文化类建筑空调冷热源方式探讨

文化类建筑空调冷热源方式探讨

郑 峰

（南京长江都市建筑设计股份有限公司，江苏 南京，210002）

摘要   本文以盐城某文化中心为例，分析文化类建筑空调冷热负荷的特点，在平时没有文化活动时，空调系统仅需维持其基本的运行即可，所需空调系统装机容量很低，而在有相关活动期间，人员密度、各种空间的使用率高，总冷热负荷大，负荷曲线峰值高且集中、无明显变化规律，难以准确预测。进而从初投资、运行费用、节能等方面，综合分析几种常用空调冷热源的方案，提出文化类建筑合适的空调冷热源方式。

关键词   文化建筑冷热源方式   初投资   运行费用   节能   稳定可靠

0、引言

随着人民物质生活水平的提高，对文化生活提出了更高的要求，文化类建筑空调就是为了给顾客提供舒适的观赏环境，给内部办公人员提供良好的工作环境，因此我们暖通设计不仅要满足这些基本需求，更应大力推广低碳智慧建筑的同时，重新审视传统空调冷热源方式的适用范围。

1、工程概况

本工程为盐城某文化中心，总建筑面积为48029.6 m²，建筑高度为23.85m。其中地下室建筑面积为6928.2m²，功能为汽车库和设备用房等，地上一层至五层为游泳馆、剧场、和文化展览中心等。盐城市位于北纬33度46分 东经120度15分。

2、室内设计参数

3、空调冷热负荷及其特点

根据华电源HDY-SMAD暖通空调负荷计算及分析软件（SMAD 4.0）计算得出，本工程夏季空调最大冷负荷（含新风）为:19440Kw ，冷负荷指标：150 W/㎡，冬季空调热负荷（含新风）为：9838 Kw，热负荷指标：80W/㎡。各层交通区、后勤区、物业办公室、室内大厅（按50%负荷计）等基础冷负荷为9260Kw，热负荷为5246Kw。

文化类建筑的空调冷热负荷特点：（1）设备及灯光发热量与文体活动类型有关，差异性大。（2）人员密度与文体活动的受欢迎程度相关，难以预测。（3）文化展览分为布展、展览、撤展三个阶段，主机运行周期短，间歇期长。（4）在平时没有文化活动时，空调系统仅维持其基本的运行即可，所需空调系统装机容量很低，而在有文化活动期间，人员密度、各种空间的使用率高，总冷热负荷大，负荷曲线峰值高且集中、无明显变化规律，难以准确预测。

4、常见空调冷热源系统方式比选

因本项目游泳池热水需求较大且要求稳定提供，故必须配置燃气热水锅炉。下面就常见几种空调冷热源方式如下：方案一：水冷冷水机组+燃气锅炉。方案二：溴化锂吸收式机组+燃气锅炉。方案三：海水源热泵机组+燃气锅炉。方案四：地埋管地源热泵机组+燃气锅炉。

（1）冷热源配置：方案一冷源采用一台400RT螺杆式冷水机组、两台800RT变频离心式冷水机组、三台冷却塔、冷冻水为一次泵变流量、冷却水为一次泵定流量。热源采用两台2100KW真空热水锅炉提供空调热水和卫生热水。

方案二冷源采用三台2400KW溴化锂吸收式制冷机组、三台冷却塔、冷冻水为一次泵变流量、冷却水为一次泵定流量。热源采用两台2100KW真空热水锅炉提供空调热水和卫生热水。

方案三冷源采用三台2400KW海水源热泵机组、冷冻水为一次泵变流量、冷却水为一次泵定流量。热源采用两台1400KW真空热水锅炉提供空调热水和卫生热水。

方案四冷源采用三台800RT全热回收地源热泵机组、备用冷却塔位置、冷冻水为一次泵变流量、冷却水为一次泵定流量。热源采用两台1400KW真空热水锅炉提供空调热水和卫生热水。

（2）初投资：

注：海水源热泵抛管与地源热泵打井费用根据水源和地质条件另算。

（3）运行费用：

假设全年20%时段按总负荷计算，同时使用系数按0.65考虑。全年80%时段为基础负荷，同时使用系数按0.6考虑。盐城非居民天然气用气价格为3.18元/m3，平均电价0.8033元/KW。

注：游泳池热水及其淋浴热水另计。

（4）汇总：

方案一水冷冷水机组+燃气锅炉的初投资及其运行费用最低。方案二溴化锂吸收式机组+燃气锅炉与方案一相比，初投资增加42%，年运行费用增加67%,因此本项目不适合采用此系统。方案三海水源热泵机组+燃气锅炉初投资年限约为7年，在不确定海水源深度及水质符合水源热泵要求的前提下此方案可行。方案四地埋管地源热泵机组+燃气锅炉投资回收年限约为16年，在现有电价的前提下，此方案不可行。经跟甲方多次沟通交流，业主最终确认采用方案一水冷冷水机组+燃气锅炉，作为本项目的空调冷热源方式。

5、总结：

（1）方案一水冷冷水机组+燃气锅炉的设备技术成熟、使用寿命长（主机寿命25年）、运行维护简便，负荷调节范围广，调节范围10~100%。方案二溴化锂吸收式机组+燃气锅炉的溴化锂机组溶液有毒和强腐蚀性，机组一旦故障很难修复（主机寿命10~15年），不使用时间需抽出溴化锂溶液保持真空或冲充氮，维保费用高，需不断检测溴化锂浓度，运行中常有结晶现象，影响正常运行。 方案三海水源热泵机组+燃气锅炉的设备技术成熟、使用寿命长（主机寿命25年）、海水过滤器需定期维护、 配合海水源热泵运行维护较复杂。方案四地埋管地源热泵机组+燃气锅炉的设备技术成熟、使用寿命长（主机寿命25年）、配合地源热泵运行维护较复杂、长期运行会导致土壤冷热失衡、供冷供热能力衰减严重。

（2）利用天然气分布式能源的前提条件：有稳定燃气供应并给予开户优惠； 燃气标立方价与电价比≤4:1 ；冷、热、电需求时间长，确保冷、热、电系统年运行时间≥3000h，因此本项目不适合采用此系统。

（3）文化类建筑在平时没有文化相关活动时，空调系统仅维持其基本的运行即可，所需空调系统装机容量很低，而在有文化活动期间，人员密度、各种空间的使用率高，总冷热负荷大，负荷曲线峰值高且集中、无明显变化规律，难以准确预测。水冷冷水机组+燃气锅炉大小冷机搭配，负荷调节区间覆盖本项目全部运行负荷情况，且其初投资及其运行费用最低。

参考文献

【1】陆耀庆主编  实用供热空调设计手册（第二版）  北京  中国建筑工业出版社

【2】中华人民共和国国家标准  民用建筑供暖通风与空气调节设计规范（GB50736-2012）

【3】中华人民共和国国家标准  公共建筑节能设计标准（GB50189-2015）

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