南昌某综合办公楼中央空调系统设计和实践体会

周琪，曾淼（.国家电网江西省电力公司，江西南昌330077；.杭州国电能源环境设计研究院，浙江杭州30030）

南昌某综合办公楼中央空调系统设计和实践体会

周琪1，曾淼2
（1.国家电网江西省电力公司，江西南昌330077；2.杭州国电能源环境设计研究院，浙江杭州310030）

介绍了某综合办公楼的中央空调系统的设计特点和体会，其实践可为同类型的办公楼设计和建设提供一些借鉴和经验。

冰蓄冷空调；需求侧管理；变风量；PLC控制器

0 引言

该综合办公楼位于江西省南昌市区，建筑高度192m，含地下建筑3层、地上建筑45层，总建筑面积13.7万m2。

项目所在地南昌处于我国江南地区，夏季潮湿炎热，整个大楼夏季降温设计采用中央空调，空调设计室外气象参数见表1，空调室内设计参数根据房间的不同功能要求选取参数，各类型房间设计参数见表2。空调冷热负荷计算数据根据建筑专业提供的建筑维护结构和热工参数，采用专业空调冷热负荷计算软件计算确定。

1 设计参数及空调冷热负荷

1.1 室外气象参数

见表1。

1.2 室内计算参数

见表2。

1.3 空调冷热负荷

该综合办公楼主楼的空调面积为8万m2，夏季设计日空调计算尖峰冷负荷为9080k W，冬季设计日空调计算热负荷为6180k W。考虑到江西地区推行峰谷电价，经过技术经济分析对比，夏季空调冷源决定采用冰蓄冷方式。

表1 室外气象参数

表2 室内计算参数

2 空调冷热源及设备选择

根据南昌市供电局峰谷电时间，晚上23:00-5:00为谷电时间，17:00-23:00为峰段时间，其余为平段时间。冰蓄冷系统按照分量蓄冰模式进行设计。双工况离心式主机和蓄冰盘管为串联方式，主机位于蓄冰盘管上游。空调系统设计配备空调工况制冷量为3152k W，制冰工况为2100k W的双工况离心式冷水机组两台，载冷剂为25%乙二醇溶液；另外配备空调工况制冷量968k W的常规螺杆机组一台，双工况主机和基载主机均采用R134a的环保冷媒。设计总蓄冰量7452R T h。

该项目空调冷源冷侧（25%乙二醇溶液）供回水温度为3.5/10.5℃，热侧（水）供回水温度为12/5℃。系统回路中1台基载制冷主机与2台双工况主机、蓄冰装置、板式换热器、乙二醇泵等设备组成冰蓄冷系统。

冰蓄冷系统可以按以下5种工作模式进行:

1）双工况主机制冰基载主机供冷模式；2）双工况主机单独制冰模式；3）主机与蓄冰装置联合供冷模式；4）融冰单独供冷模式；5）主机单独供冷模式。

表3 系统各点设计温度参数

系统各点设计温度参数见表3。

3 空调系统形式

3.1 空调水系统

根据业主使用楼层情况，考虑大楼功能、用户单元划分、计量、管理等综合因素。大楼空调水系统分为3个区，1-18层为低区，19-34层为中区，35-45层为高区。

高、中区的冷热水由板式换热器换热提供，冷、热水换热机房设于18层（第二避难层）。冷水换热一次侧供回水温度5/12℃，二次侧供回水温度6.5/13.5℃；热水换热一次侧供回水温度60/50℃，二次侧供回水温度58/48℃。

各区采用四管制异程系统，集分水器间设压差控制旁通装置；空调机组、新风机组冷热水出口设置动态平衡电动调节阀。空调水系统采用定压膨胀补水装置，低区定压装置设于地下一层，中、高区的定压装置设于18层（第二避难层）。系统的工作压力为:低区1.4MP a，中区1.2MP a，高区1.65MP a。

3.2 空调风系统

标准层办公室设计采用V A V变风量空调系统，6-36层考虑内外分区，内区采用单风道节流型末端，外区采用并联型带热水盘管的风机动力型末端。37-44层办公室径深仅为6-8m，不考虑内外分区，均采用单风道节流型末端。

变风量空调的空气处理机组均设置在各自楼层的空调机房内。空调新风经设置在各避难层的新风机组集中处理后送至各楼层，新风机组的风机采用变频控制，可以根据房间的C O2浓度调节新风量，达到节能的目的。但当新风量达到房间最小新风量时，则需维持在最小新风量。各楼层的空气处理机组均设置变频器，根据室内温度控制送风量，以达到节能的目的。

19、20层的餐厅、一层入口大厅等大空间采用定风量空调系统，餐厅包厢等小空间采用风机盘管加新风系统。7层档案室采用恒温恒湿机房空调机组，顶部送风，集中回风。电子阅览室采用风机盘管加新风系统。5层部分办公室采用风机盘管加新风系统。

3.3 空调自控系统

该项目空调冷热源及V A V变风量空调自控系统均采用P L C自控设备。空调冷热源的控制选用P L C300系列控制器，V A V变风量空调系统的控制控制采用西门子1200系列控制器，变风量末端选用R UN P A Q S M A R T V A V控制器。

4 项目设计实践与体会

（1）移峰填谷效应比较明显

与采用常规空调系统相比，蓄冰空调系统削减电力峰值需求达到718k W，电力需求高峰期最大可以转移电力负荷3564k W，减少电网公司配电设施投入280万元。

（2）项目运行费用的节约

江西省常规商业没有峰谷电价政策，电价均为1.0434（元/k W.h），如条件符合，可享受非普电价，江西省蓄能非普商业峰谷电价政策见表4。

表4 江西省蓄能非普商业电价政策

参照《公共建筑节能设计标准》（G B50189-2005）的规定以及项目所在地的空调运行规律，按照2.3%的时间为满负荷（100%）运行，41.5%的时间为75%负荷运行，46.1%的时间为50%负荷运行，10.1%的时间为25%负荷运行，则平均负荷率为0.59。

经过测算，各个空调系统运行费用分析数据见表5。

综合分析上表可知:

采用蓄能空调的形式，与常规的电制冷中央空调相比较，一个空调冷冻季节可以节约运行费用大约18%。

这说明采用蓄能空调，除实现了电网运行需要的移峰填谷效应，同时在运行经济性上，也具有明显的优越性。

（3）自主化、定制化的P L C自控节能技术

在该项目中，空调冷源采用冰蓄冷，热源采用燃气锅炉供应热水，空调末端形式主要采用V A V变风量空调技术，冰蓄冷+V A V变风量空调，是较为复杂的一种空调组合方式。为保证整个大楼空调系统的可靠、稳定、节能运行，系统设计采用了以工业级P L C控制器为基础的R UN P A Q R P C5600控制系统。

相比传统的楼宇自控常用的DD C控制系统，P L C控制系统最大的优势是实现了控制系统软件的自主化和定制化，能够为大楼不同的楼层，开发设计专门的控制程序，满足不同用户的个性化需求。这样的控制系统模式，对于本大楼大部分楼层用于出租，而且使用单位比较多样化，尤为适合。从该大楼空调自控系统投运两个冷暖季的运行效果和用户反馈来看，基本上实现了设计目标，用户使用是比较满意的。

表5 不同空调系统运行费用对比分析

5 结语

（1）对于办公建筑这类典型的昼夜冷热负荷差异明显的公共建筑，在有峰谷分时电价政策支持的情况下，采用蓄能形式的空调技术，是比较节能，也是系统运行经济性比较优异的一条技术路线；

（2）该项目空调系统所采用的P L C控制系统，在满足用户多样化，个性化使用需求方面，表现出很高的适应性，这在一定程度上，代表了楼宇空调自控的一个发展趋势和方向，值得深入总结其中的经验，以利于推动楼控技术更大的进步；

（3）冰蓄冷空调技术具备明显的移峰填谷效应，同时也可以为电力用户创造良好的经济效益；冰蓄冷空调作为电力需求侧管理在建筑领域应用的一项重要技术，具有较为明显的社会和经济效益，应当不断积累经验，因地制宜的推广和应用。

[1]国网研究院.国网研究院年度研究报告-2015年[R].北京:中国电力工业出版社，2016.

[2]叶水泉.储冷空调系统原理、工程设计及应用[M].杭州：浙江大学出版社，1997.6.

[3]G B50189-2005，公共建筑节能设计标准[S].北京：中国建筑工业出版社，2006.

[4]陆耀庆.实用供热通风空调设计手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2012.

Design of Central Air-condioning System of a Comprehensive Office Building in Nanchang

ZHOU Qi1，ZENG Miao2
（1.State Ggid Jiangxi Electric Power Company Nanchang 330077，China；2.National-electric Energy Enviroment Design and Research Institute Co.，Ltd，Hangzhou 310030，China）

I ntro d uce d a com p re h en s i v e o ff ice b uil d in g o f t h e central air con d itionin g s y s tem d e s i g n f eature s an d e xp erience,t h e p ractice can b e t h e s ame ty p e o f o ff ice b uil d in g d e s i g n an d con s truction to p ro v i d e s ome re f erence an d e xp erience.

ice-s tora g e air con d itionin g；D S M；V A V；P L C control

10.3969/J.ISSN.2095-3429.2017.03.023

T U83

B

2095-3429（2017）03-0092-03

2017-04-07

修回日期：2017-06-14

周琪（1963-），男，江苏常州人，大学，高级工程师，研究方向：电力需求侧管理、节能服务、能效、电能替代、电力市场分折预测、有序用电等。