精 品[精品]00124 浙江电力生产调度大楼空调设计.doc

2011精品浙江电力生产调度大楼空调系统设计浙江大学建筑设计研究院 杨 毅 丁 德 胡吉士 李浩军提要 综合介绍浙江省电力生产调度大楼的空调系统概况及设计要点，并提供了项目的经济性指标和控制策略，可作为类似项目工程设计的参考。关键词 设计 冰蓄冷 低温送风 1 工程概况 浙江省电力生产调度大楼位于杭州市黄龙路与西溪路的交叉口的东南侧，用地面积13200m2，总建筑面积84724m2，建筑高度65.4m，地下3层，地上14层。地下3层和地下2层主要为汽车库、自行车库、水泵房及蓄热罐间等；地下1层层高5.7m，为餐厅、厨房、空调蓄冷蓄热机房；1层至4层为公共服务部分，5层至14层为办公区域，其中北侧全部为生产调度专业用房。1层层高5.1m，2层至14层层高为4.2m。 2 空调设计特点随着国民经济的高速发展，电力需求越来越大，而且白天和夜晚的电力负荷峰谷差也越来越大，降低峰谷差是提高电厂发电效率的有效途径，为此浙江电力公司及相关部门出台了鼓励电力移峰填谷的相关政策，其中鼓励在民用建筑中采用冰蓄冷和电锅炉蓄热技术，并给予了相关优惠措施和电价政策。作为冰蓄冷和电锅炉蓄热技术的推行单位，浙江电力生产调度大楼势必在空调冷热源设计方面考虑采用这项技术，依据这一前提，本工程空调设计具有以下特点，可概括为；（1）利用了具有电力“移峰填谷”功能的冰蓄冷和水蓄热空调冷热源技术；（2）一次泵变频、大温差供回水技术；（3）低温送风技术；（4）变静压控制的变风量空调技术；（5）CO2控制技术等。在本工程设计中，多处应用了国内外最新的设计方法和技术，在计算中着重考虑了蓄冰量和蓄热量的计算、供回水温度的确定、低温送风温度的设定和校核、各系统空调箱复核计算、变风量末端的计算，并着重于空调的调试工作。实践证明，本工程空调设计先进的、可靠的，为相关空调设计技术的发展和创新提供了宝贵的经验。大楼除在空调系统设计中充分考虑到节能技术外，建筑围护结构、电气、照明等方面也采用了大量的绿色节能技术。经过专业检测认为本幢建筑综合节能率可以达到65%。3 空调设计参数及空调冷热负荷室外计算参数：（参见杭州地区气象参数）室内设计参数（表1）：表1房间名称夏 季冬 季新风m3/hp噪声dB(A)温度相对湿度%温度相对湿度%办公24283050182040503550会议24283050182040503550活动室24283050182040503550包厢24283065182040653055大餐厅24283065182040652055门厅、休息厅24283050182040502055五、十一层工艺机房213406521340655055其它工艺机房21254065212540655055注：所有工艺机房空调室内设计参数均由工艺机房设计单位提供。空调冷热负荷：采用HDY-SMAD软件进行计算，并采用DEST软件进行全年模拟计算复核。夏季设计日总冷负荷为100607kWh，尖峰冷负荷为8561kW，指标101W/m2；夏季夜间基载尖峰冷负荷为1185kW。冬季设计日总热负荷为58526kWh，尖峰热负荷为5605KW，指标66W/m2。冬季空调尖峰冷负荷为598kW。4 空调冷热源设计及主要设备选择本工程采用冰蓄冷及电锅炉水蓄热作为整幢建筑的空调冷热源。具体参见下图和相关图片。空调冷源设有2台额定制冷量分别为2622kW的双工况水冷离心式机组和1台额定制冷量为1437kW单工况水冷螺杆式机组，其中螺杆机组作为基载主机，全楼总蓄冷量为7610USRTh。另外，设有3台制热量为900kW的电锅炉作为蓄热和供热热源，总蓄热水量为480吨。为满足建筑功能要求，充分利用蓄冷空调冷源的优势，空调水系统采用一次泵、变频、大温差、四管制、异程系统。其中：主机与10台蓄冰量为761RTh的蓄冰槽联合供冷时，乙二醇侧供回溶液温度为2.5/10.5，冷冻水侧供回水温度为3.5/13.5，温差10。10个48吨的蓄热水槽与电锅炉联合供热，板式换热器一次测供回水温度为85/55，二次侧供回水温度55/45。冬季基载主机供冷时，基载主机冷却水温度控制在13以上，以保证主机的正常运行。整幢建筑空调水系统根据功能和分区不同分为北区工艺机房部分、中部和东部办公部分、地下室部分等四个子系统，其中北区工艺机房部分房间需要常年供冷，均设置独立的变风量空调系统（VAV系统）。其余部分根据区块功能不同分别设置VAV空调系统，全楼的空调由67套VAV系统承担。5 蓄能空调系统冷热源的设计及计算分析5.1 冰蓄冷空调主机计算分析的原则是在设计工况下保持二次水的供水温度为3.5，一次乙二醇进板换温度为2.5。见空调制冷系统流程示意图。空调逐时冷负荷如下表：时间0:001:002:003:004:005:006:007:008:009:0010:0011:00总空调计算冷负荷（USRT）294 300 302 306 307 309 311 327 1901 1844 1904 2028 时间12:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:0022:0023:00总空调计算冷负荷（USRT）2150 2136 2061 2076 2081 2163 2434 498 488 480 475 337 蓄冰系统 蓄热电锅炉 蓄热水槽5.2 二次侧基载主机在3.5时供冷量（CLQ2）约为1286kW365USRT。一次乙二醇侧需提供冷量CLQ1=CLQ-CLQ2 （5-1）CLQ1：一次乙二醇侧需提供冷量，USRT；CLQ：总冷负荷（考虑5%冷损失），USRT；CLQ2：二次侧基载主机提供冷量，USRT；一次乙二醇侧在设计工况下考虑主机优先。并满足下列关系：CLQ12=CLQ1-CLQ11 （5-2）CLQ1：一次乙二醇侧需提供冷量，USRT；CLQ11：双工况水冷离心式机组提供冷量，USRT；CLQ12：融冰提供冷量，USRT；需要引起注意的是，双工况水冷离心式机组提供冷量CLQ11与机组的乙二醇出液温度相关。随着乙二醇出液温度越低，其供冷量越小，即机组效率越低。因此需要根据流量、温度与冷量的关系反复迭代，直至计算出各时段满足要求的主机出入口温度与相应制冷量。同理，对蓄冰过程也需要根据流量、温度与冷量的关系反复迭代，直至计算出各时段满足要求的主机出入口温度与相应制冷量。5.3 根据式5-2计算的融冰提供冷量与逐时的剩冰量关系，调整主机运行台数控制融冰率在25%以下。下表是该工程冰蓄冷空调主机计算分析结果：时间0:001:002:003:004:005:006:007:008:009:0010:0011:0012:00计算冷负荷*1.05 (USRT)309 315 317 321 323 324 327 344 1996 1936 1999 2129 2257 基载主机供冷(USRT)3653653653653653653653650000365一次侧承担冷负荷(USRT)1996 1936 1999 2129 1892 双工况主机供冷(USRT)1372 1367 1373 1385 1397 融冰量(USRT)0 0 0 0 0 0 0 0 624 569 627 744 495 剩冰量(USRT)76106986 6417 5790 5046 融冰率(%)8.2 8.1 9.8 12.8 9.8 板换温差()4.6 4.5 4.6 4.9 5.2 板换进水()2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 板换出水/主机进水T()7.1 7.0 7.1 7.4 7.7 主机出水T/冰槽进水T()4.3 4.2 4.4 4.6 4.9 主机运行策略基载主机开开开开开开开开关关关关开双工况主机制冰制冰制冰制冰制冰制冰制冰制冰供冷供冷供冷供冷供冷时间13:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:0022:0023:00累计值计算冷负荷*1.05 (USRT)2243 2164 2180 2185 2271 2556523 512 504 499 354 28606基载主机供冷(USRT)3653653653653653653653653653653657300 一次侧承担冷负荷(USRT)1878 1799 1815 1820 1906 1909 158 147 139 134 0 21657双工况主机供冷(USRT)1396 1388 1390 1390 1399 1399 15256融冰量(USRT)482 411 425 429 507 510 158 147 139 134 0 6401剩冰量(USRT)4552 4070 3659 3234 2804 2297 1787 1629 1482 1342 1208 融冰率(%)10.6 10.1 11.6 13.3 18.1 22.2 8.8 9.1 9.4 10.0 板换温差()5.2 5.0 5.1 5.1 5.3 5.3 7.2 7.1 7.0 6.9 板换进水()2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 板换出水/主机进水T()7.7 7.5 7.6 7.6 7.8 7.8 9.7 9.6 9.5 9.4 主机出水T/冰槽进水T()4.9 4.7 4.7 4.7 4.9 4.9 9.7 9.6 9.5 9.4 主机运行策略基载主机开开开开开开开开开开开双工况主机供冷供冷供冷供冷供冷供冷关关关关制冰5.4 对于蓄热工况分析与蓄冷工况类似，在此不再赘述。6 低温送风变风量系统的设计及计算分析6.1 由于本项目中采用低温送风系统，调整室内设计参数，室内相对湿度设定35%左右，使其送风机器露点温度在7.5左右。送风量G=Q/（ho-hn）G：送风量；Q：冷负荷；ho：送风焓值；hn：室内焓值。6.2 对于该系统房间内采用变风量末端，变风量末端一次风量G=Q/(ho-hn)G：房间送风量；Q： 房间冷负荷；ho：送风焓值；hn：房间室内焓值。由于采用低温送风系统，需考虑室内风口防结露的混风温度。送风温度7.5，房间温度26，相对湿度35%，露点温度9.37。风口送风温度以高于露点温度12左右计算，取值11。计算混合比7.5*1+（x-1）*26=11*x，解方程x=1.23。即低温送风的风口必须具备1：0.25诱导比或串联风机二次回风量至少在25%一次风量以上。此外，需要利用系统各房间实际新风量与一次风送风量比值计算得出的新风比最大值作为关键分区新风比F，对系统新风比X作修正，修正后新风比Y=X/（1+X-F）。修正后新风比对空调箱供冷量产生附加，附加后空调箱供冷量为Q+=Q+（Y-X）* G*（hw- hn）Q+：附加后空调箱供冷量；Q：计算冷负荷；Y：修正后系统新风比；X：修正前系统新风比；F：关键分区新风比。6.3 低温送风系统的风管温升对系统风量影响较大。本项目对风管保温作加厚处理，并对风管温升做计算。Tc=Tr（y-1）+2Ta/（y+1）y=2.01*Acs*v*/（U*P*Lduct）Tc：离开风管管段空气温度；Tr：进入风管管段空气温度；Ta：风管管段周围空气温度，取30；Acs：风管截面积；v：风管内风速；：风管内密度；U：风管内总传热系数，忽略管壁热阻，取保温材料传热系数，本项目中保温材料导热系数0.032W/（m*K），厚度50mm，U=0.64W/（m2*K）；P：保冷后风管周长；Lduc：风管长；下表为其中某一系统风管温升计算表：管段编号风量L管长计算风管高度计算风管宽度实际风管净高H实际风管净宽W风管面积ACS风速传热系数K外周长y温度CMPHmmmmmmmmmmm2m/sW/（m2*K)mmk-12-1主管14056160 400 157.5397.562606.256.23 0.64 1510.0170.19 8.47 28103.8250 500 247.5497.5123131.256.34 0.64 1890.0 429.39 8.22 59898250 1000 2479972462596.76 0.64 2888.0 284.48 8.11 91688320 1000 3179973160498.06 0.64 3028.0 415.35 7.96 1311110.8320 1250 316.61246.6394673.569.23 0.64 3526.4 377.80 7.85 142593.4400 1250 396.61246.6494401.568.01 0.64 3686.4 1248.527.74 145396.05400 1250 396.61246.6494401.568.17 0.64 3686.4 715.42 7.70 158454400 1250 396.61246.6494401.568.90 0.64 3686.4 1179.287.64 同样，风管温升引起的空调箱供冷量附加亦叠加至空调箱中。7 空调系统的控制策略空调系统控制策略是根据本工程空调系统的特点来确定的，主要设计有以下几块内容：(1) 变风量系统采用变静压变风量空调控制策略，将每层根据建筑自然分区和功能分区，划分成若干个功能相对一致的区域，控制每个系统的VAV-BOX数量，采用静压值再设的变静压变风量控制策略；(2) 结合