华师大盐城实验学校教师培训中心主被动空调系统设计.pdf

华师大盐城实验学校教师培训中心主被动空调系统设计徐疾陈俊罗汉新唐超权（东南大学建筑设计研究院有限公司，南京）摘要：华师大盐城实验学校教师培训中心通过设置分布式自然通风管腔、风帽、地道进风除湿等被动式技术措施强化自然通风效果；介绍了其空调季节以地源热泵为冷热源、地板辐射吊顶辐射等为末端的空调系统设计；通过数据采集，在满足室内空调舒适度的条件下，根据能耗最低原则，协同控制系统的运行。关键词：主被动设计；自然通风；空调系统；辐射供冷供热徐疾，男，年生，硕士研究生，高级工程师陈俊（通信作者）江苏省南京市四牌楼号东南大学建筑设计研究院有限公司 ：收稿日期：工程概况该项目位于江苏省盐城市，建筑占地 ，地上层，地下层。总建筑面积 ，建筑高度 。主要建筑功能：地下室为机动车库及设备用房，层为门厅、报告厅等，层为培训教室，层为培训宿舍。建设标准：绿建三星。本项目为科技部“十三五”重大研发计划项目“目标与效果导向的绿色建筑设计新方法及工具”示范工程和江苏省住建厅“绿色智慧建筑（新一代房屋）”研究课题示范项目。自然通风本项目地上各主要功能房间周围均设有与室外相通的分布式自然通风管腔，设于房间下部的进风百叶与进风管腔相连（如图所示），设于房间吊顶的排风百叶与排风管腔相连（如图所示）。在房间内形成下送上回的置换通风，最大限度地发挥热压的作用，同时更有效地排出室内产生的污染物，保持良好的空气品质。图分布式自然通风（进风）图分布式自然通风（排风）由热压通风的原理可知，其通风效果与进排风口的垂直高差和温差密切相关，高差、温差越大，热压通风效果越好。常规自然通风引入室外新风由开门或开窗实现，本项目室外新风在进入房间之前，先通过一段 的地下通道，同时在室外新风进室内的入口侧添加吸湿材料（如图所示），可以有效地利用土壤温度自调节特性对引入室内的室外空气进行预冷，采用通道内除湿技术降低空气湿度，有效提高室内的热舒适度；排风管腔上下贯通，并在其顶部设置强化自然通风的通风器（风帽），同时在风帽的周围设有太阳能光伏板，在太阳辐射的作用下，风帽周围空气温度升高，进一步强化风帽的通风效果。图地道风降温除湿原理图空调系统设计 冷热源设计本项目空调系统方案选择时，本着节能环保、绿色低碳的理念，充分利用可再生能源。在负荷计算、冷热源形式选择、空调形式、末端设备选择等各个环节充分挖掘节能潜力。门厅、培训教室、培训宿舍等采用辐射供冷供暖的方式，与常规对流供冷供暖系统相比，其供暖室内设计温度降低，供冷室内设计温度提高；其余空间室内设计参数参照 民用建筑供暖通风与空气调节设计规范 确定。空调系统夏季总冷负荷约为 ，冷负荷指标为 ，冬季总热负荷约为 ，热负荷指标为 。根据工程特点和建设方要求，本工程采用地源热泵系统提供空调冷热水。本工程选用台制冷量 、制热量 的螺杆式地源热泵机组夏季提供 空调制冷暖通空调 年第 卷增刊的空调供冷冷水，冬季提供 的空调供热热水。设置一个 的蓄冷蓄热水箱，作为、层住宿区夜间的冷热源，释冷通过板式换热器进行，冷侧进出口温度为，热侧进出口温度为 （夏季工况），换热量为。为保证地下层咖啡厅、层门厅、夹层阅览室低温地板辐射供冷的使用要求，设置台 的板式换热器，冷侧进出口温度为 ，热侧进出口温度为 （夏季工况）。空调水系统设计空调侧水系统采用双管系统，空调侧水循环泵两用一备设置，采用变频控制；空调末端设电动水阀，供回水干管设压差旁通阀保证热泵机组侧最小水流量；空调侧水系统采用自动补水排气定压装置补水定压。地埋管侧换热系统冬季吸热量约为 ，夏季散热量约为 。根据地埋管换热器热响应测试报告，双管地埋管换热器冬季单位井深吸热量 ，夏季单位井深散热量 ；按冬季吸热量计算埋管井深总长度为 ，夏季按台机组散热量计算埋管井深总长度为 ，单口井深按 有效长度考虑，考虑钻孔的成功率，取 安全系数，本工程需钻孔约 口。地埋管侧水系统采用两管制，循环泵两用一备设置；地埋管侧水系统机组供回水总管间设置压差旁通控制，根据供回水压差旁通一部分水量，保证季节转换及通过机组、地埋管换热器的水流量在系统允许范围。地埋管侧水系统采用自动补水排气定压装置补水定压。低温地板辐射供冷要求进出水温度为 ，设置台 的板式换热器，二次侧采用两管制，循环泵按一用一备设置，采用自动补水排气定压装置补水定压。空调末端设计层大报告厅采用全空气低速风道空调系统，送风末端采用座椅送风柱，上送下回；设置机械排风系统，空调季、过渡季排风通过转速控制。大报告厅等设置空气质量（浓度）监控系统，根据室内 浓度控制机组变新风量运行。层培训教室、宿舍等采用直冷式辐射天花板新风系统。新风的主要作用是除湿和排除室内的，新风机组采用排管深度除湿机组。区域新风量根据区域（或相对湿度）传感器，实现自动控制。各个区域的 浓度（或相对湿度）增减时，新风机的挡位自动升降，以控制环境空气品质。新风控制器和水量控制器联动。辐射天花板夏季供回水温度为，冬季供回水温度为 。地下层咖啡厅、层门厅、夹层阅览室设置低温地板辐射供暖供冷系统全空气上送风空调系统。低温地板辐射供冷供回水温度为 ，低温地板辐射供暖供回水温度为 。系统控制）根据室内设计参数设置主要功能房间的温湿度阈值，同时分时段采集室外环境参数（温度、湿度、空气比焓、风力等），调整分布式自然通风管腔的进排风百叶（电动）及空调系统的开启状态。并且在运行过程中，适时采集室内外空气的参数，以模糊控制策略优化主被动系统切换的控制策略。）夏季辐射供冷区域需特别关注防结露问题，在辐射供冷区域设置温度传感器和湿度传感器控制系统供水温度，每组盘管分别设置防结露控制器，探测地面温度，当其接近空气露点温度时，关闭地板辐射供冷盘管电控阀门，避免地面结露。）建筑设备监控系统与培训管理系统对接，根据学员入住和培训流程，适时调节室内空调设定参数，开关该区域空调末端。空调设计主要特点）主要功能房间周围设置分布式自然通风管腔，通过设置风帽、地道进风除湿等技术措施强化自然通风效果，延长过渡季节自然通风的使用时间，降低全年空调能耗。）门厅、培训教室、培训宿舍等采用辐射供冷供暖的方式，新风采用深度除湿机组，承担室内所有湿负荷和部分显热负荷，辐射板盘管仅承担室内显热负荷，有效降低室内温度竖直梯度，提高室内舒适度。）大报告厅采用全空气低速风道空调系统，下送上回，顶部设置排风系统，有效降低灯光等散热对空调系统的影响，观众区域温湿度分布更加均匀，空气品质更好，同时节省设备投资及运行费用。）选用地源热泵系统作为该项目冷热源，主机 为 ，为。设置个 的蓄冷蓄热水箱，作为、层住宿区夜间的冷热源。参考文献：邹立君，张彤被动式气候调节腔层的设计研发与应用 以华师 大 盐 城 实 验 学 校 教 师 培 训 中 心 为 例建筑技艺，（）：邓孟仁，郭昊栩，熊胜洋建筑腔体对室内风环境的影响及模拟分析华南理工大学学报（自然科学版），（）：马晓慧辐射供冷供暖换热特性及其在高大空间空调应用研究南京：东南大学，程思远高大空间复核地板辐射供冷下送风空调系统能耗研究南京：东南大学，中国建筑科学研究院民用建筑供暖通风与空气调节设计规范：北京：中国建筑工业出版社，：中国建筑科学研究院辐射供暖供冷技术规程：北京：中国建筑工业出版社，：于航，邓育涌，孙斌，等温度分层型水蓄冷罐的仿真研究能源技术，（）：，郭凤鸣暖通空调系统在被动式建筑中的应用中国住宅设施，（）：姚润明，喻伟，王晗，等长江流域建筑供暖空调解决方案 和 相 应 系 统 重 点 项 目 研 究 暖 通 空 调，（）：苏亚欣，柳仲宝太阳能烟囱自然通风的一维稳态模型土木建筑与环境工程，（）：暖通空调 年第 卷增刊 空调制冷