商务空调机

2024-11-14

商务空调机（共4篇）

商务空调机篇1

1 建筑概况

齐鲁商务交流中心是淄博道和文化产业有限公司开发的高档公寓小区, 为给业主创造良好、便利的生活环境, 小区配备了各类齐全的公共建筑和设施, 综合会馆就是公共建筑之一。综合会馆位于周村张周路知味斋西200m, 地上四层, 地下一层。建筑面积约6865.5㎡, 建筑总高度20.35m。耐火等级地上为二级, 地下为一级。

2 空调系统及设计参数

2.1 室外计算参数

(1) 夏季:空调干球温度34.7℃, 空调湿球温度26.6℃, 通风温度31℃, 室外风速2.3m/s。极值温度42.1℃。夏季大气压力1001bar。

(2) 冬季:空调干球温度-12℃, 相对湿度60%, 通风温度-3℃, 室外风速2.6m/s。极值温度-23℃, 冬季大气压力1022.6bar。

2.2 室内设计参数

(1) 夏季:办公室、商场、商铺、门厅、大堂吧、多功能厅、餐厅、包间, 温度:26℃, 相对湿度50%

(2) 冬季:办公室、商场、商铺、门厅、大堂吧、多功能厅、餐厅、包间, 温度:18℃, 相对湿度50%

(3) 新风量:办公室:30m3/ (h*人) ;商场、商铺、多功能厅、餐厅:20m3/ (h*人) ;包间:30m3/ (h*人) ;门厅、大堂吧:10m3/ (h*人) 。

3 空调系统

3.1 空调水系统

(1) 空调冷热源。本楼空调的冷热源为设于一层内的地源热泵机房。夏季空调冷冻水供回水温度为7/12°C, 冬季空调供回水温度为45/40°C。地源热泵空调是以水为载体, 通过地源热泵机组系统, 冬季将地温热能 (地下水或土壤热能) 传递转移到需要供暖的建筑物内部, 夏季又可以将建筑物内热量, 通过热泵机组系统, 传递转移到地球浅部地层中去, 它是充分利用了地下水或地下土壤常年温度保持恒定特点的一种空调设备。地源热泵空调是解决空调系统节能的有效措施。齐鲁商务交流中心秉承节能节能的理念, 故而选择地源热泵做空调的冷热源。 (2) 本楼空调冷负荷为652k W.冷指标为95W/㎡, 空调热负荷为412k W.热指标为60W/㎡。

(2) 空调水系统采用一次泵变流量系统。空调水系统采用立管异程, 水平管同程的布置形式, 有利于系统的水力平衡;水平干管设于吊顶内。立管及系统最高处设放气阀。

(3) 室内各层供水干管上设静态水力平衡阀, 回水干管设动态压差调节阀。风机盘管的控制由室温调节器加风机三速开关及电动二通阀组成, 电动二通阀采用双位式, 常闭型, 弹簧复位。吊顶式空气处理机组供水管设电动调节阀.一层大堂部分设地板采暖, 有利于提高热舒适性及节能。

3.2 空调风系统

(1) 本楼采取风机盘管加新风的空调形式。各房间设风机盘管, 新风经新风机组处理后送入室内。新风机组新风入口管设电动密闭多叶对开调节阀, 当风机停运时电动密闭多叶对开调节阀连锁关闭, 防止冻裂盘管。各房间风机盘管采用卧式暗装, 吊顶下吹或侧吹, 回风为吊顶上回风, 回风口设初效过滤器。风机盘管设风机三速开关。送入新风使得房间内的空气清新, 有利于人体健康。三速开关的设置则可以随着环境温度改变的改变而调节风机盘管的风速及温度。

(2) 红酒展示厅等大空间为人员密集区, 设新风换气机, 以利于节能。新风换气机是利用房间内排出的气体余热来加热外界送入的新风, 达到热交换的效果, 这也是节能环保的重要措施之一。

(3) 所有新、回风口内侧均加装初效过滤器, 有利于室内空气的清洁健康。

4 通风及防、排烟设计

4.1 自然通风

各房间充分利用自然资源, 在天气适宜的时段将外窗开启利用自然通风来消除室内的余热和余湿。半地下层储藏、内走道利用外窗自然通风。

4.2 机械通风

(1) 室内通风换气次数: (1) 公共卫生间:10 (次/小时) ; (2) 厨房制作间:40 (次/小时) 。

(2) 厨房内设局部排风, 设机械补风。排风量大于新风量, 以形成负压。初加工房间设机械排风、机械补风。包间内送新风, 送风量大于排风量, 以形成正压。

(3) 厕所排风经排风井汇集后, 由屋面排风机集接力排出。

4.3 防排烟设计

自然排烟是在自然力作用下, 利用室内外空气对流进行排烟。自然力是指火灾时可燃物燃烧产生的热量使室内的空气温度升高, 而室内外空气密度不同, 利用可开启的外窗, 使室内外空气对流进行排烟。这种排烟方式经济、简单、易操作, 并具有不需要使用动力及专用设备等优点。所以防排烟设计优先采用自然排烟方式。

(1) 所有封闭楼梯间均有外窗, 满足自然排烟要求。

(2) 地下室层除库房、及男女更衣间外, 其余房间均设外窗, 满足自然排烟要求。

(3) 二、三、四层长度超过60米内走廊, 设竖直排烟井。排烟量为60m3/ (h*㎡) 。发生火灾时, 火灾探头报警, 着火层及其上层排烟风口开启, 联动屋面排烟风机启动。

(4) 卫生间排风支管与竖直风道连接处、风管穿楼板处设常开70°C防火阀。所有排烟风机的入口处均设280°C常开防火阀。

(5) 当发生火灾时所有空调通风设备立即关闭。

(6) 空调风管采用镀锌钢板制作。

(7) 本工程保温材料采用难燃B1级高压聚乙烯高倍发泡体 (YHPE) .

5 消音.隔振及保温

(1) 空调机房墙体及屋顶内贴吸声材料作噪音隔声处理, 空调机组下部应设橡胶隔振垫。

(2) 空调机组送回风消声静压箱内贴50mm厚的不燃离心玻璃棉吸音材料。

(3) 空调机组, 吊顶机组, 通风机及卫生间通风器等振动设备风管进出口风管设软管.空调系统软管需保温。

(4) 空调机组, 吊顶机组, 水管接管处设金属软接头。

(5) 吊顶下吊装的设备均应采用减振吊架。

(6) 本工程空调风送风管设保温。保温:空调风管保温材料采用难燃B1级高压聚乙烯高倍发泡体 (YHPE) 保温, 厚度为35mm。

(7) 空调冷热水管、风机盘管凝结水管、应做保温。保温材料采用难燃B1级高压聚乙烯高倍发泡体 (YHPE) 保温, 上列水管 (凝结水管除外) 保温。 (1) DN50≤管径用30mm; (2) DN70<管径≤DN100时, 用40mm; (3) 管径≥DN125时, 用50mm。

(8) 凝结水管采用难燃B1级高压聚乙烯高倍发泡体 (YHPE) 保温, 凝结水管保温厚度为20mm。

(9) 空调管道保温应按省标L04N905《供热管道及设备保温》进行施工。

6 节能设计

(1) 按《公共建筑节能设计标准》要求, 本建筑群均按节能50%考虑。建筑热工的节能带来空调制冷设备设计容量的降低, 设计较小的空调风、水系统阻力损失, 减少风机、空调水泵的电能消耗。

(2) 空调冷热源采用地源热泵机组, 充分利用地热资源。

(3) 风机盘管采用电动二通阀+三档风速调节的控制方式。

(4) 风机盘管采用电动二通阀+三档风速调节的控制方式。

(5) 空调冷热水保温厚度依据现行国家标准《设备及管道保冷设计导则》方法确定。

(6) 在室外气象条件较好的情况下, 实行自然通风方式。

(7) 本设计对空调系统进行了详细的水力平衡计算, 确保各环路符合设计要求。

7 总结

本工程内部房间种类多, 需要认真计算冷热负荷, 确保各房间既能达到温度要求, 又不能浪费。风机盘管水管做成同程式有利于平衡。结合实际设计出合理经济的空调系统。

摘要：本文介绍了水系统风机盘管在综合楼的应用, 包括综合会馆的空调、通风及防排烟设计。

关键词：风机盘管,防排烟,冷负荷,热负荷,节能设计

参考文献

[1]《采暖通风与空气调节设计规范》 (GB50019-2003) .

[2]《公共建筑节能设计标准》 (DBJ 14-036-2006) .

[3]《建筑设计防火规范》 (GB 50016-2006) .

[4]《民用建筑设计通则》 (GB50352-2005) .

韶关芙蓉商务中心暖通空调设计篇2

关键词：韶关芙蓉商务中心,中央空调,节能,定风量空调系统,水冷式冷水机组

1 工程简介

本工程为芙蓉商务中心, 其主楼布置在用地中间, 中轴线与南面景观大道中轴线重合。主要入口位于西联大道, 也可以由三九号路到达主楼北面。主楼四周有规划的市政道路围绕。办公一区与二、三区隔层有外廊相连接, 办公一区北面设门厅通三九号路, 并有架空连廊与会议中心和后勤服务中心等附楼相连。主楼的功能是办公用房和配套的中、小会议室、接待室, 设计安排办公一区为市委市政府的办公用房, 办公二区为人大办公用房, 办公三区为政协办公用房。主楼总建筑面积:147455.9m2, 会议中心总建筑面积:约15000m2, 后勤服务中心总建筑面积约:25000m2。其中一区为16层办公楼, 另有两层地下车库, 高62.7m;二、三区为10层办公楼, 另有一层地下车库, 高42.4m。其中空调设计内容包括地下室集中冷冻站设计, 办公区、餐厅等的集中空调设计;地下汽车库及设备机房的通风设计;卫生间、开水间等的通风设计;防烟楼梯间及其前室、消防电梯合用前室、内走廓、中庭及地上层无窗内房间和地下层的防排烟设计;主要空调、通风设备降噪减震措施。

2 设计资料

(见表1)

注:主副楼建筑面积采用的面积为办公区建筑面积, 其余的建筑面积均采用总建筑面积。

3 制冷系统设计

⑴夏季:

(1) 系统一:选用3台900USRT离心式冷水机组, 电机采用380V低压配电控制;冷冻水温度7/15℃, 冷却水温度32/37℃。选用1台350USRT水冷螺杆式冷水机组, 电机采用380V低压配电控制;冷冻水温度7/15℃, 冷却水温度32/37℃。因加大冷水供、回水设计温差对减少输送系统的能耗, 大于由此导致的设备传热效率下降所增加的能耗, 故采用8℃温差。

(2) 冷冻水采用二次泵系统, 一次泵定流量运行, 与冷水机组一对一匹配设置。冷冻水二次水泵则由末端空调水流量实际需求量和水泵效率, 马达效率及变频器效率决定。二次泵根据各区管路阻力损失差异分为三组系统 (B2-1～3、B2-4～5、B2-6～9) , 分别对应一区;二、三区及会议中心;服务中心三大区域, 各组水泵分别对应各组系统。各塔楼冷冻水干管由集、分水器分别引出, 可以集中调控。

(3) 冷却水泵定流量运行, 与冷水机组一对一匹配。系统一设置四台水泵 (b-1～4) 。

⑵设四台冷却塔, 冷却塔冷水机组一对一匹配设置 (T-1～4) , 设在主楼天面。

⑶补水定压:冷冻水、冷却水采用水处理器。冷冻水采用开式膨胀水箱定压方式, 冷冻水采用开式膨胀水箱定压方式, 冷热合用系统膨胀水箱设在16层主楼天面。

本工程具体制冷系统参见图1。

4 供热设计

本工程采用燃油膜式壁真空热水锅炉集中供热, 热媒为65/55℃高温热水, 设在地下2层锅炉机房内。空调总供热量为10083kW, 设3台2300kW真空热水锅炉, 冬夏季电动切换, 采用开式膨胀水箱定压方式, 与冷冻水系统合用。

本工程具体供热系统参见图2。

5 空调设计

⑴空调水系统:本工程冷源侧采用定流量运行, 负荷侧采用变流量运行。垂直立管及楼层分支管均采用同程式。风机盘管与空调机组水系统采用二管制变水量系统。

⑵空调风系统设计:空调设计以竖向分层、横向按防火分区设置空调系统为原则, 同时根据建筑使用功能, 本工程办公区采用风机盘管加新风系统。

⑶会议厅及展览室等大房间采用单风机定风量全空气空调系统。

⑷主楼首层建筑空间高度大于10m、且体积大于10000m3, 采用分层空气调节系统。

⑸按区域另设空调新风机, 以满足过渡季全新风运行要求。

⑹风机盘管, 夏季供冷冬季供热。过渡季及冬季初期有冷负荷时, 依靠调节新风比满足空调室温要求。当严寒较冷时以及冬季每天空调启动初期, 用最小新风比空调仍有热负荷时, 接入热水供热。

⑺消防中心设分体式空调和新风机组补风系统。另外, 24小时值班室、信息中心机房、计算机机房等设分体式空调器系统。

6 通风设计

⑴地下层汽车库设机械排风 (兼排烟) 系统, 补风系统中若有车库出入口的采用自然送风, 没有车库出入口的采用机械送风。

⑵公共卫生间排风井道分别设1机械排风系统, 在管道井天面层处设屋顶排风机, 每间卫生间仅设管道式换气扇。

⑶地下室设备房设置机械排风系统, 换气次数见表2:

7 防排烟设计

⑴本工程按一类高层公共建筑设置防排烟系统。

⑵防排烟系统概况:本工程在防烟楼梯间及其前室、防烟楼梯间与消防电梯合用前室分别设置了加压送风系统。地上无窗内房间、地下层设置了排烟或排风 (兼排烟) 、排风系统及补风系统。具体为:

(1) 防烟楼梯间:二区、三区每五层可开启外窗总面积大于2m2的防烟楼梯间采用自然防排烟系统, 其余防烟楼梯间设加压送风系统, 防烟楼梯间设计正压值为50Pa, 风机设在天面层内。加压送风口为常开百叶, 每隔两层设置。当发生火警时, 由消防中心控制开启天面加压送风机。

(2) 消防合用前室及前室:二区、三区消防合用前室可开启外窗面积大于3m2采用自然防排烟系统, 其余消防合用前室及前室设独立的加压送风系统, 前室设计正压值为25Pa, 每层设置常闭电动加压送风口, 当发生火警时, 由消防中心控制本层及上下层电动加压送风口开启, 同时开启天面加压送风机。

(3) 封闭楼梯间:封闭楼梯间设加压送风系统, 风道到二楼设备夹层止, 风机设在二楼设备夹层, 封闭楼梯间设计正压值为50Pa。封闭楼梯间加压送风口为常开百叶。当发生火警时, 由消防中心控制开启二楼设备夹层加压送风机。

(4) 地下室部分:本工程地下车库按不大于2000m2划分防烟分区。设置机械排烟系统, 与平时排风系统合用, 排烟量按不小于6次/时计。地下一层车库可利用车库出入口自然补风, 其余无自然送风条件的, 需设机械通风机进行补风, 补风量按不小于排烟量的50%计。消防控制中心在火灾确认后, 发出联动控制信号至地下室排烟 (补风) 机控制箱启动风机。当排烟风机前280℃防火阀熔断关闭, 连锁相应排烟风机停止运行。排烟口距最远点的水平距离不大于30m。

⑶通风空调系统消防电气控制与遥测:火灾时, 除消防用排烟风机、加压风机和地下层排风 (兼排烟) 风机以及与之相对应的送风机, 其余空调通风设备均应自动切断电源。消防用排烟风机、加压风机和地下层进风机, 除可就地控制开停外, 均受消防中心遥控开停, 其工况在消防中心显示。

8 节能与环保降噪设计

本工程在空调通风系统中采用以下节能措施:

⑴一般节能措施。合理选用空气调节系统室内设计参数及设计新风量。提高建筑围护结构的保温隔热性能, 减少空调采暖运行时的冷热损失。选用低噪音、高效率的各类设备, 禁止采用淘汰产品。

⑵空调、采暖冷热源采用高效水冷螺杆式/离心式制冷机组, 在其冷却水进水温度为32℃时, 制冷性能系数 (COP) 达到4.80。

⑶采用热效率较高的热水锅炉, 其热效率可达90%。

⑷采用高效率的单元式空调机其额定工况下的能效比 (EER) 达到2.80。

⑸冷源机房采用了大小机组相结合的配置, 调节性能好, 能有效地适应负荷变化的要求, 防止了大马拉小车的浪费现象。

⑹通风与空气调节系统。水系统输送能效比及风机的单位风量耗功率均满足节能规范的要求。按建筑物的规模及功能特点, 空调冷冻水和热水系统采用二次泵变频调速控制。空调冷冻水和热水循环系统采用变流量控制, 并且对二次循环水泵采用变频调速和台数控制。空调冷冻水和热水循环系统采用大温差 (7℃) 供回水, 可减小输水管径、减少经常性的输送动力。风管和水管的绝热材料和厚度符合节能规范的要求;空调供冷水管与风管设置隔汽层与保护层。空调通风系统采用了自动控制, 既提高了使用的舒适性, 又防止了因超温和不合理运行造成的浪费。空间高大的门厅采用分层空调系统。安装在顶层和空间高于1米的吊顶内的风机盘管均安装回风风管或回风箱。冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔、电动水阀一一对应联锁运行, 冷源系统根据冷量 (用自动监测流量、温度等参数计算出冷量, 自动发出信号) 控制冷水机组的启停数量及其对应水泵、冷却塔的启停台数。大空间区域均设置空调机房, 采用定风量全空气空调系统, 并采用变新风比焓值控制方式, 新风量可按不同季节作调整, 甚至全新风运行, 以节省运行费用。风机盘管采用电动温控阀和三挡风速结合的控制方式。设置新、排风全 (显) 热交换器, 回收部分排风能量。对于全热交换器的新风入口设置旁通回路, 在过渡季节时可避免全热交换器的流通阻力。

⑺空调机组、新风机组送回风管及所有送风机、排风机进出风管均设双层阻抗复合式消声器或消声弯头。

⑻机房门、墙、楼板均作隔声、吸声处理 (如制冷、空调机房等) 。

⑼通风设备外包隔声材料。

⑽运行设备设有减振、隔振设施 (如制冷、风机、水泵、空调末端等) 。

⑾运行设备进出口采用柔性接口。

⑿厨房排气罩采用过水型滤油罩, 减少油烟及味道污染, 油烟排至裙房屋顶或室外平台。

参考文献

[1]《实用供热空调设计手册》, 陆耀庆主编;

[2]《中央空调设备选型手册》, 周邦宁主编;

[3]《空气调节》, 薛殿华主编;

[4]《高层建筑空调与节能》, 钱以明主编;

商务空调机篇3

国内大城市夏/冬季空调负荷比重已超过1/3,商务楼宇中央空调更是用电大户,对此类设备的负荷进行控制具有节能减排意义。2004年夏季起许多城市开展了“26℃空调节能活动”,此项活动是非协议性的,其效果缺乏可控性。

目前,世界各国正在开展智能电网建设,依托高级计量体系(advanced metering infrastructure,AMI)实现对楼宇、家庭中用电设备的远程监控,这将为负荷控制带来新手段。国外基于AMI的空调远程负荷控制有3种方式[1,2,3,4]:①中断控制,即在系统需要时远程关闭用户的空调设备;②周期性暂停控制(duty cycling control,DCC),又称轮停[5],指对空调制冷机实施周期性开/断,通常将一个控制周期内制冷机允许运行时间所占比例称为“占空比”(又称占空因数或负载持续率)[6];③温度控制,即远程调节用户侧温控器的温度设定值,以此实现对空调负荷的控制。其中,后2种控制方式更注重在节电节能的同时满足人体热舒适度的要求,是未来的发展方向。国家电网公司也已将空调DCC列入“十二五”营销规划。为此,本文针对商务楼中央空调探讨DCC的控制策略问题。

国外已有不少空调DCC项目获得成功应用,实施对象涉及居民、工业、商业和政府/教育等公用事业。为了提高DCC的可操作性,同时吸引不同热舒适度需求的用户参与,电力公司往往向用户提供1档至3档不同的占空比方案,同时给予不同的补偿价。补偿方案主要有按DCC历时计费(美元/月)和按空调制冷能力计费(美元/冷吨)2种方式。例如,美国巴尔的摩天然气和电力公司(Baltimore Gas&Electric)对商业用户的中央空调DCC项目采用50%的占空比,补偿价为10美元/月,目前签约的受控空调数约1.6万台;又如,美国南加州爱迪生电力公司(Southern California Edison)允许工商业用户在0,50%,70%这3档占空比中选择,对应补偿价分别为0.4,0.14,0.028美元/(冷吨·d),签约的受控空调数约1万台。

尽管空调DCC的实际应用较多,但在其策略优化模型方面却鲜有报道。现有文献多以空调制冷机在各时段的启/停状态为决策变量;目标函数包括最小化系统峰荷[7,8]、最小化系统运行成本[9]、最大化供电商利益[10],或是在满足系统调峰需求的条件下以用电干扰最小化或对人体舒适度的影响最小化为目标[11,12];从减少对空调制冷机使用寿命的影响出发,约束条件中往往计入连续2次启/停控制的最小时间间隔约束。这些模型不以占空比为决策变量,所得到的空调启停方案往往呈非周期性控制的特点,不适用于DCC。

传统模型的另一问题是不计入人体热舒适度要求,停机时间过长可能导致室温超出舒适范围。对此,有文献提出最大可停机时间的概念,并将可停机时间作为约束计入模型[13]。这种计入热舒适度的方式是较为粗糙的,因为室温上升时间与空调房间蓄热特性和外界气温有关,即便制冷机停机时所有用户的室温从相同温度点开始上升且达到同样的温度上限,不同用户的可停机时间是不同的,同一用户在不同时段的可停机时间也是不同的。

此外,不同用户的热舒适度要求可能不同。提供几档占空比方案供用户选择,既方便实施,又能吸引更多用户参与DCC。因此,值得探讨空调DCC中的分档占空比策略问题。

鉴于上述几个方面,本文对商务楼中央空调周期性暂停分档控制策略进行研究。

1 商务楼中央空调DCC的市场运作模式

结合国外实践经验和中央空调负荷特点,设想商务楼中央空调DCC的市场运作模式如下。

1)电力公司在极端气温日固定时段实施DCC(下文考虑为夏季10:00—18:00),以0.5h为控制周期。

2)参与DCC的宜为商务楼中采用活塞式和螺杆式压缩机的集中式中央空调系统。研究表明,启/停控制对这2类制冷机不会增加磨损[14]。

3)用户在夏季来临前向电力公司提出申请,并提供:①建筑参数,包括标准层面积、地上层数、层高、外墙类型(方窗/带型窗/全玻璃窗);②空调铭牌参数,包括制冷机型号、制冷量、能效比(COP)、冷冻水体积及送风系统的风压和风机效率。

4)电力公司求解本文提出的模型,实现对申报用户的资格审查,确定空调受控占空比,并对各档DCC平均每户的日节电量进行估计。鉴于各栋楼空调DCC节电量实际值与室内人数、照明、设备等多种因素有关而难以准确测量,同时空调节电量又不是简单地与其制冷能力(冷吨)成正比,因此,本文推荐采用按DCC执行时段数分档计费的补偿方法,第i档DCC的补偿价可计为:

式中:ΔEΣ,i为第i档DCC的日节电量估计值;κi为实施第i档DCC的中央空调系统数;pIL为单位节电量补偿费,可取可中断负荷避峰补贴电价(上海市为0.3元/(kW·h));不同档位DCC的每小时补偿价不同,本质上反映了不同档位DCC平均每户单位时间内可创造的节电量不同。

5)电力公司与用户还需约定控制期空调温度设置值Tset,该值决定了进行DCC期间室温的下限。根据人体感觉舒适的室温范围,建议取Tset=24℃。进行DCC前,电力公司通过温控器远程设置Tset,用户若私自改动,则由此造成对热舒适度的影响由用户自己负责。

2 DCC控制过程中的室温变化特性

商务楼空调系统主要用电设备是制冷机和风机。风机中包括新风风机,负责输入新风以维持室内空气质量。如图1所示,DCC的一个控制周期由停机期和运行期组成。制冷机停机期,送风系统仍正常工作,利用制冷剂余冷供冷,但由于进入房间的热量和内墙的蓄热作用,室温不断上升。制冷机运行期间:先是制冷期,制冷机持续运转使室温降至Tset;然后是维持期,此时类似不参与DCC的情况,由空调内置温差控制模块按内置温差控制范围(通常为±1℃)控制制冷机启/停,相应的占空比称为自然占空比。

2.1 停机期和制冷期的室温时变方程

根据能量守恒原理,任何时段空调房间的热量变化值等于该时段房间得热量和新风负荷与建筑内表面蓄热量和空调供冷量之差[15,16]。停机期与制冷期不同的是,停机期的空调供冷量等于通过送风系统利用的制冷剂余冷量,而制冷期的空调供冷量可按制冷机额定供冷量计算。

根据上述原理,推导DCC期间室温时变方程,详细推导过程见附录A。推导出的停机期和制冷期的室温时变方程分别为:

式中:Tk,nin-off(t)和Tk,nin-on(t)分别为用户k在第n个控制周期的停机期和制冷期中t时刻的室温;Tk,nin-off(0)和Tk,nin-on(0)分别为用户k在第n个控制周期停机期和制冷期初始时刻的室温;Qkcool为用户k制冷机的额定供冷量;参量Ak,n,Bk,Ck,Xk,a均由建筑参数和空调参数决定,详细含义和计算方法见附录A。

2.2 停机期和制冷期的持续时间

若用户k的占空比为rk,则停机期持续时间为:

制冷期的持续时间由0.5rk和室温从Tk,nin-on(0)恢复到Tset所需时间τk,non-set(rk)中的较小值决定,即

τk,non-set(rk)可由式(2)推导出,注意到Tk,nin-on(0)=Tk,nin-off(0.5(1-rk)),该值的计算公式为:

3 DCC策略优化模型

DCC要在满足人体热舒适度要求的条件下,达到节电效益或某种经济效益的最大化。根据ASHRAE标准,夏季人体感觉舒适的室温范围为24~27℃。然而,现实生活中,用户的热舒适度要求往往不同,有些要求室温波动很小,有些则允许室温波动较大甚至短期超过27℃。为此,提出分档的DCC模型。

3.1 热舒适度分档方案

如表1所示,按室温波动由小到大设置3个舒适度等级,占空比满足rⅠ≥rⅡ≥rⅢ。其中,第Ⅲ档室温上限超过了27℃,该档的用户是那些愿意用短时间的不舒适换取较高补偿金的用户。

实施分档DCC时,允许用户申报档位,bk,i=1表示用户k愿意参与第i档(0反之);用户也可请电力公司确定其最佳档位,此时申报bk,Ⅰ=bk,Ⅱ=bk,Ⅲ=1。

3.2 决策模型

DCC期间,室温下限由Tset限定,满足热舒适度的关键在于保证停机期末室温不超过热舒适度上限;而由第2节分析可见,停机期末室温可表述为占空比的函数。为此,DCC策略优化问题可归结为占空比优化问题。

以DCC期间节电量最大化为目标,目标函数为:

式中:N为控制时段数;K为申报DCC的用户数;xk,i为用户k是否受控于第i档的标识量(1表示受控,0反之);ΔEk,n,i为用户k参与第i档DCC时在控制周期n内的节电量。

由于维持期空调耗电量与不实施DCC的情况相同,因而评估ΔEk,n,i时只需考虑停机期和制冷期2个时段里的空调电耗与不实施DCC情况的差异,计算公式为:

式中:εkCOP为用户k制冷机的COP值;rk.nnatual为用户k制冷机在时段n的自然占空比,其值在内置温差控制范围±1℃的条件下,由式(2)和式(3)得到自然停机和制冷时间后确定;Lkfan(ri)和Lkfan-set分别为用户k实施第i档DCC和不实施DCC时送风系统的小时平均负荷,计算方法见附录B。

式(8)等号右侧第1项为不实施DCC情况下,对应停机期和制冷期的时间内空调的耗电量;第2和第3项则分别为实施DCC情况下,用户k在第n个控制周期内停机期的风机耗电量和制冷期压缩机和风机耗电量。从式(8)可见,DCC的每一个控制周期中,压缩机强制停机又重启后在τk,non(ri)时间内压缩机按额定功率满负荷运行,此期间的压缩机用电负荷Qkcool/εkCOP大于不实施DCC时的小时平均负荷Qkcoolrk,nnatual/εkCOP,但由于压缩机停机的节电作用且制冷期τk,non(ri)较短,DCC整体上仍可能获得节电效益。

DCC控制策略模型的约束条件如下。

1)室温时变方程,即式(2)和式(3)。

2)停机期末室温的上限约束:

式中:Timax为第i档的室温上限值(见表1)。

3)为减少DCC对制冷机磨损的影响,计入制冷机连续启/停2次的最小时间间隔约束:

式中:τminoff和τminon分别为制冷机最小停机时间和最小开机时间,通常要求τminoff≥5min,τminon≥3min[17]。4)决策变量取值范围约束:

DCC策略模型中的决策变量包括各档的占空比ri(i取Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ)和用户k是否受控于第i档DCC的标识量xk,i。xk,i的设置使得模型具有资格审查的作用,能够剔除不适宜参与第i档DCC的用户。同时,式(13)和式(14)确保用户最多只能参与1档且必须是他们申报时表示愿意参加的那一档DCC。

式(7)至式(14)构成0-1混合整数规划问题,可采用遗传算法求解。

4 算例分析

本文以上海市某中央商务区为例,旨在检验所提出的DCC策略优化方法的合理性,并考察商务楼中央空调DCC的节能节电效益。

商务区中14栋楼的建筑和空调参数见表2,其中不同的外墙类型对应不同的窗墙比,全玻璃窗、带型窗、方窗的窗墙比分别为0.7,0.5,0.25。上海地区夏季异常高温日的典型气温、各时段的发电上网边际电价和10kV商业用户夏季季节性销售电价见附录C。计算所得各栋楼不实施DCC情况下10:00—18:00的自然占空比见附录D。为考察所述模型在对商务楼参与DCC资格审查中的合理性,算例中假设第1,2,3栋楼分别申报第Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ档,其余商务楼希望由电力公司决定其DCC档位。

4.1 分档方案及参与情况

实施3档DCC的优化结果如表3所示,3档DCC每0.5h制冷机停机时间分别为7.5,8.5,11.4min。对表3优化结果的分析如下。

1)第13栋楼虽愿意参与任何一档DCC,但优化结果是不受控制。这是因为该楼单位面积制冷量配置过小(单位面积制冷量0.1kW/m2,为所有楼中最低的),制冷期温降慢,难以在制冷期获得足够温降来保证停机期室温在舒适度范围内,故未通过资格审查。

2)申请特定档位的3栋楼中,第1和第2栋楼成功通过审核,按其申报的档位接受控制。第3栋楼申报了第Ⅲ档,但未通过审核,这是因为第3栋楼为方窗围护结构,窗体面积小、热惯性较大,同时冷冻水体积偏小,导致停机期温升较快而制冷期温降特别慢,难以在第Ⅲ档要求的短运行期内获得足够温降来使停机期室温保持在舒适度范围内。

上述分析体现了所提出的模型在DCC资格审查作用上的合理性。

4.2 节电效益分析

实际受控建筑共12栋,图2为这些建筑在不实施DCC和实施分档DCC情况下每0.5h的用电量。

由图2可见,DCC获得了显著的削峰和节电效益,且节电量随空调用电负荷的增大而增大。算例中,当日DCC产生的空调总节电量为10323kW·h,降幅8.4%;其中14:00—15:00的降幅最大,使得夏季日空调负荷峰值下降了1685kW,降幅10.5%。

注意到算例中的商务楼在建筑面积上兼顾了大、中、小型,外墙涵盖了全玻璃窗、带型窗、方窗3类,商务楼的单位面积空调制冷量和空调COP通常只在标准值上下小范围浮动。因此,本算例对14栋楼试分析的结果具有一定的代表性,即便推广到整个上海市或其他区域,在节电、削峰幅度的量级上有一定的参考意义。

4.3 控制期室温波动情况

图3为代表性用户的室温变化曲线。从图3中可见:第Ⅰ档用户室温波动范围最小、第Ⅲ档用户室温波动范围最大;第Ⅲ档用户13:00后的室温中值略呈上升之势,这是因为该档运行期最短,在夏季日午后高温作用下,运行期室温未能恢复到设置值24℃就进入了下一控制周期的停机期;但整体而言,3档用户的室温在整个DCC期间均在各自要求的舒适度范围内波动。

4.4 经济效益分析

按式(1)算得第Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ档DCC的补偿价依次为6.64,32.11,36.67元/h,进而算得电力公司实施分档DCC需支付的补偿费为3097.7元/d;同时算得因售电量减少而损失的电费为9531元/d,规避的购电费为6810元/d。

可见,系统容量短缺时实施DCC,不仅有助于维持供需平衡,而且由于避峰电价小于峰时发电边际上网电价,DCC补偿费小于规避的购电费,电力公司在经济上也是获益的。但是,若将DCC作为一种节电节能措施,则还需考虑电力公司实施DCC的售电损失。由于对商业用户的销售电价高于边际上网电价,势必导致补偿费、售电损失、购电费(负成本)之和为正(本例为5818元/d),须解决这部分成本如何弥补的问题(如考虑建立电力公司与用户间的某种节电效益分享机制)。

5 结语

本文提出商务楼中央空调DCC的市场运作模式,进而提出DCC策略优化模型。该模型的特点如下:①直接以占空比为决策变量,控制策略具有周期性控制特点;②在推导室温时变方程的基础上直接计入室温限值约束;③提出了分档DCC的思想,满足多种热舒适度的需求。

算例分析得出如下结论。

1)DCC可产生可观的节电和削峰效果,算例中商务楼空调负荷的削峰和节电幅度分别达到10.5%和8.4%。

2)DCC在削峰、节电的同时可保证室温的热舒适度需求,并且在本文所述模式下,可满足对应不同室温变化范围的分档热舒适度要求。

3)从经济效益来看,商务楼中央空调DCC较适于用做一种调峰措施,在用做节电措施时还需进一步探讨电力公司与用户间的节电效益分享机制。

商务空调机篇4

商务写字楼是指为商业类型的公司、企业、办事处等所提供的, 用于商务办公用的楼宇及配套设备、设施和场地, 是指以出租、出售、自用为目的的单元式办公场所。

近几年来, 变制冷剂流量多联分体式 (即VRV) 空调系统在商务写字楼中得到越来越广泛的应用。相比传统水系统中央空调, VRV系统中央空调室外机安装尽管比较简单, 但是仍然存在不少的问题, 如果不加以注意的话, 将严重影响空调的使用效果。

“恒力城”位处福州市五四路, 作为雄踞福州真正意义CBD核心五四路的地标性高端建筑集群, 以25万平方米高端住宅、写字楼、大型商业构筑福州大都会先锋典范。其中, 商务写字楼高度157米, 共40层。此写字楼采用变制冷剂流量多联分体式 (即VRV) 空调系统。

2 空调布置方式

本项目一~七层为商场, 除了一层大厅、电梯间、消防中心采用VRV空调系统, 其他均为水系统中央空调。九~四十层为写字楼, 写字楼每层分隔为四个区域, 分别采用2台12HP以及2台14HP空调控制。具体布置如下:

(1) 八层为避难层, 主要放置一层大厅、电梯间、消防中心以及九~十五层电梯间空调室外机;

(2) 九~二十三层的空调室外机放置在每层室外机机房内;

(3) 二十四层为避难层, 主要放置十六~三十三层电梯间及更衣间空调室外机;

(4) 三十四~四十层的空调室外机放置在大屋面及小屋面上。

3 避难层室外机布置

由于建筑物外墙采用玻璃幕墙石材干挂钢结构形式, 因尺寸不合适, 故室外机导风罩无法直接和玻璃幕墙上的开口相连接, 这样空调热风无法排出。为了不破坏建筑物外观, 在认真考察现场后, 参照发电机房的做法, 砌一个实体小室。在实体小室的墙上开洞, 和室外机导风罩相连接, 便于排空调热风。因为避难层和外面大气相通, 故空调冷风可以从避难层直接取。这就保证了在不破坏建筑物外观的情况下满足空调使用效果。具体如下:

(1) 平面布置图

( (22) ) FF--FF剖剖面面图图

(3) 避难层室外机安装位置需做水泥墩, 高度200mm, 基础具体做法如下:

(1) 采用大于或等于150#水泥砂浆;

(2) 先浇筑基础;

(3) 给基础上表面找平;

(4) 基础上表面不水平会产生不良后果, 对于基础上表面要求其水平度偏差不大于1/1000。

4 九~三十三层的空调室外机布置

九~三十三层的空调室外机原设计放置在24层避难层, 但是因为建筑预留的管道井过小, 同时避难层室外机致室内机的距离也太长, 可能导致空调制冷量衰减增加。经过和业主的多次协商, 最终业主同意每层横轴2-1及纵轴2-B以及横轴2-1及纵轴2-C这2个位置拿出来放置室外机。因为室外机房面积小且和办公室相连, 为了避免室外机运行噪音影响办公环境, 故采用以下做法:

(1) 平面布置图

(2) 西北侧室外机布置图

(3) 西南侧室外机布置图

(4) 室外机基础及导风罩做法

通过以上做法, 在经历夏季运行后, 空调使用效果良好, 同时不影响办公环境。

5 大屋面的空调室外机布置

因大屋面上放置冷却塔, 且冷却塔管路、消防管以及雨水管等错综复杂, 室外机无法安装。故为了节省空间, 就在冷却塔管路上方搭建一个2.8米高的钢结构平台放置空调室外机。这样不仅能满足空调使用效果, 同时还可以预留出走道及检修空间, 得到了业主的充分肯定。

另外, 大楼高度虽然高达157米, 但是因为大楼外延的玻璃幕墙比屋面高出12米, 故屋顶风力对空调室外机的运行影响可以忽略不计, 无需采取其他措施。

(1) 平面布置图

(2) 钢构平台基础的制作

(1) 基础表面需平整, 光洁;

(2) 制作钢结构基础时要注意焊接牢靠、基础放置外机底座的一面要平整;