南京江宁市民中心空调设计

夏俊 刘大伟

1 江苏省建筑设计研究院有限公司

2 南京长江都市建筑设计有限公司

1 工程概况

南京市江宁市民中心是国家三星级绿色公共建筑、国家和江苏省绿色建筑示范工程，为集办公、文化活动等为一体的商业综合楼，总建筑面积约59407.3 m2，地上5 层，地下2 层，建筑高度为31.04 m。建筑平面大致分为A、B、C 三块区域，其中：A 区域主要功能为行政办公中心。B 区域主要功能为音乐厅和青少年服务大厅。C 区域主要功能为文化活动中心。具体平面划分示意图见图1。

图1 平面功能示意图

2 空调系统

2.1 空调负荷

根据鸿业暖通负荷计算软件，本工程计算总冷负荷为5159 kW，计算总热负荷为3350 kW。其中：A 区域计算冷负荷2300 kW，计算总热负荷1460 kW。B 区域计算冷负荷859 kW，计算热负荷490 kW。C 区域计算冷负荷为5159 kW，计算热负荷3350 kW。

2.2 空调冷热源

本项目位于夏热冬冷地区，场地紧邻外秦淮河，水系系统发达，根据相应的地质勘探报告，适合采用地源热泵技术[1]。夏季地埋管按双U 埋管取热量67 W/m 计算，可设置的总井数为337 口，有效井深100 m，总的最大换热量约2257 kW。可采用地源热泵承担部分空调冷热负荷。

三大功能区域空调特点不同，使用要求不一，因此设计分区域分别采用不同的冷热源形式。

A 区行政办公中心：共5 层，主要功能为办公室，使用率高，空调需要长期运行，耗能多，采用地埋管地源热泵水冷螺杆式机组+水冷螺杆式机组，充分利用了土壤中的能量为建筑物提供冷热源。

该区域夏季空调冷负荷2000 kW，冬季空调热负荷1400 kW。根据冬季热负荷，地质勘探报告和场地可敷设地埋管的情况，核算地埋管换热器数量，采用地埋管地源热泵系统完全满足冬季空调热源热量要求。冷热源系统配置2 台地源热泵水冷螺杆式机组加1 台水冷螺杆螺杆式机组，对应于水冷螺杆式机组选用1冷却塔，相应配置3 台地源循环水泵（2 用1 备），2 台冷却塔循环水泵（1 用1 备），4 台冷冻水循环水泵（3用1 备），以及系统其他相关设备。冷水机组及水泵设置在地下一层的冷冻机房内，冷却塔设置在屋顶。冷却塔同时作为保证地埋管换热系统总释热量与总取热量基本平衡的辅助措施。

图2 冷热源系统图

地源热泵水冷螺杆式机组单台供热量886 kW，制冷量778 kW。水冷螺杆式机组制冷量757 kW。系统冬季总供热量1772 kW，供回水温度45 ℃/40 ℃。夏季总制冷量2313 kW，供回水温度7/12 ℃。具体的冷热源系统图如图2。

B 区音乐厅采用独立的直接蒸发式风冷热泵（整体式）作为冷热源，机组设置在屋面。青少年服务大厅采用直接蒸发式风冷热泵作为冷热源，室外机设在屋顶，室内机设置于空调机房内。

C 区文化活动中心各房间使用时间不一，使用率相对较低，采用变频一拖多冷剂直接蒸发空调系统。系统分区域设置，各房间根据需要开启空调，相对独立，互不影响，室外机设置在屋面。顶层挑高的报告厅偶尔使用，单独采用屋顶式热回收型风冷热泵一体机组，充分利用排风中的能量加热或冷却新风。

2.3 空调风系统

青少年服务大厅、音乐厅、市民客厅等大空间采用全空气低速风道送风空调方式，其中：音乐厅观众席采用座椅下送上回的气流组织形式，舞台采用侧送风与下送风结合的方式。市民客厅采用地面送风与局部喷口侧送风结合的方式。

音乐厅入口大厅采用二次回风空调系统，空调处理机组设加湿功能段，有利于创造舒适的室内环境。

办公等小空间采用风机盘管或多联机室内机加新风的空调方式。

2.4 空调水系统

本工程空调水系统采用双管制变流量一级泵系统。水平同程，立管异程，异程系统设置平衡阀。采用高位膨胀水箱实现定压和系统补水，膨胀水箱设置在屋顶。空调冷水系统和冷却水系统均设水处理系统，减缓设备及管道壁面的结垢锈蚀并对水系统起到杀菌除菌作用。空调系统的补水管上均设倒流防止器和流量表。

空调机组、新风机组的回水支管上设置电动调节阀，通过调整供水量来控制房间温湿度、送风温湿度。风机盘管空调回水管上配设电动二通阀，由房间回风温度控制器控制电动二通阀的启闭。

2.5 新风、排风及热回收系统

全空气系统的新风管和新风百叶均考虑能满足过渡季节加大新风量的运行模式。深秋和初春季节，甚至可做到采用空调全新风运行，不用启动空调水系统，就能满足室内舒适度的要求。

活动中心大厅，市民客厅及政务大厅至屋面通过中庭进行排风，中庭上部设置排烟兼排风风机。过渡季开启排风机，加大排除中庭上部热空气，提高室内新风供应量，既节能又提高室内舒适度。

文化活动中心办公室新风系统，分区域在屋面设置新风、排风热回收机组，回收排风中的冷、热量处理新风。

3 自控设计要求

本工程空调通风工程设置直接数字控制系统，内容包括参数检测，参数与设备状态显示，自动调节与控制，工况自动转换，能量计量以及中央监控与管理以及远传功能。各子系统范围包括空气调节系统、通风系统，以及冷、热源系统。纳入DDC 控制系统的空调通风设备不仅能在控制中心启停，还要求能就地启停并能切断电源进行检修。

1）冷热源自动控制包括：根据系统冷、热量的瞬时值和累计值进行监测，并优化控制运行台数。机组、水泵、冷却塔等设备连锁启停。供、回水温度及压差进行控制或监测。设备运行状态进行监测及故障报警。每台冷水机组出口设置电动碟阀，并与对应的机组和水泵连锁开闭。

2）冷却水系统自动控制包括：冷水机组运行时，冷却水最低回水温度的控制。冷却塔风机的运行台数控制或风机调速控制。采用冷却塔供应空气调节冷水时的供水温度控制。

3）空气调节风系统自动控制包括：房间温湿度监测和控制。全空气系统新风采用变新风比焓值控制方式。全空气空调机组风量大于5000 m3/h 时，风机做变频控制。设备运行状态的监测及故障报警。过滤器超压报警或显示。

4）组合式空调末端装置均设置电动调节阀，风机盘管空调回水管上配设电动二通阀，供回水总管之间设置旁通管及由压差控制的旁通阀。

5）中庭的大风量的排风兼排烟风机做变频控制。

4 绿色节能措施

1）空调冷热源主要部分采用地埋管地源热泵系统，属于可再生能源应用，系统运行能效高，有效节省运行费用。

2）音乐厅观众席采用座椅下送风，市民客厅采用地面送风与局部喷口侧送风结合的方式，空调送风优先送至人员活动区，保证人员舒适度的同时降低了整个空间的空调耗能。

3）可调新、排风比和排风热回收措施：采用全空气空调系统的区域，同时设置排风机，过渡季节可以通过加大新风量降低空调能耗。行政办公中心、音乐厅、多功能厅、办公等部位采用排风热回收技术，充分利用排风中的能量加热或冷却新风。大型空调机组配置风量变频装置，实现恒温变风量节能控制。

4）采用一级泵变水量空调水系统：空调末端设备设置电动调节阀或电动二通阀，冷热源机房供回水管之间设压差旁通控制器，测量供回水之间的压差、调节旁通阀的开度。空调自动控制系统根据供回水总管的温度、流量信号，计算系统的实际空调负荷，并控制冷水机组及其配用的空调水泵（变频）的运行台数和运行组合。空调自动控制系统累计每台冷水机组、空调水泵的运行时间，并控制冷水机组和空调水泵均衡运行。

5）能耗独立分项计量：冷水机组总供水管上设能量计量装置、设置燃气计量装置（均具有远传功能）。空调水系统及冷却塔补水总管设置水流量计量装置。分、集水器各个支路设置能量计量装置。多联机设置智能化管理系统对空调进行配套管理，实时读取每一台空调室内机一系列工作参数，根据每台室内机的实际使用比例摊分室外机耗电量来实现分户计量，协助进行节能管理。

5 总结

南京江宁市民中心作为江宁区地标性建筑，顺应绿色建筑的时代潮流，响应十八大报告关于美丽中国中绿色发展、循环发展、低碳发展的号召，采用地源热泵作为部分冷热源，座椅下送风和局部地面送风以及各种节能措施，后期运行的空调能耗数据与常规空调系统相比节能达到30%左右，基本达到设计的预期。