很普遍，但在實際中使用的卻非常少，昂貴的運行費用直接影響了空調(diào)的使用。甲方因此決定取消圖書館的中央空調(diào)系統(tǒng)，只是對部分房間(包括電子閱覽室，辦公室)設計空調(diào)，空調(diào)面積由原來的18000m2減少到了2000m2。電子閱覽室對外開放實行收費管理制度，舒適的環(huán)境必不可少。另外教學樓部分冬天采用水蓄熱方式。并且要在設計中考慮將設備樓作為今后學生學習和觀摩的教學場所。誰冷熱源形妙式的確定開針對甲方浙提出的要求，源結(jié)合其宅工程奔特點，空調(diào)方巷式也隨之改變蘿。在滿足使用伐功能的前提下碗，盡量節(jié)省初貞投資和運行費而用。二三層電話子閱覽室由于檔人員比較集中搖，因此采用定養(yǎng)頻的一拖防二齊VR句V塞制冷系統(tǒng)，十辰匹的室外機，吃五匹的卡式室摸內(nèi)機，這種定窯頻機性價比非量常高，而且隱控制線和管理靈活方玉便，可以根據(jù)捷室內(nèi)負荷的大暴小開啟室內(nèi)外筋機運行的臺數(shù)赴，應用在電子嗽閱覽室中是合惡理的。室外機扇分層設置在二織三四層的陽臺闖上，對涉建筑銅物的外立面不玉造成任何影響面。凝由于電子閱覽膏室人員集中，蔥新風量大，新兄風負荷大。新餐風量的確定要商合理，新風量敬取得過多，將惹增加新風的能米耗。因此在滿幻足室內(nèi)衛(wèi)生要喉求的前提下，妨設計中根據(jù)規(guī)浙范要求采道用疤20m3/故h渴·費人。電子閱覽濱室設計有排風淚和新風的全熱暮回收系統(tǒng)，熱諒回收機組設置們在單獨的機房拳內(nèi)，劫并且所選全熱寫回收機組的全遷熱回收效率不呢小狼于累60低%燃。在過度季節(jié)炒考慮取用室外姨空氣作為自然功冷源。握對于一二指三四層少量的覆辦公室，由于掙人員流動性大燙，使用時間差欣異大，導致負遙荷變化大，因蔬此要選用一種貨能隨負荷大小賽及時變化的剩節(jié)能蹤系統(tǒng)。變頻一城拖多更的貞VR豐V仗制冷系統(tǒng)，負論荷材控制各精確，使負荷糟能窮在尊15%--1閃00慈%振的范圍內(nèi)進行叨多級秩控制覆，電子膨脹閥量能隨室內(nèi)機組聰?shù)呢摵勺儎舆B尾續(xù)調(diào)節(jié)制冷劑廈流量，真正使仰機組的制冷制電熱量與空調(diào)的挨冷熱負荷相匹寬配，達到榮節(jié)能測和精確糊控制給室溫的目的。獸一二三四層少棉量的辦公室采鼻用變頻一拖多英的亦VR辨V斬制冷系統(tǒng)。有梨資料顯示，與待一般的風冷訊熱泵繁相比可感節(jié)能貓30員%搞。乞針對甲方怎提出的設備樓曾以后要成為學船生學習和觀摩嫂場所的要求，幫設計中對于設疲備用房部分做嶺了精心的調(diào)整刺。首先，機房鹿中要有足夠的朋觀摩空間，由窯于設備樓已經(jīng)適建成，沒有擴匆展和調(diào)整的空勞間，因此設備冶的選型非常重泳要，所選設備你外形尺寸要小包，結(jié)構(gòu)要緊湊貿(mào)。通過對教學武樓辦公部分的升逐時冷熱負荷珠進行詳細計算凳后，負荷大小嘆為：胖一般欺工程網(wǎng)在設計水蓄熱誰系統(tǒng)時都是設杜計為全蓄熱的粱方式，但本瘋工程肺通過技術(shù)經(jīng)濟尼比較后，部分草蓄熱方式更加摘合理。以下為累部分蓄熱和全悉蓄熱的設備投仇資及運行費用誕的比較：艦武漢冬季鳴采暖碑約伙10踩0弱天，由于學校鳳在最冷的季節(jié)筆為寒殼假科(芒約挽3轟0態(tài)天截)西，余下威的謙7測0詢天中仍有袖2毛0錯天為節(jié)假考日殊(動周恢末逐)的，因此，學校隱冬季乖采暖慮實際使用天數(shù)打為抖5隔0洋天，使用時間似短。部分蓄熱截方案按設計日偉全天負荷萍的照2/享3臣考慮，超栗過宇2/扒3遷設計日負荷的肆時間不超嘴過銅2刑0焰天，在此段時保間內(nèi)白天需開姥啟鍋依爐省4煎小時，每天運牙行費用龍多遼72凱5僚元，每年運行川費用賢多號1.現(xiàn)5旅萬元。相當于追要孫8愁年左右的時間謝收回初投資的荷成本，回收年娘限太長。因此車采用部分蓄熱餐，節(jié)省初期投仆資。鑰冷熱源設備的丟選擇蹄冷源選用穿一臺在標準工欲況下制冷量五為卸720K臨W小雙工況螺桿式蓄冷水機狀組破(煮機組能效比在還標準工況下達恥到汽5.0埋)悔，兩臺初級溶炭液掉泵擊(農(nóng)一臺備榆用貓)生(選流量量迷115m3/塌h證，揚產(chǎn)程拌16mH20哀)準、兩臺次級溶尖液渣泵具(剩一臺備稈用鑒)戒(醉流香量價160m3/英h掃，揚籌程炕18.5mH弓20北)劃、一臺補液泵招、一個補液箱翅、一臺乙二醇蹈板式換熱股器沫(腫換熱量披為虎860KW乎)塑、一救個肅74m儉3王的蓄冰缺罐符(潤蓄冷量剖為烈3600KW羅H圈)霜，這些設備均石設置在設備樓調(diào)的一層冷凍機蕩房慮內(nèi)員;心并且設備與墻垮之間均留格有菌2.0志m卵的參觀通道。掌根據(jù)甲方的要媽求，學生不僅端可以參觀蓄冰材罐外表，還可宋以看到蓄冰的棚過程，因此冰孤蓄冷系統(tǒng)由原做來設計的閉式親系統(tǒng)改為開式旺系統(tǒng)，在蓄冰慧罐的上部設計跟有一淺個付800x80泥0m周m耗的參觀口。熱點源選用一叢臺還540K肯W遮電鍋爐，兩臺總冷凍循環(huán)水差泵扮(繼一臺備守用稅)爪(鄙流揮量竄130m3/損h裝，揚逗程組30mH20嚷)應、兩臺冷卻循圾環(huán)水章泵焰(梨一臺備旅用怨)慮(舅流再量惑165m3/辦h市，揚紙程比30mH20洪)遇、熱水循環(huán)水務泵金(逢一臺備膏用獄)怪(疤流禿量線70m3/偽h碎，揚宣程綿28mH20洋)跨、一臺變頻蓄豎熱泵矩(跨流皇量艙25m3/日h帶，揚紐程延20mH20標)獵、軟水裝置、仔補水泵在設備累樓的二層鍋爐扒房內(nèi)，兩個蓄映熱罐放置在設內(nèi)備樓與新建教奉學樓之間的露舍天平臺上。設杯備布置緊湊、呢結(jié)構(gòu)合理，并厘且管路設計順滾暢?？刂葡到y(tǒng)圈自動腫控制迷系統(tǒng)對蓄冷蓄催熱系統(tǒng)所有設遲備進行實時靈監(jiān)控哭;見并具有進行系飽統(tǒng)參數(shù)設置、氧圖表顯示、報缸表打印、扭報警疏提示等功能，團達到科學管理身經(jīng)濟運行。并豎可通過投影儀寇輸出顯示，作你為教學手段。姨主要包括：幻脖狠1抗)拒優(yōu)化環(huán)控制裹：根據(jù)室外溫納度、天氣預報彈、天氣走勢、祖歷史記錄等諸趁多相關(guān)因素，揭自動選擇主機手優(yōu)先或融冰優(yōu)念先。在滿足末溝端負荷的前提拍下，每天先使氏用完儲存的冷穩(wěn)量，盡量減少礙運行主機。充群分發(fā)揮冰儲冷告系統(tǒng)的優(yōu)勢，扔最大限度地節(jié)勵約運行費用。捐季臂2疏)適運行設置：運爹行時間表設竄置繭;富節(jié)假日設綁置裝;抄冷凍水出襖水催(易回層水障)附溫度設門置離;僵制冷主機出水桂溫度設晚置給;通制冰結(jié)束溫度嬌設征置臟;丘儲冰量設置。捐個肆3)堅密故障記錄、幫過助主機故障：東水泵、風機故幅障真;緒系統(tǒng)故側(cè)障委;鐘各故障幫飯助后(與如：排除和應狠急處如理后)環(huán)。衡打窗4)名育歷史記錄：系田統(tǒng)負存荷溜;晴儲冰答量啞;燒融冰億量析;捏冷卻水進出溫普度玉;寄冷凍水進出溫暫度疾;志谷、峰電耗電殺記接錄上;誰電費每日結(jié)算姑和累計。椅廁蝕5)件控制兼策略：自動根曲據(jù)室外溫度、踐系統(tǒng)運行記錄糕自動選擇運行瓣策吧略盟;崖手動即人為設貨置系統(tǒng)運行策牛略。太矩跪6)櫻按儲冰量：顯示寨儲冰燙量姐;掌顯示儲冰速圍率守;襖顯示剩余儲冰雞量盜;賤顯示融冰速率總。破灣等7)置目末端負荷：顯住示末端負荷變州化曲許線倍;向顯示末端瞬時種負荷。要漸輸8拿)幟系統(tǒng)參數(shù)：運痰行工肝況渣;嚼儲冰槽進出口效溫礦度陜;疑板換冷凍水側(cè)距進出口溫黨度崇;段冷凍水流蒜量泄(役模慮擬肉)新;瓣儲冰槽乙二醇先流絲量雞(漢模反擬鑄)端;火末端負鞋荷曠;湊制冰速遣率社;碌融冰速扇率緊;錢儲冰絲量巷;尾閥門開玩度士;概設備運轉(zhuǎn)情況惱等。坦緩淘9)杜鐘運行記錄：各暫工況運行時間乞段記撒錄五;武制冰開始、結(jié)蜜束記錄。閥現(xiàn)扎10)療校傳感檢供測短農(nóng)：選用高精度臥傳感檢測元件帝，保證數(shù)據(jù)采譯集準確、可靠淚。遍根據(jù)電價政策條，為最大限度她地發(fā)揮蓄冷蓄移熱系統(tǒng)的作用辟，使用戶在較濱短的時間內(nèi)收禮回比常規(guī)空調(diào)玉系統(tǒng)多增加的據(jù)初投資，配置趣較完善的參數(shù)西檢測與優(yōu)化既控制殺系統(tǒng)是一個至諸關(guān)重要的環(huán)節(jié)簽。為了達到上慈述目的，首先筑在設計上我們周根據(jù)該礙工程賄的特點，在蓄每冷蓄熱系統(tǒng)