浅谈电力党校宿舍楼和行政楼空调系统

浅谈电力党校宿舍楼和行政楼空调系统

金 伟

天津大学建筑设计研究规划总院有限公司   天津300073

摘要：结合发展、环保、投资、安全可靠、可持续发展的原则，利用先进的、成熟的、可行的技术，通过优化设计、系统集成、运行管理等措施，实现绿色、环保、生态、安全、可再生能源利用及节能、节省初投资、节省运行费、运行维护简单的目标，坚持安全、可靠、节能、绿色、环保、可持续发展的新理念。

关键词：资源分析、项目条件、负荷特征、空调系统方案

1. 项目来源及现状

天津某电力党校属于既有建筑改造项目，供能改造区域为宿舍楼和行政楼，供能建筑面积约7316平方米。改造的背景是：1）夏季分体空调制冷效果差，噪音大；2）室内舒适度无法保证，亟需提升。

通过制冷供热系统改造，提升制冷供热系统使用年限，降低国家财政支出；对冷热源系统的合理配置和后期的智能化管控，大幅降低建筑的运行能耗，进而减少建筑的碳排放。最终达到效果：1）提升室内供热、供冷效果；2）现状设备老旧噪音大，据反馈制冷效果差，亟需提升；3）冬季用电负荷过大，通过改造降低用电负载。

2. 资源分析

（1）太阳能资源

天津市太阳能资源较为富足，属于我国二等太阳能辐照地区；年照时数为2600-2800/a， 辐射量5400-6700MJ/㎡。

（2）风资源

天津市风能资源从沿海向内陆地区递减，风能资源随离地面高度增加而增加。从时间分布特征来看，风能资源呈现春季最大、冬季次之，夏季最小的特点。从地区来看，天津滨海新区风能资源较好，70m高度平均风速在5.5～6.1m/s，平均风功率密度为194.5～251.4W/m2。天津市风能资源的技术可开发地区均于该区域内，≥200W/m2的技术可开发量为91万kW，技术可开发面积为209km2，可装机密度系数达4～5MW/km2之间。

（3）空气温度

基于天津市典型气象年的数据，供暖季11.01~3.31日的逐时室外温度参照典型气象年数据，供暖季的室外平均温度为1.5℃。基于天津市设计室外气象数据-9℃和天津市典型气象年的数据，天津市的极端天气温度为-12℃，为保证供热安全性，需要基于-12℃进行设备的选型。

（4）上述现状显示，本项目资源条件尚可。

3.1 项目建设条件

本改造项目可在电力党校内的室外地面设置变频多联机空调机组。

3.2 项目自然条件

天津位于中纬度亚欧大陆东岸，主要受季风环流的支配，是东亚季风盛行的地区，属温带季风气候。主要气候特征是，四季分明，春季多风，干旱少雨；夏季炎热，雨水集中；秋季气爽，冷暖适中；冬季寒冷，干燥少雪。

天津年平均气温12～15°C，市区平均气温最高。1月最冷，平均气温－5～－1°C；7月最热，平均气温26～29°C。天津季风盛行，冬、春季风速最大，夏、秋季风速最小；年平均风速2～4米/秒，多为西南风。天津年平均无霜期196～246天，最长无霜期267天，最短无霜期171天。在四季中，冬季最长，有120～160天；夏季次之，有90～140天；春季55～60天；秋季最短，仅为50～55天。天津年平均降水量550～600毫米，降水日数63～70天；在地区分布上，山地多于平原，沿海多于内地；在季节分布上，6.7.8三个月降水量占全年约75%。天津日照时间较长，年均日照时数2471～2769小时。

3.3 项目基础设施条件

1）室外机位置

经过和业主沟通，5.6号楼电力党校围墙内侧可以设置变频多联机空调机组，满足项目需求。

2）安装通道

变频多联机空调机组位于地面上，通过道路可直接运送至施工区域；经踏勘，现场施工空间充裕，满足设备进出条件。

3）电力供应

经过和业主沟通，1）直接从配电间取电，需要重新敷设电缆，长度220m左右，且涉及破路、破绿及修复，施工困难较大；且现状变配电基本达到满负荷运行，几乎没有用电余量，不建议从配电间取电；2）现场原有电热锅炉配电支路的用电负荷在200kW，且日间不启动，仅在夜间谷电时刻启动，只要避免新增设备和电热锅炉不同时启动，该支路用电负荷可以满足新增设备用电需求；3）协商后，明确自原有电热锅炉支路取电；电热锅炉配电支路的电热锅里在非谷电时刻不允许开启，多联机系统在谷电时刻不允许开启，该模式需要在自控中通过程序设定实现，从而从根本上解决用电冲突的问题。

4.1 用能现状

本项目冷源为分体空调，夏季噪音较大、且使用年限较长，经常发生损坏，难以满足正常办公需求，亟需替换。

供暖时间7:00~20:00正常供暖，其他时间值班运行；供冷时间由各办公室自主灵活控制。

4.2 负荷特征分析

1）设计负荷

本项目属于供冷项目，供暖仅是现状热源的调峰手段，只对供冷负荷进行计算：宿舍楼建筑：2248㎡，设计冷负荷：202kW，冷负荷指标：90W/㎡；行政楼建筑：5068㎡，设计冷负荷：561kW，冷负荷指标：110W/㎡。

2）运行时间

供暖时间：在7:00~23:00，用户根据室内温度需求，可以灵活控制启停时间，23:00~7:00可以，低温值班运行。

供冷时间：在0:00~23:00用户根据室内温度需求，可以灵活控制启停时间。

3）建设规模

基于上述分析结果，本项目的建设规模为供冷负荷763kW。

4）技术方案

基于项目的情况，本项目采用如下空调方案：变频多联机空调机组，全年APF在4.2左右，单位制冷、制热成本0.17元/kWh。

5）税收优惠及政府补助

本项目不考虑税收优惠和政府补助。

5. 空调系统方案

5.1 设计原则

1）充分考虑项目个性化用能带来的灵活性调控要求；2）尽可能降低系统出投资及运行费用；3）充分考虑能源系统保障性。

5.2 设计参数

夏季本项目的设计负荷为763kW，夏季建筑室内设计温度26℃，空调室外计算干球温度33.9℃、制冷期为6.01~9.30日；冬季建筑室内设计温度18℃、冬季室外计算温度-7℃，采暖期为11.01~3.31日（根据天津市要求进行调整，寒假和周末低温运行），冬季室外平均温度1.5℃。

5.3 技术方案

基于负荷特点，同时考虑部分负荷工况下的调节性能，冷热源系统方案如下：

1）新建变频多联机空调机组11台，一期为6台，二期为5台；

2）基于项目分期建设需求，尽量做到分层设置，便于系统控制。

3）4号楼共有76间宿舍，每间宿舍配置一台空调室内机；4号楼每层单独配置一台空调室外机；1~4层为一期建设，5层为二期建设。5号楼主要为办公区域，1~2层配置一台空调室外机，3~5层配置一台空调室外机；1~5层均为二期建设。6号楼主要为办公区域，每层单独配置一台空调室外机；1~2层为二期建设，3~4层为一期建设。

4）宿舍：首层和顶层宿舍空调室内机为SNJ3.6；2~4层东面中间区域的空调室内机为SNJ2.8，其他区域的宿舍空调室内机为SNJ3.6；办公室：首层办公室空调室内机为SNJ4.5，2~3层办公室空调室内机为SNJ3.6，顶层办公室空调室内机为SNJ4.0。

5）拆除旧空调的工作量，包含在内。

5.4 运行策略

变制冷剂流量多联式空调机组室内机采用具有遥控接收功能的液晶显温控装置或遥控控制，实现分室温控和节能运行。

5.5 成本和收入预测

本项目暂不考虑用电成本。

6. 结论

（1）本项目选用多联机系统，满足4~6号楼夏季供冷、冬季供暖调峰需求。

（2）本项目的电源引自现状电热锅炉支路，严禁同时运行。

（3）本项目的空调系统按照需求分两期建设。

参考文献：

[1] 《实用供热空调设计手册》（第二版）.

[2] 《既有建筑维护与改造通用规范》GB55022-2021

[3] 《中国建筑热环境分析专用气象数据》.

[4] 《空气调节设计手册》电子工业部第十设计研究院主编.

[5] 《多联机空调系统工程技术规程》JGJ174-2010.

[6] 《中国建筑热环境分析专用气象数据》.

作者简介：金伟（1983.2-），职称：高级工程师，从事暖通设计工作