大温差空调系统在贵州省某大型商业综合体应用

李理智

（贵阳市建筑设计院有限公司，贵州 贵阳 550000）

1 工程概况

图1 本项目实景

根据项目建筑特色分为A、B两大馆。A馆地上1-6层，均为百货、餐饮、娱乐的商业奥莱；B馆为地下4层，以运动、户外、潮牌为主，定位年轻时尚人群，并配有3000多车位的停车场。该项目用艺术雕塑、绿植花卉、喷泉广场等，打造艺术景致，让建筑更加温暖和有内涵。从POP到商品陈列都被艺术化，细节设计上增加了购物乐趣，更适合家庭休闲，将时尚购物休闲娱乐、教育、文化体验等完美结合，为顾客带来舒适良好的购物休闲娱乐感受。

由于该项目空调主机房位于地下停车库内，层高仅有3.9m，远低于空调机房及管道对层高的要求，空调主机房在地下室进行降板600mm处理，同时为了考虑减少空调管道对机房层高的占用。

2 大温差空调系统

2.1 大温差系统简介

常规空调系统冷冻水和冷却水进出水温设一般为5℃，大温差系统冷冻水一般进出水温差控制在6~10℃，冷却水温差一般控制在6~8℃。按循环水热量计算，Q=GCΔt，水比热C不变，为确保总冷热负荷不变，可以加减少循环水的流量G或者增大温差t来实现，降低了冷（却）水泵的循环流量，水泵的扬程也相应降低，整体循环水泵的能耗下降，但由于制冷机组蒸发侧温度降低，机组冷凝侧温度提高，空调机组效率会有些许的损失，根据多个项目的经验，大温差系统下的空调系统的能耗总体是低于常规温差系统的，因此很多大型项目的空调系统均运用了大温差空调系统[1]。

2.2 大温差系统带来空调主机房运行节能分析

通过某一具体空调系统的具体案例，不同循环水温差工况下的空调能耗情况，该案例为位于上海的一个酒店，空调制冷负荷为1800RT，夏季空调系统计算开启天数为150d，两种不同方案如下。

方案1有5℃温差，冷冻水温差7~12℃，冷却水温差32~37℃。

设备参数如下。

空调主机采用600RT离心机，3台，COP值为5.97。

为了促进水产养殖行业的健康发展，生产出更多绿色无污染的产品，在实际工作中，养殖户要在自动化养殖的基础上，融入环保理念，减少药物的应用。此外，还可以研发和使用绿色环保型药物，减少水产养殖中水体污染问题的发生，保证水体质量。目前，我国已经在绿色环保型药物的研究上取得了一定的成绩，这将会进一步推动水产养殖行业健康发展[2]。

冷冻泵的参数分别为G取360m3/h，3台，H取32m，P取55kW。

冷却泵的参数分别为G：1428m3/h，3台，H取28m，P取55kW。

方案2有8℃温差，冷冻水温差5~13℃，冷却水温差32~10℃。

设备参数如下。

空调主机采用600RT离心机，3台，COP值为5.97。

冷冻泵的参数为G：227m3/h，3台，H取32m，P取37kW。

冷却泵的参数分别为G：270m3/h，3台，H取28m，P取55kW。

利用软件对两个系统进行全年模拟运行计算，通过分析全年主机设备总的能耗，采用大温差以后，空调系统总能耗由4583MWh减少为4268MWh，节能6.9%。不同温差下空调系统能耗对比如图2所示。

图2 不同温差下空调系统能耗对比

从案例对比分析可知，大温差系统可以使得冷水机组承受较高的工况，降低整个空调系统的循环水泵及冷却塔的能耗，从而达到系统运行节能的目的。

2.3 大温差对空调设备的影响

（1）冷却塔：冷却水流量降低后，冷却水进水温度提高，提高冷却塔进水温度、尽量扩大温差，从常规的5℃变为8℃，可以降低水泵流量及扬程，可以降低初投资和冷却循环水泵的运行能耗，提高冷却塔的换热效率，冷却水系统的综合效率提高，同时流量降低后冷却水管路型号也可以相应降低，减少冷却水管路的造价。

（2）系统末端：冷冻水供回水温度的变化会影响空调机组及末端的效率。降低的冷水温度提高了表冷器换热和处理空气的对数温差，但表冷器的随着流量降低换热效率下降，综合考虑，由于对数温差提高的换热量的影响大于流量降低引起的换热量降低，末端表冷器的换热量会增加，现对比了不同温差下空调末端的制冷量。空调器制冷量变化如表1所示，风机盘管制冷量变化如表2所示。

表1 空调器制冷量变化

表2 风机盘管制冷量变化

3 计算参数

室外参数如表3所示。

表3 室外参数

室内参数如表4所示。

表4 室内参数

4 空调系统设计

整个项目各个区域共用制冷机房和锅炉房作为空调冷热源，整体空调面积约为10万平方，根据逐时空调负荷计算，最大空调总冷负荷值为96.636MW，冷负荷面积指标：141W/m2计算冬季总热负荷为8.31MW，热负荷面积指标：86W/m2。制冷机设置于地下二层，设置3台1200RT离心机，锅炉房设置于地下二层，设置3台2.8MW真空热水锅炉。空调水系统采用两管制系统，热水锅炉进出水温度为50/60℃提供空调用热水。空调冷冻水供回水温度为5/13℃。冷冻机房配置4台冷冻水一次循环泵（1台备用）、4台冷却水泵（1台备用）、4台一次热水循环泵（1台备用）；冷却塔3组6个模块，每个模块在标准温差下流量为450m3/h，冷却水进出温度为38℃/30℃，3台冷却塔设置在商场屋顶处，与制冷机搭配设置。锅炉烟囱经由锅炉房烟囱井高于屋顶10m排放，各锅炉烟囱独立设置。空调膨胀水采用全自动定压罐，对系统进行定压。主机侧空调水系统如图3所示。

图3 主机侧空调水系统

空调冷冻水水平方向采用同程系统，竖向方向采用异程式布置。各空调机组、新风机组冷冻水、热水出口设置动态平衡电动调节阀，风机盘管冷冻水、热水出口设置动态平衡电动两通阀。中央机房内冷冻机的电动机启动、控制柜安装位于空调制冷机房内，水泵启动、控制采用智能控制箱，变频泵智能控制箱含启动、变频、控制模块，定速泵智能控制箱含启动、控制模块，安装位于制冷机房内。空调水系统采用一次变流量系统，空调冷冻水、热水共用管路。供回水总管之间设压差旁通。冷冻水泵采用变频系统，空调负荷变化引起压力变化，调节水泵的转速实现流量调节，水泵流量根据系统实时负荷要求不断调整，实现降低能耗的目的。空调制冷机房布置如图4所示。

图4 空调制冷机房布置

5 空调通风自动控制要求

（1）除防排烟系统外，所有采暖、通风及空调设备均由自控系统控制及监测。自控系统采用直接数字控制（DDC）系统，并接入BMS系统。制冷机采用群控系统，并通过高阶接口接入BMS系统。

（2）冷水机组带有冷量计量装置，可以显示冷水机组系统的操作及运行状况，从而决定开关制冷机组台数以配合运行时的要求。

（3）冷冻水泵的运行频率由最不利末端供回水压差控制，但总流量不得低于运行的每台机组所需最小流量之和。在冷冻水供/回水主管上设置一套压差旁通阀组，当空调负荷变化使空调水系统的压力变化，通过压力传感器计算对比来控制空调电动阀组的开度，以旁通系统部分空调流量，确保冷水机组能正常运行。冷冻水泵和冷却水泵控制柜均采用配套全自动控制箱，包含启动、变频装置和控制模块。

（4）风机盘管设有一个盘管（冷冻、加热合用）。恒温器设置在回风管附近，按所选择的工况及室内温度，控制动态平衡电动两通阀开关，以保持所要求的空间温度。风机盘管与冷冻水、热水的管道系统相接，供冷季供冷和冬季供暖。

（5）空调处理机的回风管内设置温度感应器，以测量室温及按系统的操作工况，控制和调节冷冻兼采暖盘管的动态平衡电动调节阀，以保证达到要求的室内温度。两通调节阀应为常闭式并须与空调处理机的电动机的操作互相联锁。于空调处理机的新风进风口将设有常闭式电动风阀，风阀的开关应与空调处理机的电动机的操作互相联锁。新新风机组，夏季空调工况排风机低速运转，以对应最小新风量，过渡季节以最大新风量模式运行，排风机高速运转，送风机兼火灾时补风用，平时运行由楼宇自控系统监控，火灾时送风机和有关风阀等立即转入火灾控制状态，由消防控制室监控[2]。

（6）根据室外干球温度和焓值的设定值，联锁启闭冷、热供、回水主管上的电动阀以实行冬、夏季及过渡季节空调工况的自动切换。工况切换及相关阀门的启、闭状态应在控制中心显示。

6 结语

整个商业建筑单层面积超过2万m2，空调水系统利用建筑内多个小中庭绕圈敷设管道，在不增加造价的条件下实现分区域水平同程，整个空调系统运行近5年来均未出现水失调或冷暖不均。空调水系统采用双侧变流量大温差系统，循环水流量降低37.5%，降低冷冻泵及冷却泵的运行功耗近40%，较大节能运行费用，得到业主的好评。该项目竣工开业近5年了，有效平稳运行，有效带动和辐射了周边产业发展，提升贵阳是的商业文化氛围，对发展双龙临空经济区现代化商贸具有重要意义。