办公楼节能环保设计

杨守胜 上海拜耳技术工程有限公司 上海化学工业区目华路F3地块 201507

办公楼节能环保设计

杨守胜 上海拜耳技术工程有限公司 上海化学工业区目华路F3地块 201507

随着社会经济的迅速发展,能源问题也越发的迫切。倡导“低碳生态、科技节能”的建筑思想已经引起了人们的高度重视,在保证用电质量和用电安全的情况下,节约电能、降低能耗、提高经济效益,是当前急需解决的问题。笔者介绍了一个办公楼在设计过程中采用地源热泵系统、热水供应系统、LED 照明灯具、太阳能光伏并网发电技术,实现零碳排放目标。

地热源；太阳能；照明；节能设计；零碳排放

1 概况

青岛在建外资化工项目，按业主要求，对位于厂区西南边的一幢建筑面积为1200平方米的二层办公建筑，推行环保节能设计，力争做到二氧化碳零排放。该建筑主要包含敞开的办公室、独立办公间、实验室、淋浴房、收发室、会议室等。

1.1 建筑物总体概况

1.2 设计能耗指标

2 设计过程

2.1 空调系统方案设计

地源热泵是利用了地球土壤所储藏的太阳能资源作为冷热源，进行能量转换的冷暖空调系统。地表土壤和水体不仅是一个巨大的太阳能集热器，而且是一个巨大的动态能量平衡系统，地表的土壤和水体自然地保持能量接受和发散相对的均衡。地源热泵中央空调系统是一种从地下土壤资源中提取热量的高效、节能、环保、再生的供热（冷）系统。该系统是成熟的热泵技术、暖通空调技术配套地质勘察技术于一体，在相对稳定的土壤温度下高效、稳定、经济的运行。地源热泵中央空调系统是由末端（室内空气处理末端等）系统、地源热泵系统和地下埋管系统三部分组成。为用户供热时，地源热泵系统从地温中提取低品位热能，通过电能驱动的地温热泵中央空调主机（热泵）“泵”送到高温热源，以满足用户供热需求。为用户供冷时，地源热泵系统将用户室内的余热通过地源热泵主机（制冷）转移到地温中，以满足用户制冷需求。

下图为地源热泵系统原理框图（图1）。

图中，地埋管系统回水管中的循环水通过循环水泵进入机组并进行能量提取后进入地埋管进水管。机组提取地埋管系统循环水的低位能量并将其聚变为高位能量，然后输送给冷暖水循环系统(用户末端)。整个系统仅消耗电能，无任何污染。由于地埋管系统循环水循环使用无损耗也不提取地下水，因此也不会造成地层沉降。

设计选用一台（E M ）HRHH0512制冷量/制热量：161.7/166.0Kw ；

输入功率(冷/热): 36.0/44.4Kw

制冷工况：空调进出水温度12/7℃，冷凝器侧进出水温度30/35℃

制热工况：空调进出水温度40/45℃，蒸发器侧进出水温度12/7℃

室内空调系统参照国家规范设计，使用风机盘管侧送风或顶送风。

室外利用土壤为冷热源，采取垂直地埋管方式，地下换热器选用垂直换热器。地埋管孔取深60m，孔距6m，垂直管DN32，孔径110mm，HDPE100聚乙烯管阵分布。

图1

2.2 热水供应

设计要求为员工提供日常洗浴用热水，要求定时供水，定时增压补水，用水时间为1小时，每天供应40℃以上热水7吨设。设计考虑使用太阳能热水器。太阳能系统安装在浴室楼顶，水箱放在屋面上，控制系统拟放在二楼楼梯间边设备间内，水箱淋浴龙头高度差约2米，共有12个龙头。

实际采用皇明公司JPS-30TX21-33°型三高集热站、CMS智控系统（包括传感器）、水箱等主要设备；在屋面安装JPH-50TT18-33°型三高集热站14组型，总集热面积为106.4m2，采用1个7吨水箱。在不低于年日均辐照量Jt＝13325KJ/m2，太阳保证为0.55的条件下，分别能提供温升32℃（18℃～50℃）的热水7吨，不足部分以及在太阳辐照不好时由辅助电加热系统保证终端用水需求。自动上下水、温差循环、定时管路增压、防冻循环与加热、高温断续循环等智能控制功能由皇明公司配套。

2.3 照明

严格按照《建筑照明设计标准>>(GB50034—2004)，执行绿色照明理念，设计时选用库柏公司生产的LED高效节能灯，采用就地控制与区域控制相结合的技术，实际照明功率密度验算值为：办公室与实验室为7.5W/m2，其他区域为3.5W/m2。

2.4 太阳能光伏发电系统设计

按照由于业主提出零碳排放设计要求，设计时考虑安装一套60KW太阳能光伏发电系统。系统原理图及原理如图2。

白天系统自动监测太阳能电池板阵列电压，达到设定值时，并网发电系统自动启动运行；并网逆变器将太阳能电池阵列所提供的直流电转换为与系统并网接点电气特性一致的交流电给负荷使用，在没有太阳照射下或夜晚时，系统监测到太阳能电池阵列的输出在设定值以下时，并网发电系统自动停止运行，负载改由市电提供电力。60KW太阳能并网发电系统发电量推算如图3。

3 总结

该办公楼通过在设计阶段采用先进的地热泵空调系统、太阳能热水供应系统、太阳能光伏发电系统等先进技术，同时选用高效节能环保灯具，绿色环保外墙材料等高新技术产品，密切联合克莱门特中央空调、皇明太阳能、日本京瓷太阳能等高新技术企业，力争实现其零碳排放目的。目前该项目已完成大部分设计工作，土建施工已全面展开，具体能耗指标与技术性能评价待项目最终完成后进行。

图2

图3

[1]江亿主编.超低能耗建筑技术及应用.中国建筑工业出版社. 2005.3

[2]徐春霞主编 .建筑节能和环保应用技术.中国电力出版社. 2006.8

[3]建筑照明设计标准. GB50034-2004

[4]公共建筑节能设计标准.GB50189-2005

[5]克莱门特中央空调、皇明太阳能、日本京瓷太阳能等公司产品说明书

With the rapid development of the society and economy, energy problem is becoming much more urgent. The construction idea of "low-carbon ecology and energy-saving technology" has been highly paid attention to.Under the condition to keep the electricity quality and safety,it is urgent to reach the goals to conserve energy,lower power consumption and enhance economic efficiency.The paper did some research on the an office building’s design with the technology of geothermal heat pump system ,hot water supply system, LED lighting & grid-connected photovoltaic system, to carry out the goal of zero carbon dioxide release.

Geothermal heat resource；solar energy；lighting；energy saving design；zero carbon dioxide release

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.005.008

杨守胜，男，1995年毕业于武汉纺织工学院工业电气自动化专业，国家注册电气工程师，主要从事电气设计与施工管理工作。