基于DeST软件分析下对空调水系统管制的选择

李华

卓展工程顾问（北京）有限公司上海分公司

基于DeST软件分析下对空调水系统管制的选择

李华

卓展工程顾问（北京）有限公司上海分公司

以上海某新建办公为案例，运用DeST软件对8个朝向的外区及1个内区进行建模计算，通过对12个月（8760h）无空调状态下的自然室温的分析，提取供暖季12初至3月中旬在不同温度区间内的小时数，并结合温度分布来查看是否存在同时供冷供热需求，从而判定该办公空调水系统的形式，最终决定管制的选择。

DeST软件自然室温两管制四管制

0 引言

项目中常采用的空调系统末端管制方式有：两管制、四管制及分区两管制[1]，早期的项目基本上是两管制系统，随着项目体量的增大及玻璃幕墙的使用，两管制在一些项目中已经不能满足舒适性要求，于是出现了四管制与分区两管制系统，如今在一些5A级办公建筑内四管制的水系统应用越来越广泛，而四管制系统是盲目跟风提高档次还是项目实际需求，本文通过在方案阶段运用DeST软件对上海虹桥商务区某办公标准层8个朝向的外区及1个内区进行建模[2]通过对12个月8760h无空调状态下的自然室温的分析，提取供暖季12初至3月中旬在不同温度区间内的小时数，并结合温度分布来查看是否存在同时供冷供热需求，从而判定该办公空调水系统的形式，最终决定管制的选择。

1 项目介绍

项目地块位于上海市虹桥商务区，紧邻虹桥机场及高铁站，地理位置极佳，商业价值高，目标客户为金融、保险、IT类世界500强企业。该地块地下为车库及集中商业，地上共13栋高层办公塔楼，本文以一栋单层建筑面积1847m2的标准层为例进行DeST软件分析，该办公各朝向进深约为13.4m，内区走道净宽为1.8m宽，层高4.3m，以离外墙4m处划分办公外区[3]，4～13.4m为办公内区（内走道及核心筒不在本次分析范围内）。建模条件：

1）围护结构：幕墙结构，方案阶段传热系数K及综合遮阳系数SCW均按上海市《公共建筑节能标准》（DGJ08-107-2012）窗墙比0.5～0.7的限值取。

2）人员密度取4m2/人（空调面积）；照明密度取18W/m2；设备发热量取40W/m2（按电脑散热为150～200W/台计算得）；人员散热取134W/人。

3）办公工作时间（空调时间）取周一至周五8:00～18:00，其它均为缺省值，软件默认。

原建筑平面及DeST建模如图1与图2。

图1 原始建筑平面图

图2 DeST软件建模图

2 论证思路

对于甲级办公室内设计温度为：夏季24℃，冬季20℃。所以常规认为当室内自然温度维持在20～24℃时，室内既不需要供热也不需要供冷，当室内自然温度低于20℃时，室内存在供热需求，而当室内自然温度高于24℃时，室内存在供冷需求。为避免数据集中在20℃及24℃附近导致对供热及供冷需求的误判，造成工程投资的增加，现将当室内自然温度低于16℃时，判断室内需要供热，而当室内自然温度高于28℃时，判断室内需要供冷。从而合理的选择空调水系统的管制。

通过以上自然室温的小时数与温度分布进一步来判断管制的需求，对于模型中8个朝向的外区及一个内区应分别进行讨论，以下为判断思路。

1）同一区域的判定。当某个区域同一天或者某几天时间内，存在由于内外环境因素的影响，导致室内温度出现上下波动，为保证室内舒适度，使用空调将出现冷热频繁切换的现象，则判定需考虑在本区域采用四管制空调水系统。当同一区域仅有供冷需求时，则考虑采用单冷系统；当供热与供冷不存在短时间的交替，仅随季节需求冬季仅供热，其它季仅供冷时，则判定可采用两管制空调水系统。

2）不同区域的判定。当不同区域共用一套水系统，如内外区，内区一般受内热影响供冷时间与外区的供热时间有重叠，或者办公的各朝向外区为一套水系统，若各朝向在同一时间内出现了不同的供冷供热需求，则判定需要考虑采用四管制空调水系统。当共用水系统的不同区域供冷供热需求不存在交替和重叠，即可采用两管制系统，当仅存在供冷需求时可采用单冷系统。

3 数据分析

利用DeST软件对该项目标准层进行建模，为提高模型的准确度，对此模型同时建立了上、中、下层共三层，此模型为中间层，对建筑的围护结构参数及室内人员、照明、设备等参数按上述条件进行设定，经过软件进行计算分析，输出全年8760h的自然室温“DeST模拟结果报表”，使用Excel函数计算公式分别对各朝向房间“＜16℃”、“＜20℃”、“20～24℃”、“＞24℃”、“＞28℃”五个数据的小时数进行统计，各房间的自然温度及室外温度统计分布图如图3。

图3 各房间自然温度计室外温度统计分布图

对于上海地区，从DeST对本项目自然室温的分析结果可以看出，从3月中旬到11月底该办公室内仅存在供冷需求，而在12月初到次年3月中旬该办公室内存在不同区域同时供冷供热的需求，甚至同一区域存在不同小时内的供冷供热需求，所以仅分析12月到次年3月中旬的自然室温数据在结合温度分布即可对空调水系统进行管制的判断，为节约篇幅，现仅提供各个朝向及内区的12月到次年3月中旬的数据统计（表1～9）供本文讨论。

表1 东向外区供冷供热需求统计（h）

表2 东南向外区供冷供热需求统计（h）

表3 南向外区供冷供热需求统计（h）

表4 西南向外区供冷供热需求统计（h）

表5 西向外区供冷供热需求统计（h）

表6 西北向外区供冷供热需求统计（h）

表7 北向外区供冷供热需求统计（h）

表8 东北向外区供冷供热需求统计（h）

表9 内区供冷供热需求统计（h）

通过表1～9中数据分析，同时结合了原始办公工作时间8:00～18:00区间的数据分布进行判定，结果如下：

1）东向：供热同时不需要供冷，故选两管制。

2）东南向：供热同时存在少数时间需供冷，可选两管制或者四管制。

3）南向：供热同时较多时间需供冷，建议选用四管制。

4）西南向：供热同时较多时间需供冷，建议选用四管制。

5）西向：供热同时存在少数时间需供冷，可选两管制或者四管制。

6）西北向：供热同时存在少数时间需供冷，可选两管制或者四管制。

7）北向：供热同时基本不需要供冷，故选两管制。

8）东北向：供热同时基本不需要供冷，故选两管制。

9）内区：少数供热需求，但存在多数时间需要供冷，可选四管制或单冷系统，但对原始数据＜16℃的数据查看，其基本分布在非工作时间的夜间，故可以不考虑冬季供热。

对以上的分析结论汇总如表10。

表10 各区水管管制统计

通过DeST软件的模拟统计，得出了以上外区各个朝向及内区自然室温的小时数。从分析的结果上来看，并不是所有朝向均在供热的同时需要供冷的切换，内区在12月初到次年3月中旬也还是存在一定的供热时间，但是通过对原始数据的查看，这些供暖时间均存在与非工作时间的夜晚，故进行了剔除。故基于以上DeST软件的分析，若空调管路分环路设置，可以在东向、北向、东北向设置两管制系统，在南向、西南向设置四管制系统，在内区设置单冷系统，在东南向、西向、西北向可以自由考虑两管或者四管制，实际项目的环路划分不可能过多，具体要结合项目自身多种因素考虑。

4 结论及推广

基于DeST软件的分析，得出了办公建筑的自然室温及分布，找出内外分区的负荷特性及供暖期受外围护结构和内扰影响的外区负荷特性，对于项目末端水系统管制的判定有较为明确的指导价值或选择依据。因不同的项目存在不同的内因与外因干扰，不能只看进深定内外区或项目档次，片面认为有内外区或者项目档次高就要做四管制空调，在没必要的情况下会给业主带来成本上的增加，同时当在有必要设置四管制而未设置时，会使客户的舒适度大为降低，降低办公的品质，当然，考虑到运行成本的问题，物业是否愿意在过渡季节或者冬季开启冷水系统或客户是否接受非制冷季节的收费，也是判定是否需要设置四管制的一个方面。本文之提出软件的分析方式仅供参考探讨。

[1]中国建筑科学研究院.民用建筑供暖通风与空气调节设计规范(GB50736-2012)[S].北京:中国计划出版社,2012

[2]清华大学DeST开发组.建筑环境设计模拟分析软件DeST [M].北京:中国建筑工业出版社,2006

[3]叶大法,杨国荣.变风量空调系统设计[M].北京:中国建筑工业出版社,2007

Ba s e d on the De ST Softw a re Ana lys is to
Se le c t Air Conditioning Wa te r Sys te m

LI Hua
Shanghai Branch of China Team Engineering Consultants(Beijing)Co.,Ltd.

Taking a new office in Shanghai as a case,8 outer areas with different towards and 1 inner area were modeled by DeST software.The demand of heating and cooling at the same time was decided by the analysis of natural indoor temperature in a year(8760h).Finally,the choice of water system of air conditioning was made based the analysis.

DeST software,natural room temperature,two pipes,four pipes

1003-0344（2014）06-100-4

2013-11-8

李华（1982～），男，本科，工程师；上海市徐汇区宜山路508号22楼A座（200235）；E?-mail:630472094@qq.com