双工况制冷机组原理(双工况冷水机组原理)

　　圣名国际商贸城一期-C3馆

　　建筑类型：商场

　　建筑面积/m2：30 214

　　总冷负荷/kW：5 766

　　参赛单位：重庆源道建筑规划设计有限公司

　　参赛人员：穆伟杰、丁豪、韩光洁、柴盼、王旭东

　　1 项目概况

　　圣名国际商贸城一期工程位于重庆市渝北区两路组团G标准分区，地处两江新区（为继上海浦东、天津滨海之后第三个国家级经济新区）核心，是重庆市渝北区“十大重点工程”。该项目一期工程总建设用地面积58 417.0 m2，总建筑面积约326 307.1 m2（地上175 250.32 m2、地下151 056.78 m2）。其中，圣名国际商贸城一期-C3馆，商业区域建筑面积约36 577 m2。建筑性质属一类高层公共建筑。

　　2 经济性分析

　　圣名国际商贸城一期-C3馆集中空调系统，根据空调冷负荷的逐时、全年逐日负荷特性，采用3台相同容量的离心式水冷冷水机组作为商业空调系统组合冷源，总供冷量为5 274 kW，制冷机房设置于负荷中心区域的地下车库内。空调制冷主机、冷水循环泵、冷却水循环泵采用“一对一对一的‘3+3+3’先串联再并网模式”。

　　空调冷水循环系统采用基于制冷机房群控技术的一次泵变频调速变流量系统，针对水泵变频调速范围、变频器频率、变频变化率等环节进行了计算并提出参数要求，变频控制采用空调各环路配置电子式动态平衡电动调节阀的泵阀一体化变频控制运行模式。空调冷却水循环系统采用基于制冷机房群控技术的定频变流量系统。根据负荷特性分析，提出了贴合工程应用的冷水机组/冷水循环泵运行台数控制方案及空调冷水系统一次泵变流量控制及加/减载管理策略。

　　3 专家评语

　　圣名国际商贸城一期-C3馆空调设计，各项计算参数选择正确，空调负荷特性分析准确，空调系统技术经济分析合理，确定了合适的冷热源、空气处理及水系统方案，设计文件表达清晰、完整。

　　该项目针对集中商业区空调水系统变频节能在机房群控技术、水系统变频技术以及变频运行控制方案等环节进行了深入的计算和分析，得出技术优秀、经济合理的空调水系统变频设计方案，得到了可观的节能减排效益。在设计阶段，根据负荷特性分析提供了基于制冷机房群控技术的空调水系统变频调速运行的控制管理策略，具有重要的工程应用指导作用。

　　该项目暖通空调设计实现了传统与创新、设计与工程实践的完美结合，符合系统优秀、思路创新、节能环保的设计理念，具有巨大的工程设计示范作用。

　　上海市漕河泾新兴技术开发区发展总公司漕河泾科汇大厦项目

　　建筑类型：办公室

　　建筑面积/m2：56 900

　　总冷负荷/热负荷/kW：4 910/2 720

　　参赛单位：上海市机电设计研究院有限公司

　　参赛人员：陆晨

　　1 项目概况

　　科汇大厦位于上海漕河泾经济开发区内，投资方为漕河泾新兴技术开发区发展总公司。建造目标是将科汇大厦打造成开发区内绿色环保领域的标杆性建筑。确保获得绿色建筑LEED银级认证，力争获得LEED金级认证。在大楼的设计中着重体现智能现代化建筑的节能性；注重能源的合理利用；强调室内空气品质的控制，在总投资允许的范围内进行创新设计，注重人与环境的协调发展。

　　本项目场地南北向约95 m，东西向约为143 m，基地面积12 800 m2。项目总建筑面积59 000 m2，分为地上、地下两部分。地上主楼外形尺寸（长×宽）44 m×44 m，共20层，建筑总高度88.80 m，建筑外形呈立方体，建筑总面积38 000 m2，单层建筑面积1 900 m2。地下部分为2层地下室，建筑面积18 800 m2，单层建筑面积9 400 m2。

　　2 经济性分析

　　项目空调设计总冷负荷为4 910 kW，其中水系统冷负荷4 650 kW，变制冷剂流量系统冷负荷260 kW。单位建筑面积冷指标127 W/m2。总热负荷为2 720 kW，其中水系统热负荷2 580 kW，变制冷剂流量热负荷140 kW。单位建筑面积热指标71 W/m2。空调冷、热水系统为四管制变流量系统。在夏季空调冷水供/回水温度为6 ℃/13.5 ℃。冬季空调热水供/回水温度为60 ℃/45 ℃。

　　主楼空调采用全空气系统，组合式变频空调箱配置变风量末端，空调设备根据负荷波动自动调整运行工况。主楼新风空调季节使用热回收装置，过渡季节增加新风量减少空调能耗。冬季空调内部区利用新风抵消室内发热量。大楼配置完备的空调自动控制系统，自动维护室内环境的要求，在中央监控室计算机上可对所有系统运行状态进行监控。

　　3 专家评语

　　该设计作品在追求舒适性和室内环境品质的同时体现了良好的空调节能性能。出色的气流组织，可变化的新风输送方式，很好地适应季节变化，为室内营造舒适环境。变风量系统框架构建完善，传感器、执行器布置合理、精简。针对大楼特性提出了相应的自控管理策略，并给出了参数初始值及调整策略。展示了在大数据时代的背景下，变频空调系统的运行向智能化方向发展的趋势。

　　重庆北部新区第二人民医院新建项目一期工程

　　建筑类型：医院

　　建筑面积/m2：105 280

　　总冷负荷/热负荷/kW：8 819/4 210

　　参赛单位：重庆雅凯斯凯建筑设计有限公司

　　参赛人员：李钉、吴欣、庞远瑜、周河

　　1 项目概况

　　本工程为重庆北部新区第二人民医院异地新建工程，位于重庆市北部新区大竹林组团、礼嘉O标注分区O20-3/04地块。总建筑面积105 280 m2。其中住院部大楼23层，建筑面积27 348 m2；康复理疗大楼13层，建筑面积12 313 m2；裙房（门诊及医技办公）3层（局部4层），建筑面积30 599 m2；地下建筑（车库、设备用房、医院附属设施）地下3层，建筑面积35 020 m2。

　　2 经济性分析

　　本工程所有空调服务区域均在一栋综合建筑内，为便于使用管理，设置一套集中式空调系统。考虑到项目类型为医院，长期人员密集，基本不会出现病房和诊室空置的情况，且全天24 h运行的区域和仅需白天运行的区域面积悬殊不大，故出现超低负荷的概率很低，而放射科、中心供应室、手术室、ICU等不定期运行空调的区域均有独立冷热源，与大楼集中空调系统无涉，大楼集中空调仅为其提供备用冷热源接口。

　　综上定性分析，本工程总空调装机容量9 102 kW，设置3台等容量的离心式制冷机组，通过台数控制，即可实现33%负荷、66%负荷、100%负荷运行，满足大部分时间负荷需求。且同型号机组便于机房布置，冷却塔、冷水泵、冷却水泵均可实现互为备用，节省机房面积和设备初投资。

　　考虑到变频机组和定频机组存在较大的价格差异，为节省投资，3台离心式制冷机组中，2台为定频机组，1台为变频机组，当系统负荷低于33%时，使用变频机组。故本系统配置可满足大系统全年多种负荷变化情况下运行，是经济合理的。

　　3 专家评语

　　本设计根据现代综合性医院的特点，通过对各建筑单体的逐时负荷分析，结合市场主流的空调方式，采用了“部分冷水机组变频控制”的集中空调水系统。依据计算的空调负荷选择冷热源及配套设备，定性分析了该系统各种工况的运行情况，并详细分析了该系统的各环节采取的控制措施，量化分析了该系统全年运行通过“机组台数”“机组变频”的调节控制技术带来的节能效益。

　　本工程采用传统的冷水机组+锅炉+风机盘管的空调形式，结合空调运行可能出现的负荷变化、运行时间等情况，重点采取了冷热源的节能化设计，并通过台数设置、机组变频、冷水变流量运行、BIM等技术手段，最大限度地降低空调运行能耗，为公共建筑节能降耗作出了有意义的尝试。

　　港珠澳大桥珠海口岸工程

　　建筑类型：交通枢纽建筑

　　建筑面积/m2：402 489

　　总冷负荷/kW：32 065

　　参赛单位：华东建筑设计研究院有限公司 华东建筑设计研究总院

　　参赛人员：吴玲红、刘砚文、陈淑爱、邱燃、陆燕、薛磊、马伟骏

　　1 项目概况

　　港珠澳大桥珠海口岸工程是举世瞩目的粤港澳三地大型跨界衔接工程、国家重点项目——港珠澳大桥的重要配套项目，是连接珠海、澳门、香港的重要交通枢纽，兼顾了口岸、交通及配套服务三大功能需求，主要包括了旅检区、货检区及办公区等，属超大型交通枢纽建筑。其中旅检区是珠海口岸的核心设计区域，主要由旅检大楼A区（珠港）、旅检旅检大楼B区（珠澳）、交通中心和商业连廊等组成，总建筑面积约40万m2。

　　2 经济性分析

　　本项目为大型交通枢纽建筑，占地面积大、单体建筑比较分散，冷源方案的确定必须结合建成后的管理模式及需求，一般可以采取分散式（即各建筑独立设置冷源系统）、集中式（即集中设置能源中心）或部分集中式（即部分建筑统一设置能源中心）。

　　经过方案比选分析，本项目旅检区空调冷源采取部分集中式：旅检A区和旅检B区功能及运行要求相同，今后统一管理，集中设置一个冷冻机房（1#冷冻机房）；交通中心和交通连廊均为商业功能，管理要求相近，集中设置一个冷冻机房（2#冷冻机房）。

　　根据空调负荷，2个冷冻机房内分别选用了1～2台变频冷水机组，负荷可在10%～100%范围内无级调节，部分负荷效率大大提高，以实现系统在小负荷时高效运行，在兼顾了初投资的同时，有效地节省了运行费用。

　　2个冷冻机房均设置独立机房群控系统，包括进行空调负荷监测；冷水机组、冷却塔、水泵运转台数自动控制及冷水机组变频控制；变频水泵控制、冷水供水温度控制等，实现优化控制，高效运行。

　　3 专家评语

　　工程约57万m2，进行能源比选，设立1#，2#，3#冷站。1#冷站采用4台高压离心机（其中一台变频）和1台常压变频机组；2#冷站采用4台常压离心机组（其中一台变频）。水系统采用二级泵变流量系统，按空调负荷及最不利端压差控制二级泵的运行台数及变频控制（水泵均为变频控制），根据二级泵总流量（用户需求流量）进行一级泵变频控制。机房控制原理图、空调箱（风机）控制原理图较全面地表达了控制策略。在申报说明中，作了对变频节能经济性的分析。

　　合肥三利谱偏光片生产基地项目一期工程

　　建筑类型：工厂

　　建筑面积/m2：42 915

　　总冷负荷/热负荷/kW：8 982/6 472

　　参赛单位：中国电子工程设计院世源科技工程有限公司

　　参赛人员：伍遵荣、宋殿玉

　　1 项目概况

　　合肥三利谱光电科技有限公司合肥三利谱偏光片生产基地项目，建设地点位于合肥新站综合开发试验区新站区东方大道与铜陵北路交汇处，项目总占地面积133 296 m2，总建筑面积177 829 m2，项目总投资为33 000万元。本次设计为三利谱偏光片生产基地项目（一期）工程的1号建筑（生产车间一），本建筑占地面积为17 652 m2，建筑面积为42 915 m2，空调面积为34 004 m2，其中洁净区面积为18 950 m2，建筑高度16 m。其中生产区层数为2层，办公区层数为4层，结构采用钢筋混凝土框架结构，建筑火灾危险性等级为丙类。

　　2 经济性分析

　　本项目生产区空调系统采用全空气系统，办公区空调系统采用新风加风机盘管系统。空调水系统主要由以下系统组成：高温热水系统，供回水温度为60～50 ℃，该系统负荷为6 877 kW；低温热水系统，供回水温度为45～40 ℃，该系统负荷为927 kW；中温冷水系统，供回水温度为15～20 ℃，该系统负荷为5 547 kW；低温冷水系统（7～12 ℃），该系统负荷为3 654 kW。

　　根据业主要求，中转车间、常温室、固化室和待出货仓库等房间空调系统需要独立控制和运行，因此该部分房间空调冷热水由风冷热泵机组来提供低温冷水和空调热水；设计选型3台（其中一台备用）额定制冷量为407 kW；额定制热量为428 kW，风冷热泵机组；低温冷水供回水温度为7 ℃/12℃；空调热水供回水温度为45 ℃/40 ℃。

　　洁净生产区采用温度、湿度、洁净度独立控制系统。生产区湿度控制主要由MAU（洁净新风机组）承担，生产区温度控制主要由设置于洁净室上夹层的DCC（干式表冷器）承担，生产区洁净度控制主要由布置于吊顶上的FFU（风机过滤机组）承担。

　　3 专家评语

　　本项目净化空调系统采用温度、湿度、洁净度独立控制系统，洁净新风机组采用变频控制。为节约能源及提高冷水机组制冷效率，新风机组一次表冷段及用于消除室内余热的DCC（干式表冷器），其冷水均采用中温冷水（供回水温度15～20 ℃）。在中温冷水系统中，为尽量使用天然冷源，冬季时（室外湿球温度≤10.5 ℃条件下）设置自由冷却系统为空调系统提供中温冷水，大大降低了本项目空调系统的运行成本。

　　天津市泰达MSD-I区

　　建筑类型：商场、办公室

　　建筑面积/m2：19.2万

　　总冷负荷/热负荷/kW：15 512/11 571

　　参赛单位：天津市建筑设计院

　　参赛人员：詹桂娟、卢祎、伍小亭、王晶、田秀芳

　　1 项目概况

　　I区是泰达现代服务产业区“MSD拓展区”其中一个区域，北临发达街，南依第二大街，西至北海西路，东靠北海路。I区的设计遵从泰达现代服务产业区“MSD拓展区”的总体规划，主要功能为办公、会议、银行、商业、餐饮及配套服务设施。

　　I区规划总用地面积约2.8万m2，由4座塔楼及2层裙房和2层地下室组成。总建筑面积约19.2万m2，其中地上建筑面积13.7万m2，地下建筑面积5.5万m2。

　　2 经济性分析

　　本工程设计初期对适合本工程的多种空调冷热源方案进行了比较，最后确定，冰蓄冷+燃气锅炉的冷热源方案寿命周期内年平均费用最低，为最终空调冷热源方案。

　　本工程空调冷源采用冰蓄冷技术。考虑到天津地区有峰谷电价差异，冰蓄冷系统能充分利用晚间低峰电价差，降低整体运行费用，同时降低制冷机组总装机容量，显著降低空调运行费用。

　　本工程制冷系统同时负担4栋办公塔楼及裙房空调，水系统各回路之间阻力损失相差较大，故冷水采用一次泵定流量、二次泵变流量系统，供回水温度为6 ℃/13 ℃。一次水泵负责机房内回路循环，定流量运行；按不同回路的冷负荷及扬程需求配置二次变频水泵。通过机房群控系统，控制冷机组、冷却塔、冷水/冷却水泵的运行台数、制冷主机出力、双工况主机运行模式、融冰速度等，以保证制冷系统经常处于高效能状态下运作，达到节省能源的效益。

　　3 专家评语

　　该工程采用4台离心式双工况变频机组及1台双机头螺杆机组，比定频主机约节能20%，以设计日100%工况为参照，变频机组节约运行费用8 966元/d。双机头螺杆机组能更好地适应夜间空调低负荷的运行情况。

　　本工程对气流组织进行了模拟，就本项目而言，散流器颈部速度在1.82～3.0 m/s的范围内时较为合理，既能保证工作区域内的平均温度，同时人员也不会感觉到明显的吹风感。

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