北京某中心空調(diào)設(shè)計(jì)方案案例1

建筑概況

該建筑位于北京市東城區(qū)，東臨二環(huán)路。該建筑共二十八層，其中地上二十五層、地下三層。依據(jù)建筑體形和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，豎向自然分為一～四層的裙樓、五層以上的主樓及地下室三個(gè)部分。依據(jù)用地和規(guī)劃批復(fù)，本著價(jià)值為先的分區(qū)理念及周邊用地的功能性分析，從開發(fā)及經(jīng)營角度將功能做了基本的劃分，地下二層和地下三層為停車庫（其中地下三層戰(zhàn)時(shí)為人防物資庫），地下一層至四層為商業(yè)用房，五層至二十五層為公寓式辦公部分。建筑地面以上南北向約74.8米,東西向約71.5米,總建筑面積96799.60平方米，建筑高度91.30米。

依據(jù)建筑的定位和運(yùn)用功能，除地下二層和地下三層的停車庫外，全樓設(shè)計(jì)中心空調(diào)系統(tǒng)，并盡可能運(yùn)用集中供熱熱源。

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空調(diào)方案設(shè)想

在空調(diào)系統(tǒng)的冷熱源設(shè)置和空調(diào)系統(tǒng)選擇方面，依據(jù)建設(shè)單位的要求，設(shè)計(jì)單位提出了以下三種方案：

2.1方案一：冷熱源集中布置

冷源：在地下二層設(shè)置制冷機(jī)房，集中設(shè)置水冷冷水機(jī)組，制取7℃～12℃冷凍水，供全樓空調(diào)運(yùn)用，冷卻塔設(shè)于屋頂平臺處。局部全年需獨(dú)立運(yùn)用空調(diào)的房間（如中控室、消防中心、變配電室等）設(shè)置獨(dú)立冷熱源（風(fēng)冷熱泵機(jī)組）的分體空調(diào)。

熱源：運(yùn)用集中供熱熱源，在地下二層設(shè)置熱交換站，經(jīng)換熱器換熱出60℃～50℃二次水供全樓空調(diào)運(yùn)用。

空調(diào)冷熱水系統(tǒng)：空調(diào)冷熱媒系統(tǒng)采納一級泵變流量方式，水泵與冷熱水機(jī)組一對一設(shè)置，依據(jù)冷熱媒供回水溫度，確定機(jī)組和循環(huán)泵的運(yùn)行臺數(shù)，在供回水干管之間設(shè)置差壓式旁通閥，水系統(tǒng)采納兩管制，并在末端設(shè)備回水管上設(shè)電動(dòng)調(diào)整閥，以實(shí)現(xiàn)末端的變流量運(yùn)行方式。

空調(diào)方式：地下一層至四層依據(jù)功能分區(qū)，大部分為商場、餐飲等經(jīng)營用房，另有少量辦公用房，因此采納適用于大空間的全空氣空調(diào)系統(tǒng)，可內(nèi)外分區(qū),由集中設(shè)置的制冷機(jī)房和熱力站供應(yīng)冷、熱媒。五層以上的公寓式辦公用房采納風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)換氣機(jī)的中心空調(diào)系統(tǒng)，由集中設(shè)置的制冷機(jī)房和熱交換站供應(yīng)冷、熱媒。新風(fēng)換氣機(jī)系統(tǒng)在廚房或衛(wèi)生間留有進(jìn)、排風(fēng)豎井位置，并在屋頂設(shè)置集中的送、排風(fēng)風(fēng)機(jī)以克服豎向風(fēng)道阻力。

2.2方案二：冷源分散布置、熱源集中布置

冷源：地下一層至四層采納可變冷媒流量中心空調(diào)系統(tǒng)，即主機(jī)變頻限制壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速、臺數(shù)及冷媒流量，以限制房間溫度，風(fēng)冷室外機(jī)設(shè)置在五層平面屋頂處；五層至二十五層采納戶式中心空調(diào)系統(tǒng)，每戶分設(shè)風(fēng)冷式空調(diào)機(jī)，主機(jī)設(shè)在室外或陽臺。地下室不設(shè)置集中冷源。

熱源：運(yùn)用集中供熱熱源、在地下室設(shè)置熱交換站，經(jīng)換熱器換熱出60℃～50℃二次水供五層以上戶式中心空調(diào)運(yùn)用。

空調(diào)熱水系統(tǒng)：空調(diào)熱媒系統(tǒng)采納一級泵變流量方式，水泵與換熱機(jī)組一對一設(shè)置，依據(jù)熱媒供回水溫度，確定機(jī)組和循環(huán)泵的運(yùn)行臺數(shù)，在供回水干管之間設(shè)置差壓式旁通閥，末端采納兩管制，并在末端設(shè)備回水管上設(shè)電動(dòng)調(diào)整閥，以實(shí)現(xiàn)末端的變流量運(yùn)行方式。

空調(diào)方式：地下一層至四層采納變頻中心空調(diào)加新風(fēng)系統(tǒng)：即將變頻空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)冷室外機(jī)設(shè)置在五層平面屋頂處，由冷媒管與室內(nèi)機(jī)連接，夏季供冷、冬季供熱；每層設(shè)置多臺吊頂式新風(fēng)機(jī)組。此方案可以依據(jù)室外氣象參數(shù)的改變和室內(nèi)負(fù)荷改變確定機(jī)組的開啟數(shù)量及開啟范圍。首層的西、北向主要出入口大門處設(shè)置電熱風(fēng)幕。五層以上公寓式辦公用房采納戶式中心空調(diào)系統(tǒng)，即在每套戶內(nèi)設(shè)置一臺風(fēng)冷式空調(diào)室外機(jī)（需建筑專業(yè)在靠外墻處留有室外機(jī)所占機(jī)房面積），末端采納風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)換氣機(jī)系統(tǒng)，夏季由風(fēng)冷式空調(diào)室外機(jī)供應(yīng)7℃～12℃冷水，冬季由熱力站供應(yīng)60℃～50℃熱水。新風(fēng)換氣機(jī)系統(tǒng)由建筑專業(yè)在廚房或衛(wèi)生間留有進(jìn)、排風(fēng)豎井位置，并在屋頂設(shè)置集中的送、排風(fēng)風(fēng)機(jī)以克服豎向風(fēng)道阻力。

2.3方案三：水環(huán)熱泵中心空調(diào)系統(tǒng)，冷源獨(dú)立布置、熱源集中設(shè)置

冷源：全樓均采納水環(huán)中心空調(diào)系統(tǒng)，冷源分區(qū)域獨(dú)立布置，由冷卻塔供應(yīng)冷卻水，冷卻塔設(shè)于屋頂平臺處。

熱源：運(yùn)用集中供熱熱源、在地下室設(shè)置熱交換站，經(jīng)換熱器換熱出二次水做為水環(huán)熱泵系統(tǒng)的末端熱源。

空調(diào)方式：全樓均采納水環(huán)中心空調(diào)新風(fēng)換氣機(jī)系統(tǒng)。地下一層至四層每層設(shè)置多臺水環(huán)空調(diào)機(jī)組及新風(fēng)換氣空調(diào)機(jī)組，五層以上公寓式辦公用房每套內(nèi)設(shè)置水環(huán)空調(diào)新風(fēng)換氣機(jī)組。夏季各區(qū)域均為獨(dú)立制冷系統(tǒng)，制冷時(shí)其冷凝器散熱集中由冷卻塔水系統(tǒng)冷卻，冬季由熱交換站供應(yīng)熱媒，戶內(nèi)采納整體式吊裝機(jī)組，末端由風(fēng)管送風(fēng)。地下一層至四層各層新風(fēng)系統(tǒng)均在外墻設(shè)置新風(fēng)口采新風(fēng)；五層以上新風(fēng)換氣機(jī)系統(tǒng)做法同“方案一”。

三個(gè)空調(diào)方案的優(yōu)缺點(diǎn)見下表：優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)方案一制冷設(shè)備集中布置在機(jī)房，便于統(tǒng)一管理、調(diào)整和修理；地下一層至四層的全空氣系統(tǒng)可依據(jù)室外氣象參數(shù)和室內(nèi)負(fù)荷改變實(shí)現(xiàn)全年多工況節(jié)能運(yùn)行調(diào)整，充分利用室外新風(fēng)，削減與避開冷熱抵消，削減制冷機(jī)運(yùn)行時(shí)間，節(jié)能；五層二十五層可由各用戶單獨(dú)限制。風(fēng)機(jī)盤管安裝在吊頂內(nèi)，敏捷性大，結(jié)合裝修布置風(fēng)口，只需連接較短的送回風(fēng)管，新風(fēng)換氣機(jī)安裝在廚房或衛(wèi)生間內(nèi)，風(fēng)管尺寸小。整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)用壽命長、投資適中。集中設(shè)置的制冷機(jī)房、熱力站和空調(diào)機(jī)房占用面積較大，層高較高；空調(diào)機(jī)房集中設(shè)置也會(huì)使空調(diào)風(fēng)管過于集中，風(fēng)道長、阻力大，常年運(yùn)行能源損耗稍大，豎向風(fēng)道也會(huì)占用較多的面積，新風(fēng)引入相對困難，地下一層至四層風(fēng)系統(tǒng)當(dāng)支風(fēng)管及風(fēng)口較多時(shí)不易均衡調(diào)整風(fēng)量，地下一層至四層各層風(fēng)系統(tǒng)需建筑專業(yè)做排風(fēng)豎井至室外或在各層外墻設(shè)置風(fēng)口。五層至二十五層空調(diào)水系統(tǒng)較困難，安裝不當(dāng)易漏水。方案二地下一層至四層的室外機(jī)布置在室外屋頂，只設(shè)置集中熱力站和新風(fēng)機(jī)房，不需設(shè)置集中的制冷機(jī)房及空調(diào)機(jī)房，節(jié)約機(jī)房面積；沒有大尺寸空調(diào)送回風(fēng)風(fēng)道，節(jié)約空間。采納熱泵型系統(tǒng)，過渡季和初冬內(nèi)區(qū)可供熱、外區(qū)可供冷。五層至二十五層以每用戶為單元，可適應(yīng)用戶的特性化要求，不受其他用戶影響，采納主機(jī)與末端分別的安裝方式，保證安靜的環(huán)境；將制冷費(fèi)干脆轉(zhuǎn)為電費(fèi)，便于物業(yè)管理。室外機(jī)占用較多的屋頂面積，建筑專業(yè)需調(diào)整屋面功能設(shè)置。地下一層至四層空調(diào)方案冬季如采納熱泵方式供熱，需考慮協(xié)助熱源（電熱或熱力）。采納進(jìn)口設(shè)備，投資略高。用于大空間時(shí)限制稍有不便。新風(fēng)系統(tǒng)如建筑不能設(shè)置新風(fēng)豎井從屋頂取風(fēng)，則需在各層外墻設(shè)置新風(fēng)口。五至二十五層每戶空調(diào)室外機(jī)需占用少量的戶內(nèi)面積，且需在建筑立面設(shè)置百葉，使室外機(jī)處能自然通風(fēng)。方案三只設(shè)置冷卻水系統(tǒng)，不設(shè)置集中制冷機(jī)房；水環(huán)空調(diào)處理機(jī)及新風(fēng)換氣機(jī)系統(tǒng)可由各戶單獨(dú)限制。每用戶單元可通過配置電表單獨(dú)計(jì)費(fèi)，便于物業(yè)管理；用于地下一層至四層內(nèi)外區(qū)分明的場所可將內(nèi)區(qū)熱量為外區(qū)供熱，以雙管系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)四管系統(tǒng)的功能，使供暖制冷隨時(shí)可調(diào)，有利于節(jié)能。系統(tǒng)在冬季需由熱力系統(tǒng)供熱。五層以上水環(huán)空調(diào)新風(fēng)換氣機(jī)組均安裝在廚房或衛(wèi)生間內(nèi)、管線較擁擠，會(huì)造成局部高度降低，噪聲較大；地下一層至四層新風(fēng)機(jī)組需建筑立面設(shè)置新風(fēng)口。初投資略高10～15%。由于冷卻水系統(tǒng)干脆進(jìn)入分布水環(huán)空調(diào)機(jī)組，開放的循環(huán)水結(jié)垢將給系統(tǒng)維護(hù)帶來很大困難。

對于上述三個(gè)空調(diào)方案，初步確定采納方案一，因?yàn)榇朔桨笧槌Ｒ?guī)做法、應(yīng)用廣泛，本工程建筑面積近10萬平方米，較為相宜。但建設(shè)單位內(nèi)部論證時(shí)，卻認(rèn)為方案三初投資最少、運(yùn)行費(fèi)用經(jīng)濟(jì)、節(jié)約機(jī)房面積、便于分戶限制，應(yīng)為首選。爭議主要存在于是選方案一還是選方案三？

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空調(diào)方案對比

鑒于空調(diào)系統(tǒng)確定的涉及因素較多、對初投資和運(yùn)行費(fèi)用的影響較大。而對空調(diào)方案存在爭議的主要是制冷設(shè)備是分戶設(shè)置還是集中設(shè)置的問題。兩個(gè)方案中從主機(jī)設(shè)備到末端設(shè)備及管道系統(tǒng)均有較大差別，雖然只對主機(jī)設(shè)備進(jìn)行比較，不能完全體現(xiàn)出整個(gè)工程的實(shí)際投資狀況，但至少可以從一個(gè)或幾個(gè)主要方面反映空調(diào)方案的不同。為簡化計(jì)算，暫假定末端設(shè)備投資、管道材料工程量等相同，僅主機(jī)設(shè)備投資不同。下面就該問題從初投資和運(yùn)行費(fèi)用等方面進(jìn)行簡要對比。

3.1初投資及設(shè)備性能方面的對比：

按75000m2建筑空調(diào)面積，冷負(fù)荷按120W/m2為預(yù)先簡化確定條件。

所須要的總制冷量為75000m2╳120W/m2＝9000000W＝9000KW。

制冷機(jī)組制冷量：

.1水環(huán)分布式制冷機(jī)組，由于分散布置于各戶內(nèi)、戶型面積的多樣，其機(jī)組選型不行能容量正好、勢必要選用容量較大的機(jī)組，必定造成總裝機(jī)制冷量大于目前的平均值，一般應(yīng)大20％、即9000KW×1.2＝10800KW。

.2如選用離心式冷水機(jī)組，參考特靈空調(diào)公司樣本，選用制冷量1583KW一臺、2462KW三臺，共8969KW[1]。

.3如選用螺桿式冷水機(jī)組，參考特靈空調(diào)公司樣本，選用制冷量703.5KW一臺、1407KW六臺，共9145.5KW[1]。

各型機(jī)組工程價(jià)格：水環(huán)式制冷機(jī)組主機(jī)價(jià)格930.38～1046.68元/KW（0.80～0.90元/Kcal?h-1）；離心式制冷機(jī)組主機(jī)價(jià)格581.49～639.65元/KW（0.50～0.55元/Kcal?h-1）；螺桿式制冷機(jī)組主機(jī)價(jià)格814.08～872.23元/KW（0.70～0.75元/Kcal?h-1）。該價(jià)格均不含末端設(shè)備，僅為制冷純主機(jī)部分。

各型機(jī)組的容量調(diào)整范圍：水環(huán)式制冷機(jī)組0或100％，離心式制冷機(jī)組30～100％，螺桿式制冷機(jī)組25～100％。制冷方案對比表

制冷設(shè)備分戶設(shè)置制冷設(shè)備集中設(shè)置水環(huán)式制冷離心式制冷螺桿式制冷功能滿意滿意滿意滿意牢靠性技術(shù)含量低，一般為二、三線小廠購配件組裝，質(zhì)量穩(wěn)定性較差，尤其非定型機(jī)組內(nèi)部匹配差，牢靠性差些。技術(shù)含量高，一般為名牌大廠生產(chǎn)，質(zhì)量穩(wěn)定，機(jī)組內(nèi)部匹配較好，經(jīng)長期運(yùn)用成熟度高，牢靠性好。技術(shù)含量較高，一般為大廠生產(chǎn)，質(zhì)量穩(wěn)定，機(jī)組內(nèi)部匹配較好，經(jīng)長期運(yùn)用成熟度高，牢靠性較好。平安性平安平安平安制冷設(shè)備初投資總制冷量10800KW，機(jī)組價(jià)格988.52元/KW，合計(jì)1067.6萬元總制冷量8969KW，機(jī)組價(jià)格639.65元/KW，合計(jì)573.7萬元總制冷量9145.5KW，機(jī)組價(jià)格872.23元/KW，合計(jì)797.7萬元冷卻水冷卻水30/35℃、冷卻水32/37℃、冷卻水32/37℃、優(yōu)點(diǎn)機(jī)房面積小，制冷時(shí)可分戶限制，可分區(qū)分別制冷供熱并節(jié)能運(yùn)行穩(wěn)定，容量大時(shí)經(jīng)濟(jì)性好，空調(diào)用戶舒適性好，可統(tǒng)一維護(hù)運(yùn)行穩(wěn)定，調(diào)整性能好，空調(diào)用戶舒適性好，可統(tǒng)一維護(hù)缺點(diǎn)機(jī)組安裝在戶內(nèi)、噪聲影響大，衛(wèi)生間排管較難，維護(hù)麻煩，供熱需用特別末端增加造價(jià)調(diào)整性能稍差，分戶計(jì)量性差，需配備冷水循環(huán)泵，機(jī)房面積大經(jīng)濟(jì)性欠佳，分戶計(jì)量性差，需配備冷水循環(huán)泵，機(jī)房面積大施工及后期修理困難一般一般與集中供熱兼容性兼容性不好兼容兼容供電制冷用電分別輸配到各戶，戶內(nèi)需設(shè)置專用線路、插座，豎向電纜大制冷用電集中輸配到制冷站，戶內(nèi)勿需設(shè)置專用線路、插座，豎向電纜一般制冷用電集中輸配到制冷站，戶內(nèi)勿需設(shè)置專用線路、插座，豎向電纜一般制冷機(jī)房面積小、高度低面積中等、高度高面積大、高度中等

3.2.運(yùn)行費(fèi)用方面的對比：

空調(diào)方案的制冷機(jī)組能效比對投用后的運(yùn)行費(fèi)用影響很大，為了說明這一問題，通過查詢設(shè)備生產(chǎn)廠家的說明書列表對比。

水環(huán)式分戶制冷機(jī)組制冷的能效比：號機(jī)組型號運(yùn)用狀況與功能制冷量(KW)輸入功率(KW)能效比1SDLF-16TR可運(yùn)用井水或循環(huán)水，冷暖16井水3.105.16循環(huán)水3.404.712SDLF-18TR18井水3.385.33循環(huán)水3.834.703SDL-35WA運(yùn)用循環(huán)水、單冷3.550.893.994SDL-50WA5.121.284.00

.離心式與螺桿式制冷機(jī)組的能效比[1]：序號生產(chǎn)廠商制冷型式機(jī)組型號制冷量(KW)輸入功率(KW)能效比1聯(lián)合開利離心19XR5051447DFS21104005.282特靈空調(diào)離心CVHG565-433-302-I080S-710-I080L-71021103605.863麥克維爾離心079LAS35F/E3016/C30162110375.55.624特靈空調(diào)螺桿RTHDC1E1F1703.5126.45.575江蘇雙良螺桿SLAA072AS7201514.776泰豪科技螺桿LSBLG-7207201464.93

3.2運(yùn)行費(fèi)用方面的對比：

空調(diào)方案的制冷機(jī)組能效比對投用后的運(yùn)行費(fèi)用影響很大，為了說明這一問題，通過查詢設(shè)備生產(chǎn)廠家的說明書列表對比。

水環(huán)式分戶制冷機(jī)組制冷的能效比：

注：由于設(shè)備各生產(chǎn)廠家的不同，設(shè)備參數(shù)有可能不同，計(jì)算數(shù)據(jù)可能存在差異。

當(dāng)然，能效比僅僅是衡量機(jī)組運(yùn)行費(fèi)用很重要的一個(gè)方面，機(jī)組的滿負(fù)荷運(yùn)行率、室外天氣等都對機(jī)組運(yùn)行費(fèi)用有肯定影響。但通過能效比對比至少可以從一個(gè)方面反映出不同機(jī)組的運(yùn)行費(fèi)用。假如按水環(huán)式分戶制冷機(jī)組運(yùn)用循環(huán)水制冷的平均能效比4.35、離心式制冷機(jī)組的平均能效比5.59、螺桿式