综合体机电(暖通中央空调部分)设计选型浅谈

综合体机电（暖通中央空调部分）设计选型浅谈​​城市综合体（HOPSCA）是将城市中商业、办公、居住、酒店、展览、餐饮、会议、文娱、交通等城市生活空间的三项以上进行组合，并在各部分之间建立一种相互依存、相互助益的能动关系，从而形成一个多功能、高效率复杂而统一的建筑或建筑群。城市综合体中各类物业形态对于机电的要求都各有特性，在设计时我们通常需要根据各物业特性以及物业定位，准确的选择机电的形式、容量等。空调一般由冷热源、空气处理设备、输送管道、以及空气分配装置所组成，根据需要可以组合成许多种不同的系统。按主机的设置情况可分为：1、集中系统：集中式系统按制冷方式或冷热源的不同，有常规电制冷系统、燃气制冷系统、冰（水）蓄冷系统、水源热泵系统、地源热泵系统等。2、半集中系统：有水环热泵系统，大型风冷热泵系统。3、全分散系统：有VRF（多联变冷媒中央空调）系统、分体式空调。按负担室内负荷所用介质可分为：1、全空气系统。2、全水系统：冷辐射系统。3、空气+水系统：风机盘管+新风系统。4、冷媒系统：有VRF（户式中央空调）系统、分体式空调。一、房间空调器（分体式空调）房间空调器（分体空调）是一种向密闭空间（如房间）或区域直接提供经过处理的空气的设备，由室外机和室内机二个大部件组成，它采用空气冷却式冷凝器和全封闭制冷压缩机，制冷量一般在7000W以下。由于房间空调器出风温度不可调（14度左右），空调舒适性较差，一般适用于民用住宅建筑及有以下需求的公共建筑。1、公共建筑（散租散售性型物业）在下列情况下可采用分体空调：1）、乙类建筑中要求空气调节设施的房间（甲类建筑不推荐）；2）、需要24小时运行或公共建筑空气调节系统运行停止时仍需空调的房间；3）、经营项目使用性质频繁变动、内部装饰相对频繁变动的空调房间或建筑；2、选用房间空调器时，在建筑平面设计和立面设计中，均应考虑室外机的合理位置，既不应影响立面景观，又应利于与室外空气的热交换，同时，便于清洗和维护室外散热器（室外机），室外机布置应符合下列要求：1）、室外机应安装在南、北或东南、西南向的外墙上。2）、室外机应避免室外换热器进、出气流短路。3）、多层或高层建筑的室外机不宜从下到上逐层依次布置在建筑的竖向凹槽内。3、房间空调器产品能效等级不一，从2.2-3.2不等，一般房间空调器投资约为180-250元/m2。4、设备正常使用寿命约为8-10年；外机的设置与外立面的关系：空调布线原则：空调器的耗电在家庭电费支出中，占较大的比例。除了要选择功率大，耗能小的空调器外，还要在安装时进行合理布置，才能起到更好的节能效果。分体式空调在住宅中的纵向布置方式一：分体式空调在住宅中的纵向布置方式二：分体式空调在住宅中的纵向布置方式三：分体式空调在住宅中的窗下布置方式一：分体式空调在住宅中的窗下布置方式二：分体式空调在住宅中的窗下布置方式三：二、VRF空调系统VRF（VariableRefrigerationFlow）是变制冷剂流量变频空调系统的总称，也叫户式中央空调，该空气调节方式没有空气调节水系统和冷却水系统，系统简单，管理灵活，自动化程度高，能满足空调区域分室调节且灵活使用的要求，适用于大户型住宅及散售散租型办公。但多联机系统的综合能效比不高，当前国内大多数多联机系统2.3～2.9之间，其高效区集中在负荷的30%～70%区间，供冷、供热能力受室外环境的影响较大；经技术、经济比较确认合理后，可用于中小型空调系统中，该系统有如下特点：1、系统一次投资较高（未计新风系统投资约为450-500元/m2），空气净化、加湿及大量使用新风等比较困难；2、冷媒管的长度、室外机的位置有一定的限制要求，最大配管长度不宜超过150米，一般应控制在100米以内（制冷量修正系统约为0.8）较为科学合理；室内外机高低差不能超过50米；3、在建筑平面设计和立面设计中，均应考虑室外机的合理位置，既不应影响立面景观，又应利于与室外空气的热交换，同时，便于清洗和维护室外散热器（室外机），室外机布置应符合下列要求：1）为了避免气流短路，宜将室外机房布置在建筑的边角处，分别从不同的方向进风和排风；2）室外机宜安装在南、北或东南、西南向的外墙上。3）室外机应避免室外换热器进、出气流短路。4）多层或高层建筑的室外机不宜从下到上逐层依次布置在建筑的竖向凹槽内。5）当室外机分层设置进，且室外机在竖向同一面进风、排风，宜将建筑顶层、次顶层的室外机放置在屋顶4、多层建筑室外机可放置在屋顶，高层建筑宜分层放置，分层放置的优点如下：1）无需考虑室内外机的高低差限制；2）空调系统冷媒管长大大缩减，节省管材的同时，机器的衰减更小；3）无需冷媒管井，系统设计施工更方便；4）安装方便；5）为建筑立面提供了更多的选择；三、风冷热泵系统风冷热泵系统也称为空气源热泵系统，以空气作为介质与冷凝器进行热交换的空调机组，适用于夏热冬冷地区或缺水地区的200-10000平方米中小型公共建筑，与水冷机组加锅炉组合形式相比有如下特点：1、风冷热泵既可提供冷源也可以提供热源，一机二用，不用另设锅炉房（供热），若选用带热回收型机型可提供生活热水（选择厂家有限），不设专用机房，不占用有效建筑面积，一般可设于屋顶；2、末端空调形式选用较为灵活，可采用全空气系统（大空间或人员密集场所）或风机盘管加新风系统（写字楼等）等多种组合形式；3、风冷热泵机组耗电量较高，电力初装配电容量较大，系统综合能效比约为2.20-2.40，与VRF系统差不多，年运行费用高于水冷机加锅炉组合；4、系统造价约高于水冷机组加锅炉组合的形式，约为350－420元/m2；5、风冷热泵比水冷冷水机组加锅炉组合运行维护简单，但风冷热泵受室外环境影响较大，空调效果不易得到保证，特别是室外气温过高或室外气温过低时，制冷制热量衰减过大，效果更差。6、风冷热泵设置于室外，设备正常寿命10-15年，系统运行震动和噪声要加以控制。风冷冷水机组：水冷冷水机组加锅炉系统该组合是目前国内夏热冬冷地区大中型公共建筑中较为常用的冷热源组合形式，一般用于酒店、甲级写字楼、大型购物中心、会议影视中心、体育馆等，系统有如下特点：1、设备成熟可靠、制冷主机使用寿命长达20-25年，供冷、供热效果有保障，对于有热水需求场所，由于采用了锅炉，热水有保证；2、系统投资适中，约为320-400元/m2；3、末端空调形式选用较为灵活，可采用全空气系统（大空间或人员密集场所）或风机盘管加新风系统（写字楼等）等多种组合形式；4、无论是采用螺杆式还是离心式电制冷机组，系统供冷综合能效比较高，综合能效比为3.0以上，如果配合采用一次泵或二次泵变频技术，节能效果更明显；5、该系统最大问题就是地下室要设冷冻机房和锅炉房，屋顶要设冷却塔，占用有效建筑面积。五、分体式水环热泵系统+空气源热泵热水机组（制热水）水环热泵中央空调冷源（即小主机）分散安装至每一个房间或区域、无需主机房。可用于酒店式服务的公寓项目。1、可以采用分体式水环热泵设备，风机盘管安装在室内，小主机安装在走廊或者客房内的卫生间。系统运行安全可靠，即使一台主机坏了，也不会影响整个系统的使用；另外空调系统无冷冻水，室内管道不易结露；在使用上相当于家用分体空调，能实现每台空调独立停开，互不干扰。水环热泵设备制冷量从2.32kw至19.24kw，设备能效比EER约为4.5左右。按设备为9150kw制冷量计算，空调设备输入功率约为2033kw。水环热泵的冷热源可采用冷却塔水，也采用天然湖水，无需其他辅助冷热设备，冷却水泵的输入功率约220kw。2、热水部分设计采用空气源热泵热水机组，需要设计卫生热水的热量为2650kw，设计制热能力为160kw的设备17台，输入功率为647.7kw。热水泵输入功率约为120kw。3、系统特点：1）系统简化，初投资少，约350元/平方米2）高效节能3）可同时供冷供暖4）系统布置简洁灵活5）机组运行可靠性高，寿命长6）最全面的中央监控能力，维护效率高7）最实惠的运行管理维保费用，运行费用低8）智能化控制，满足个性化需求，可以分户计费9）噪音高、无新风六、水源热泵系统（带热回收）+末端本系统需要专用机房，空调主机设备集中放置一个机房内，以减少占地面积及管理上的方便，管理费用及运行费用较低。1、水源热泵系统系统特点1）水中低品位（闲置）热量转移到高品位热量。2）能效比高：制热COP≥4.5；制冷COP≥5.5。3）一次能源效率高。E＞1.3（最高）。4）冷暖兼备，一机三用。5）工作稳定、可靠、可调性强。6）环保、节能、再生。7）系统简单，易于管理，故障点少，维修工作方便简单，维护费用低。8）不受气候和外界天气变化影响，工况非常稳定，设备运行稳定。9）没用热污染，没有噪音污染，没有视觉污染，没有有害气体排放污染。10）末端采用风机盘管，噪音低11）系统投资约350元/平方米2、热水部分工作原理夏季由水源热泵热回收的热量提供免费的生活热水，冬季水源热泵设备既提供空调制热又提供生活热水。热水系统设置生活热水蓄热水箱，设备制取的热水先供至热水箱，再由热水循环泵打至各用水点。过度季节未开启空调末端设备时，则开启一台热回收主机设备制热水，制取的热水供至蓄热水箱，当水箱温度达到设置温度时，设备停机，当水箱温度低于某设定温度时，设备开启制热水。七、地源热泵系统地源热泵遵循逆卡诺原理，即从外部供给热泵较小的耗功W，同时从低温环境TL中吸收大量的低温热QL，热泵就可以输出温度高得多的热能QH，并送到高温环境TH中去，从而达到不能直接利用的低温热回收利用起来。1、地源热泵根据地下换热器的形式不同可以分为开式和闭式。1）、闭式循环系统有水平埋管和直埋式两种，其循环介质完全被封闭在管路中，不受外界环境干扰。垂直埋管式地源热泵适合于用地比较紧张的城市地区，而且恒温效果好，维护费用少。一般采用φ100~φ150的孔径，孔深100~300m，空间距为4~10m。地下管线采用高密度聚乙烯（HDPE）管或聚丁烯（PB）管，管线口径φ25~φ35mm，钻孔总长度由建筑面积大小而定。正常是每平方米建筑面积钻孔1m左右。各孔内管线的连接方式有并联和串联。每一钻孔内可以放单“U”型管，也可以放双“U”型管。孔内用与地层岩土成分相近的材料（一般为膨润土水泥或硅砂）充填。埋入地下钻孔中的地下换热器一进一回形成回路与大地进行换热。2）、地源热泵在于夏季利用冬季蓄存的冷量供冷，同时蓄存热量，以备冬用；冬季利用夏季蓄存的热量供热，同时蓄存冷量，以备夏用。夏热冬冷地区供冷和供暖天数大致相同，冷暖负荷基本相当，可用同一地下埋管换热器实现建筑的冷暖联供，实属一种节能又保护环境的绿色空调。3）、通常地源热泵消耗1kW的能量，用户可以得到4kW左右的热量或冷量。2、该系统目前多用于高档别墅项目。八、冰蓄冷系统利用冰的相变潜热进行冷量的储存。蓄冷空调系统本身并不节电,但是它的移峰填谷作用有助于电网运行的优化调配和节能,从而提高设备使用率,为电网的生产和供应带来显著效益,避免因高峰时段供电不足而新建电厂的额外投资。蓄冷空调系统相当于是“不耗能”的发电厂。目前我国很多省市已实施分时电价,以鼓励用电单位在电负荷低谷用电,控制高峰用电量。由此可以实现对电网的“削峰填谷”,缓解电力紧张,减少电力建设投资。目前冰蓄冷系统可以分为全负荷冰蓄冷系统和部分负荷冰蓄冷系统。全负荷冰蓄冷系统是在供冷时段不使用主机,只依靠蓄冰设备融冰来满足冷负荷需求。部分冰蓄冷系统在供冷时则