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與民用建筑相比，工業(yè)建筑的暖通空調(diào)設(shè)計具有系統(tǒng)復(fù)雜、零碎、且需要與工藝密切配合的特點。在項目設(shè)計時，結(jié)合建筑的特點及工藝要求、LEED標(biāo)準(zhǔn)、并參照公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)以及國家對建設(shè)領(lǐng)域節(jié)能減排的要求，通過業(yè)主方、項目管理方的協(xié)調(diào)配合，暖通空調(diào)設(shè)計在空調(diào)冷熱源、空調(diào)系統(tǒng)劃分、空調(diào)風(fēng)、水子系統(tǒng)等方面進行了合理的設(shè)計，并采用了轉(zhuǎn)輪排風(fēng)熱回收、冷水機組冷凝側(cè)熱回收等節(jié)能減排的措施。

1 工程概況

該項目屬于廠房類建筑，位于上海市閔行區(qū)紫竹工業(yè)園內(nèi)，總建筑面積約1.5萬㎡，建筑高度21.2m，共2層，層高9.0m，由冷庫、巴氏消毒區(qū)、加工區(qū)、辦公區(qū)等組成，其建筑外形如圖1所示。該廠房主要生產(chǎn)果汁類飲料，原料主要有冷凍果粒、濃縮橙汁、食品添加劑（檸檬酸，檸檬酸鈉，維生素C）及去離子水等，工藝流程簡圖如圖2所示。

2 室內(nèi)設(shè)計參數(shù)

根據(jù)ASHRAE55-2004的標(biāo)準(zhǔn)，夏季室內(nèi)溫度為25℃～27℃，相對濕度為30%～60%；冬季室內(nèi)溫度為21℃～23℃，相對濕度在30%～60%。設(shè)計的空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的新風(fēng)量必須滿足或者優(yōu)于ASHRAE62.1-2007標(biāo)準(zhǔn)和《公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（GB50189-2005）規(guī)定的最小的室外新風(fēng)量（兩者取大者）。新風(fēng)量的設(shè)計指標(biāo)為綜合新風(fēng)量，即按照表1計算出的人員新風(fēng)量+空間新風(fēng)量之和，結(jié)合《公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（GB50189-2005）的要求，新風(fēng)機組選型時，取公建標(biāo)準(zhǔn)與ASHRAE中的大值。

3 空調(diào)冷、熱源系統(tǒng)設(shè)計

3.1多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)

根據(jù)HDY空調(diào)負(fù)荷計算軟件的計算結(jié)果，得出一樓員工餐廳和二樓辦公區(qū)空調(diào)冷/熱負(fù)荷:177kW/130kW，在該區(qū)域內(nèi)，采用多聯(lián)機空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)。多聯(lián)機空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制方式，使各個房間之間相互影響較小，各臺室內(nèi)空氣處理機組設(shè)有溫控裝置以調(diào)節(jié)機組的運行，室外主機可根據(jù)室內(nèi)負(fù)荷變化的要求，采用變頻方式調(diào)節(jié)空調(diào)室外主機的出力，可以實現(xiàn)對每個房間空調(diào)要求的精確控制，實現(xiàn)根據(jù)使用要求最大限度地調(diào)節(jié)冷量、節(jié)約能源的目的。

3.2風(fēng)冷熱泵系統(tǒng)

一、二樓加工區(qū)、二樓預(yù)處理室，由于涉及到生產(chǎn)工藝發(fā)熱的問題，根據(jù)業(yè)主提供資料，采用指標(biāo)概算的方法，按單位建筑面積的冷指標(biāo)為300w/m2計算，得到空調(diào)總冷負(fù)荷為516kW。在一、二樓加工區(qū)、二樓預(yù)處理室內(nèi)，設(shè)置2臺模塊式組合式風(fēng)冷螺桿冷暖水機組，每臺制冷/熱量為264kW/280kW，用于提供該區(qū)域的冷、熱源。其中，夏季冷水供水溫度7℃、回水溫度12℃，冬季熱水供水溫度45℃、回水溫度40℃。每臺風(fēng)冷熱泵機組均配有獨立的水泵及控制裝置，兩組風(fēng)冷熱泵機組共用一套定壓補水裝置。

風(fēng)冷熱泵機組的制冷劑，采用對地球環(huán)境不產(chǎn)生危害及污染的環(huán)保型冷媒，如R-134a、R-407C、R-410A等工質(zhì)。冷熱水系統(tǒng)設(shè)微晶旁流水處理器，冷熱水補水設(shè)水計量裝置。風(fēng)冷熱泵機組設(shè)置于廠房屋面上，旁流處理器、定壓補水膨脹機組、計量裝置等，設(shè)置于二層的冷、熱源機房內(nèi)。

3.3巴氏消毒區(qū)的冷源

巴氏消毒區(qū)需要提供-8℃的冷凍水180t/h，冷凍水的比熱容為0.85kcal/(kg?℃），在制冷機房內(nèi)，設(shè)置3臺半封閉單螺桿壓縮冷水機組，機組制冷量504kW，輸入功率170kW，載冷劑采用質(zhì)量濃度為30%的乙烯乙二醇溶液。

冷卻水進/出口水溫為32℃/37℃。冷凍水泵由提供巴氏消毒機組的廠家設(shè)計，水泵揚程為45m。冷凍水系統(tǒng)設(shè)智能加藥裝置，冷卻水采用閉式系統(tǒng)，設(shè)微晶旁流水處理器和智能加藥裝置，冷水機組冷凝器設(shè)膠球自動在線清洗系統(tǒng)裝置。冷水機組、冷卻水泵、加藥裝置及微晶旁流水處理器等，均設(shè)在二樓的制冷機房內(nèi)。3臺超低噪音橫流式冷卻塔設(shè)置于屋面通風(fēng)良好處。冷卻水、冷凍水補水設(shè)水計量裝置。冷凍水的供水溫度為-8℃，回水溫度為0℃，供、回水溫差為8℃。

3.4工藝性空調(diào)冷、熱源

根據(jù)該項目的用能情況，設(shè)置蒸汽鍋爐作為工藝性空調(diào)的冷、熱源，蒸汽鍋爐設(shè)置于能源中心，設(shè)計選用2臺燃氣蒸汽鍋爐，單臺鍋爐額定蒸發(fā)量為6t/h，鍋爐額定供汽壓力為1.0MPa，燃料為天然氣，單臺鍋爐耗用天然氣量約為456m3/h。蒸汽在鍋爐房內(nèi)，接入分汽缸，經(jīng)減壓閥組，分別減壓至0.8MPa、0.6MPa，0.2MPa，減壓后接至各用氣末端使用。

本工程蒸汽末端用戶分別為廠區(qū)CIP（0.8MPa）、廠區(qū)加工區(qū)（0.8MPa）、廠區(qū)WTP（0.6MPa）及廠區(qū)暖風(fēng)機熱風(fēng)采暖（0.2MPa），各末端用氣量如表2所示。

3.5冷庫冷凍機組的冷凝熱回收

為了回收冷庫冷凍機組的冷凝熱，設(shè)置了一套冷凝熱回收系統(tǒng)。根據(jù)冷庫專業(yè)設(shè)計公司提供的數(shù)據(jù)，冷凝熱回收系統(tǒng)的熱量，按全年最不利狀態(tài)選取，白天為100kW，晚上為50kW。換熱器二次側(cè)的供、回水溫度，分別為45℃、40℃。

換熱器二次側(cè)水系統(tǒng)采用閉式定壓罐進行定壓，定壓罐設(shè)置在二層的制冷機房內(nèi)，定壓值≥0.15MPa。在冷熱水補水系統(tǒng)中，設(shè)置流量計，以計量補水量。

3.6解凍室加熱系統(tǒng)的熱源

根據(jù)業(yè)主提供資料，為了滿足融冰要求，二樓的解凍室全年溫度需控制在20℃～30℃之間，設(shè)計溫度取值25℃。在解凍室里，共有684個托盤，每個托盤上有4個儲罐，則共有2736個儲罐，每個儲罐的外形尺寸為φ600x800(mm)，儲罐外形尺寸如圖3所示。

儲罐考慮5mm融冰厚度，每個儲罐的融冰體積為0.010362m3，取0℃時冰的密度917kg/m3，則每個儲罐的融冰質(zhì)量為9.502kg。由于冰融解成水需要吸收熱量，融解熱為335kJ/kg，則每個儲罐融解5mm厚的冰，需要吸收的熱量為3183.2kJ。所以，解凍室2736個儲罐融解5mm厚的冰，共需要吸收8709235.2kJ的熱量。融冰需要的熱量在24h內(nèi)完成，根據(jù)計算，每小時需提供的熱量為362884.8kJ/h，即熱負(fù)荷為100.8kW。

4 空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)計

一、二樓加工區(qū)的風(fēng)冷熱泵系統(tǒng)，冷熱水系統(tǒng)采用一次泵定流量方式，根據(jù)空調(diào)負(fù)荷不同，對風(fēng)冷熱泵機組進行臺數(shù)控制，以達到節(jié)能的目的?？照{(diào)水系統(tǒng)采用二管制系統(tǒng)，空調(diào)管路采用異程式系統(tǒng)的方式。各路分配主管上設(shè)靜態(tài)水力平衡閥、水平總干管上設(shè)壓差水力平衡閥、空調(diào)末端機組支管上設(shè)動態(tài)水力平衡閥與電動閥。

冷熱水系統(tǒng)采用閉式定壓罐進行定壓，定壓罐設(shè)置在二層的制冷機房內(nèi)，定壓值≥0.15MPa。在冷熱水補水系統(tǒng)中，設(shè)置流量計，以計量補水量。巴氏消毒區(qū)的冷凍水系統(tǒng)，采用一次泵定流量方式，冷凍水系統(tǒng)為二管制系統(tǒng)?？照{(diào)機組接管示意圖如圖4所示。

5 空調(diào)末端系統(tǒng)設(shè)計

在空調(diào)媒介為冷凍水的前提下，室內(nèi)空調(diào)末端系統(tǒng)根據(jù)不同的場合采用不同的形式。設(shè)計中特別注意了室內(nèi)通風(fēng)換氣和除濕的重要性。大型公共空間（加工區(qū)、收貨灣等），采用集中式全空氣空調(diào)系統(tǒng)，設(shè)有空調(diào)機房，由集中的空調(diào)箱、送（回）風(fēng)管、新（排）風(fēng)管和散布的各種風(fēng)口配件等組成；空調(diào)氣流形式采用頂送旋流器送風(fēng)口，回風(fēng)口集中設(shè)置在空調(diào)區(qū)域內(nèi)，加上外墻或屋面防水新風(fēng)口和室外百葉排風(fēng)口，構(gòu)成完整的公共空間氣流組織形態(tài)。

為了回收能量，同時滿足LEED（綠色建筑）金獎標(biāo)準(zhǔn)的要求，設(shè)置轉(zhuǎn)輪式帶旁通熱回收式空調(diào)機組，回收空調(diào)區(qū)排風(fēng)的熱量，從而降低新風(fēng)負(fù)荷，節(jié)約空調(diào)系統(tǒng)能耗。轉(zhuǎn)輪熱回收系統(tǒng)空調(diào)機房詳圖如圖5所示。

小型單獨的空間（辦公室、會議室、餐廳等）設(shè)置多聯(lián)機+新風(fēng)系統(tǒng)，滿足室內(nèi)的溫濕度和衛(wèi)生防疫要求。VRF空調(diào)系統(tǒng)的室外機置于屋頂通風(fēng)良好處，采用側(cè)接方式連接，以便降低基礎(chǔ)的最小設(shè)計高度，削弱對建筑立面的不利影響。室外機的氣、液管道通過土建豎井和各層的吊頂接至各空調(diào)房間內(nèi)的四向氣流天花板嵌入式室內(nèi)機或天花板內(nèi)藏風(fēng)管式室內(nèi)機。新風(fēng)VRF室外機置于屋頂通風(fēng)良好處，在各層靠外墻處，設(shè)置吊裝式風(fēng)管連接型室內(nèi)機，向個房間送入新風(fēng)。

6 加熱介質(zhì)為蒸汽的熱風(fēng)采暖系統(tǒng)設(shè)計

在一樓的常溫儲藏、收貨灣和二樓的空罐儲藏、解凍室里，設(shè)置了以蒸汽為加熱介質(zhì)的暖風(fēng)機熱風(fēng)采暖系統(tǒng)。暖風(fēng)機的蒸汽來自能源中心的鍋爐房，從燃氣鍋爐出來的1.0MPa蒸汽，經(jīng)減壓閥組，轉(zhuǎn)換成0.2MPa的蒸汽，為暖風(fēng)機提供所需要的熱量。暖風(fēng)機熱風(fēng)采暖系統(tǒng)房間的換氣次數(shù)，一樓的常溫儲藏、收貨灣和二樓的空罐儲藏室，按1.5次/h選取，二樓的解凍室，按2次/h選取。

7 節(jié)能設(shè)計

7.1解凍室的能源梯級利用

為了保證解凍室能夠滿足業(yè)主日后的使用要求，設(shè)置了3套能源保障系統(tǒng)。在節(jié)約能源的前提下，優(yōu)先利用冷凍機組的冷凝熱回收系統(tǒng)，當(dāng)冷凝熱回收系統(tǒng)不能滿足使用要求時，開啟以蒸汽為加熱介質(zhì)的暖風(fēng)機，當(dāng)上述兩種系統(tǒng)均不能滿足要求時，開啟風(fēng)冷熱泵機組，用以提供解凍室融冰所需要的熱量。

在暖風(fēng)機啟動時，為了保證解凍室里一定的氣流組織，更好的融冰，必須開啟空調(diào)機組，用以攪拌解凍室里的空氣。暖風(fēng)機的蒸汽來自能源中心的鍋爐房，從燃氣鍋爐出來的1.0MPa蒸汽，經(jīng)減壓閥組，轉(zhuǎn)換成0.2MPa的蒸汽，為暖風(fēng)機提供所需要的熱量。解凍室暖風(fēng)機熱風(fēng)采暖的換氣次數(shù)，按2次/h選取。

7.2轉(zhuǎn)輪熱回收技術(shù)

為了回收能量，同時滿足LEED（綠色建筑）金獎標(biāo)準(zhǔn)的要求，在加工區(qū)、預(yù)處理室和解凍室，設(shè)置轉(zhuǎn)輪式帶旁通熱回收式空調(diào)機組，回收空調(diào)區(qū)排風(fēng)的熱量，從而降低新風(fēng)負(fù)荷，節(jié)約空調(diào)系統(tǒng)能耗。

7.3冷庫冷凍機組的冷凝熱回收

為了回收冷庫冷凍機組的冷凝熱，設(shè)置了一套冷凝熱回收系統(tǒng)。根據(jù)冷庫專業(yè)設(shè)計公司提供的數(shù)據(jù)，冷凝熱回收系統(tǒng)的熱量，按全年最不利狀態(tài)選取，白天為100kW，晚上為50kW。換熱器二次側(cè)的供、回水溫度，分別為45℃、40℃。

8 結(jié)語

該飲料公司新建廠房工程于2012年完成施工圖設(shè)計，在設(shè)計時，結(jié)合建筑的特點、LEED標(biāo)準(zhǔn)、以及國家對建設(shè)領(lǐng)域節(jié)能減排的要求，通過業(yè)主方、項目管理方的通力配合，暖通空調(diào)設(shè)計在冷熱源、空調(diào)系統(tǒng)劃分、空調(diào)風(fēng)水子系統(tǒng)等方面進行了合理的設(shè)計，采取了一些節(jié)能減排的措施。但設(shè)計階段所運用的節(jié)能技術(shù)、節(jié)能手段，能否在實際運行中發(fā)揮作用，還跟后續(xù)施工、系統(tǒng)調(diào)試、運行管理等環(huán)節(jié)相關(guān)。