某國際客運(yùn)中心空調(diào)設(shè)計(jì)方案

XX國際客運(yùn)中心空調(diào)設(shè)計(jì)方案工程概況XX國際客運(yùn)中心位于上海黃浦江中心地帶，基地沿江長度達(dá)850米，總建筑面積40萬平方米，包括國際客運(yùn)站、公寓式酒店、辦公樓、藝術(shù)畫廊、地下商業(yè)步行街以及文化休閑等相關(guān)建筑共12幢。地下室總建筑面積為24萬平米，共設(shè)三層，地下三層及地下二層均為停車庫、設(shè)備用房，地下一層設(shè)有客運(yùn)站、辦公、會議、商業(yè)、休閑等功能區(qū)域。地上總建筑面積為16萬平米，地上建筑均為高層，最高為100米。國際客運(yùn)站按第四代國際郵輪母港的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，碼頭可同時(shí)?？咳掖笮秃廊A郵輪，客運(yùn)站可同時(shí)容納2000人。由地下候船區(qū)、聯(lián)檢大廳、行李提取區(qū)以及地上觀光候船樓組成，地上觀光候船樓為一個“漂浮”在綠化帶上造型獨(dú)特的不規(guī)則玻璃球體。冷熱源及空調(diào)水系統(tǒng)由于建筑面積大、功能復(fù)雜、單體較多，設(shè)計(jì)采用了區(qū)域集中供冷、供熱的空調(diào)方式，以節(jié)約空調(diào)設(shè)備初投資，提高設(shè)備使用效率。同時(shí)，基地位于黃浦江邊，具有取水方便的優(yōu)勢，經(jīng)環(huán)保部門、水務(wù)部門的環(huán)保評估、水資源利用分析，空調(diào)冷熱源采用江水水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)。在地下二層靠近黃浦江側(cè)設(shè)置水源熱泵機(jī)房，機(jī)房內(nèi)布置有二臺大型離心式冷水機(jī)組和六臺螺桿式水源熱泵機(jī)組。離心式冷水機(jī)組單臺制冷量為4563kW；螺桿式水源熱泵機(jī)組中，其中五臺單臺制冷量均為2572kW，制熱量為2522kW，一臺制冷量為1286kW，制熱量為1261kW。冷凍水供回水溫度分別為6.5℃/12.5℃，空調(diào)熱水供回水溫度分別為45℃/40℃。空調(diào)冷卻水系統(tǒng)空調(diào)冷熱源采用江水方式的優(yōu)勢傳統(tǒng)冷卻方式一般采用冷卻塔冷卻，冷卻塔體形較大，影響建筑的布置及視覺效果，噪音一般在65分貝以上，并且冷卻塔漂水可能傳播軍團(tuán)菌，影響衛(wèi)生條件。如采用江水冷卻，則可減少噪音的污染，改善建筑的視覺效果，無運(yùn)行衛(wèi)生條件之憂，并且根據(jù)水文站資料，江水溫度一般不高于30℃，與冷卻塔傳統(tǒng)冷卻方式相比，冷水機(jī)組冷卻水進(jìn)水溫度低，運(yùn)行效率高，冷水機(jī)組耗電量可節(jié)約10％以上。根據(jù)歷年水文資料，黃浦江江水冬季溫度在4℃～8℃之間，可采用水源熱泵機(jī)組代替熱水鍋爐采暖，熱泵機(jī)組COP可達(dá)到4.0左右，一次能源利用率約1.2左右，比燃油/燃?xì)忮仩t高30％以上。江水冷卻水系統(tǒng)流程江水冷卻系統(tǒng)由江水引入裝置、江水輸送泵站、輸送管路、制冷站換熱器組成（見圖2）。1）江水引入裝置江水引入裝置設(shè)有二套，每套均由取水口、引水管、吸水池組成，此二套裝置可互為備用。取水口入口部設(shè)置兩道活動式格柵，第一道格柵為30毫米的中格柵，第二道格柵為5毫米的細(xì)格柵，兩道格柵的作用是阻隔江水中較大的飄浮物和顆粒較大的泥沙進(jìn)入吸水池。取水口位置及高度的確定特別重要，靠近岸邊區(qū)域則漂浮物較多，易阻塞取水口，如深入江心則施工難度、維修難度加大，設(shè)置高度則應(yīng)根據(jù)江水的水位歷史記錄來確定。在本工程中，利用郵輪?？看a頭重新修建的機(jī)會，將取水口設(shè)置于碼頭下面，隨著碼頭從岸邊延伸至江中達(dá)30多米，高度則比設(shè)計(jì)低水位低1.0米。引水管末端接入吸水池的位置設(shè)置有一組電動鑄鐵鑲銅方水閘，在檢修期間或設(shè)備故障時(shí)可以啟動水閘，關(guān)閉取水隧道，水閘設(shè)有電動及手動功能。吸水池的容積按輸送水泵5分鐘的流量計(jì)算，池中設(shè)有擋板，其用途是減緩池中的水流流速，將江水中的細(xì)沙等細(xì)小顆粒沉淀下來。2）江水輸送泵站江水輸送泵站設(shè)有六臺立式水泵，其中一臺作為備用，水泵平均分為兩組，每組與一套江水引入裝置相對應(yīng)。水泵均采用變頻調(diào)速控制系統(tǒng)進(jìn)行變流量運(yùn)行，以節(jié)約水泵運(yùn)行能耗。3)輸送管路輸送管路采用二根DN500球墨鑄鐵管埋地敷設(shè)，采用柔性承插方式進(jìn)行管道連接。球墨鑄鐵管是一種廣泛應(yīng)用于壓力供水、煤氣管路、輸油管路的優(yōu)質(zhì)管材，其機(jī)械性能接近于鋼管，但耐腐蝕性更好，使用壽命可達(dá)五十年以上，柔性接口安裝簡便。4)制冷站換熱器江水冷卻方式通常采用冷水機(jī)組冷凝器直接冷卻和間接冷卻，直接冷卻方式是將江水不通過任何換熱設(shè)備直接輸送至冷水機(jī)組冷凝器進(jìn)行冷卻的方式，而間接冷卻則是江水通過換熱器間接冷卻冷凝器。采用直接冷卻方式，冷卻水沒有溫差損失，水泵揚(yáng)程相對較低，但冷水機(jī)組換熱盤管只能采用換熱效率低的光管，不能采用高效螺紋管，機(jī)組制冷效率不一定高，并且需要采用一定的清洗措施（如加入清洗小球等），以定期對盤管進(jìn)行清洗。而采用間接冷卻方式，雖然冷卻水具有1℃的換熱溫差損失，但水質(zhì)可得到控制，機(jī)組換熱盤管不需經(jīng)常清洗，可采用高效螺紋管。因此，采用間接冷卻成為首選方式?？照{(diào)系統(tǒng)中常用的水-水換熱器主要為管殼式和板式換熱器。管殼式換熱器傳熱系數(shù)一般為1000～3000w／（m2．k），一般冷卻水量和被冷卻水量之比為1.2～2.5∶1，且容易結(jié)垢。而板式換熱器換熱機(jī)理為喘流換熱，換熱效率高，其傳熱系數(shù)一般為3500～5500w／（m2．k），換熱板間水流速度大，從而可抑制污垢在傳熱面上形成，一般冷卻水量和被冷卻水量之比為0.8～1.1∶1。故針對本項(xiàng)目，采用板式換熱器比管殼式換熱器可以節(jié)約用水量約33%~56%。但板式換熱器對水質(zhì)過濾要求比較高，采用江水冷卻時(shí)需要對江水水質(zhì)進(jìn)行了解，并采取一些有效的措施。黃浦江近三年(2000年~2002年)的水質(zhì)主要特征值年統(tǒng)計(jì)見表1。經(jīng)咨詢國內(nèi)外著名的生產(chǎn)廠家，對于敞開式板式熱交換器的冷卻水的主要水質(zhì)要求可以參考表2中所列指標(biāo)。比較以上兩表可知，黃浦江的水質(zhì)已經(jīng)能滿足板式熱交換器的水質(zhì)要求，在板式熱交換器進(jìn)水管上設(shè)置過濾器，同時(shí)板式熱交換器的分水管內(nèi)加裝不銹鋼過濾網(wǎng)，確保進(jìn)入熱交換器的江水水質(zhì)。5）排水口黃浦江水由本基地中段引入，經(jīng)過水處理及熱交換后，經(jīng)基地末段排出，排水口位于取水口下游約153m處，以防止?jié)q潮時(shí)排水倒灌至取水口。6）排水熱污染經(jīng)換熱后的江水溫度升高5℃，經(jīng)計(jì)算分析出在全年最高空調(diào)負(fù)荷日，在最不利情況下（絕熱且不考慮河水流動），河水冷卻系統(tǒng)運(yùn)行一日24小時(shí)，該黃浦江段溫升為0.37℃。事實(shí)上，依據(jù)黃浦江水文資料，黃浦江為半日型強(qiáng)感潮河道，河口每天有兩次潮汐，漲潮5小時(shí)，退潮7小時(shí)，平潮0.5小時(shí)，潮差平均在2.3米左右，江水處于頻繁的流動中，再加上江水表面因風(fēng)力、溫差等因素而達(dá)到散熱效果，所以溫升將更低甚至可以達(dá)到溫升前的狀態(tài)。根據(jù)我國《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）中對水溫的規(guī)定，人為造成的環(huán)境溫度的變化應(yīng)限制在：周平均最大溫升1℃，周平均最大溫降2℃。通過上面的分析，本工程對黃浦江的水溫影響，完全滿足國家規(guī)定的要求。熱泵機(jī)組側(cè)冷卻水循環(huán)系統(tǒng)熱泵機(jī)組側(cè)冷卻水循環(huán)系統(tǒng)由熱泵機(jī)組蒸發(fā)器（冬季使用）或冷凝器（夏季使用）、循環(huán)水泵、板式換熱器組成。黃浦江江水冬季溫度在4℃～8℃之間，冬季江水進(jìn)、出水設(shè)計(jì)溫度確定為4℃/1℃，熱泵機(jī)組側(cè)冷卻水進(jìn)、出水設(shè)計(jì)溫度為3℃/0℃。2008年初實(shí)測得取水口位置江水最低溫度為2.5℃，熱泵機(jī)組蒸發(fā)器進(jìn)水溫度將更低，為保證熱泵機(jī)組的正常運(yùn)行，采用20％乙二醇水溶液作為換熱介質(zhì)，以降低水溶液冰點(diǎn)溫度。江水側(cè)出水溫度將為-0.5℃左右，通常0℃以下的清水將結(jié)冰，但江水溶解了很多物質(zhì)，水的凝固點(diǎn)降低，同時(shí)，板式換熱器、管道內(nèi)水流速較高，并且，根據(jù)有關(guān)過冷卻水結(jié)冰條件的研究結(jié)果：只要過冷卻器出口處內(nèi)管內(nèi)壁面的溫度保持在該表面的最低不結(jié)冰溫度（-5.4℃）以上，過冷卻器內(nèi)總不會發(fā)生結(jié)冰，過冷卻器出口水溫最低可降至-3.2℃。因此，雖然江水排放溫度可能處于0℃以下，但可以保證不會產(chǎn)生結(jié)冰現(xiàn)象?？照{(diào)水系統(tǒng)上海地區(qū)夏熱冬冷、四季溫度分明，本工程功能主要為辦公，且無明顯內(nèi)區(qū)，因而采用二管制空調(diào)系統(tǒng)。由于基地面積大，建筑單體多，循環(huán)管路長，空調(diào)冷熱水系統(tǒng)為二次泵變流量系統(tǒng)，一次泵為定流量水泵，二次泵為變頻水泵。各建筑單體均設(shè)有一套二次泵，二次泵房設(shè)均各建筑地下室內(nèi)。在一次側(cè)與二次泵連接的支管上設(shè)置一套智能能量計(jì)費(fèi)裝置，以便于能量管理?？照{(diào)系統(tǒng)根據(jù)房間使用功能的不同采用不同的空調(diào)系統(tǒng)，在獲得較好的舒適度同時(shí)，還需考慮節(jié)能效果最大化、使用的靈活性。國際客運(yùn)站候船大廳、聯(lián)檢大廳空調(diào)系統(tǒng)候船大廳、聯(lián)檢大廳建筑面積約8000平方米，層高6米，頂部局部設(shè)有大面積的采光玻璃頂。相對汽車、列車客運(yùn)站及機(jī)場航站樓，郵輪客運(yùn)站的人員流動特性比較特殊，客運(yùn)站人員密度差異懸殊，在郵輪到港時(shí)，一艘郵輪的乘客約2000人在2小時(shí)左右的時(shí)間段內(nèi)進(jìn)關(guān)離開港口，此時(shí)人員密度最大，而乘客進(jìn)入客運(yùn)站辦理上船手續(xù)時(shí)間相對不集中，人員密度稍小，在以上兩個時(shí)間段之外的時(shí)間內(nèi)，人員可能特別少，空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮人員密度變化的特殊性。因此，行李提取區(qū)、候船大廳、聯(lián)檢大廳均采用了全空氣低速風(fēng)道送風(fēng)、回風(fēng)系統(tǒng)，空調(diào)箱可根據(jù)室內(nèi)溫度采取變頻控制調(diào)節(jié)總風(fēng)量，并且新風(fēng)量可根據(jù)室內(nèi)二氧化碳濃度進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而達(dá)到良好的節(jié)能效果。地上觀光候船樓空調(diào)系統(tǒng)觀光候船樓是游客觀光、餐飲、商業(yè)購物區(qū)域，一層商業(yè)營業(yè)廳、休息區(qū)等房間采用變風(fēng)量地板送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)，空調(diào)冷/熱風(fēng)直接進(jìn)入400mm高架空地板內(nèi)，并由地板內(nèi)的送風(fēng)末端裝置通過送風(fēng)口以慢速傳至室內(nèi)，回風(fēng)口設(shè)在頂部，將回風(fēng)帶回空調(diào)箱內(nèi)降溫或加熱及除塵等，從而使室內(nèi)保持較高的空氣品質(zhì)。外區(qū)地板送風(fēng)裝置設(shè)電加熱器，以滿足冬季采暖要求。辦公樓空調(diào)系統(tǒng)辦公樓地下一層設(shè)有辦公區(qū)、會議室、餐廳，地上均為辦公區(qū)。辦公樓沿黃浦江側(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)為通風(fēng)式雙幕墻結(jié)構(gòu)（見圖3），雙幕墻由內(nèi)層的中空玻璃幕墻、外層的單層玻璃及中間的通風(fēng)空腔組成，空腔由建筑底層延伸至屋頂，底部敞開，頂部設(shè)有電動百葉風(fēng)口。夏季，百葉打開，促進(jìn)腔內(nèi)空氣自然對流，降低幕墻表面溫度。冬季，百葉關(guān)閉，形成一種溫室效應(yīng)，以提高幕墻表面溫度。地下室區(qū)域圍護(hù)結(jié)構(gòu)負(fù)荷比較穩(wěn)定，受氣象條件影響較小，因此采用全空氣定風(fēng)量低速風(fēng)道送風(fēng)、回風(fēng)系統(tǒng)。地上區(qū)域則均采用地板送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)，其新風(fēng)經(jīng)地道降溫、升溫后由集中新風(fēng)空調(diào)箱進(jìn)行處理。地板送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)地板送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)利用架空地板作為送風(fēng)靜壓箱，將經(jīng)過空調(diào)箱處理后的一次風(fēng)（溫度為14℃～18℃），送入架空地板內(nèi)，再由安裝在地板內(nèi)的帶送、回風(fēng)口的地板風(fēng)機(jī)將一次風(fēng)或混合后的空氣從房間下部送入房間內(nèi)。地板風(fēng)機(jī)一般具有三檔及以上風(fēng)量調(diào)節(jié)功能，并設(shè)有一次風(fēng)電動閥門進(jìn)行連續(xù)調(diào)節(jié)一次風(fēng)風(fēng)量，以控制室內(nèi)設(shè)定點(diǎn)溫度?？照{(diào)箱采用變頻控制調(diào)節(jié)總風(fēng)量，控制策略為：根據(jù)送風(fēng)溫度控制空調(diào)回水管上的電動調(diào)節(jié)閥開度，根據(jù)回風(fēng)溫度控制變頻器頻率，調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。與控制架空地板內(nèi)靜壓的策略相比，其控制系統(tǒng)簡單，投資少，運(yùn)行可靠，但節(jié)能效果稍差些。地道新風(fēng)預(yù)處理方式每棟辦公樓在地下三層設(shè)有一臺新風(fēng)空調(diào)箱，空調(diào)箱將經(jīng)過地道降溫或升溫的室外新風(fēng)進(jìn)行冷熱處理，再送至每層空調(diào)機(jī)房內(nèi)。由于土壤的隔熱性能，土壤一年四季的溫度變化幅度均小于外界的氣溫。地道新風(fēng)預(yù)處理主要是利用地下室建筑防水夾墻作為新風(fēng)預(yù)處理地道，利用外界空氣溫度和地底土壤溫度的溫差，將室外空氣通過地道進(jìn)行熱交換，對空氣流進(jìn)行夏季降溫或冬季升溫，從而達(dá)到節(jié)約能耗的目的。上海地區(qū)，在地層深度為5.5米時(shí)，地層溫度已趨向穩(wěn)定，全年溫度變化介乎15?19°C