周俊杰 吳大農(nóng)

深圳市建筑科學(xué)研究院股份有限公司

深圳建科大樓是深圳建科院融合了“本土化、 低成本、 低資源消耗、 可復(fù)制” 的綠色建筑理念自行研究策劃、 自主設(shè)計(jì)的綠色辦公建筑。是首批國家財(cái)政部、建設(shè)部可再生能源示范項(xiàng)目。是深圳市第一批建筑節(jié)能和綠色建筑示范項(xiàng)目以及深圳市可再生能源利用城市級(jí)示范工程項(xiàng)目。是國家第一批可再生能源建筑應(yīng)用示范項(xiàng)目、 全國首個(gè) “百項(xiàng)綠色建筑與百項(xiàng)低能耗建筑示范工程” ，通過國家綠色建筑設(shè)計(jì)三星級(jí)標(biāo)識(shí)、 國家綠色建筑運(yùn)行評(píng)價(jià)三星級(jí)標(biāo)識(shí)評(píng)審。

1 項(xiàng)目概況

本工程總建筑面積 18169m2， 地下 2 層， 地上 12層， 總建筑高度57.9m， 是集實(shí)驗(yàn)、 研發(fā)、 辦公、 學(xué)術(shù)交流等于一體的多功能綜合建筑。大樓空調(diào)總面積9300m2， 夏季冷負(fù)荷為 1100 kW， 采用分散+集中， 多種節(jié)能技術(shù)融合的復(fù)合式空調(diào)系統(tǒng)。

2 空調(diào)系統(tǒng)

2.1 冷源系統(tǒng)

建科大樓冷源主要采用了水環(huán)式空調(diào)系統(tǒng)， 風(fēng)冷多聯(lián)式空調(diào)系統(tǒng)以及利用雨水池?fù)Q熱的水源熱泵系統(tǒng)。 其中地下1層至地上1層實(shí)驗(yàn)室， 采用水源熱泵式空調(diào)系統(tǒng)， 夏季冷負(fù)荷為25 kW， 通過在雨水回收池中設(shè)置盤管， 利用景觀及人工濕地循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行換熱 （見圖 1）， 提供溫度較低的循環(huán)冷卻水， 從而提高末端機(jī)組的能效比， 達(dá)到節(jié)能效果。

圖1 景觀水池為水環(huán)式空調(diào)冷卻水降溫

地上 9 層南區(qū)，11 層南區(qū)分別為院部和專家公寓，采 用風(fēng)冷變頻多聯(lián)空調(diào)系統(tǒng)，夏 季冷負(fù)荷為72 kW。風(fēng)冷式變頻多聯(lián)空調(diào)的綜合部分性能系數(shù)較高，適 應(yīng)該區(qū)域經(jīng)常處于低負(fù)荷工況下的特點(diǎn)。

地上 2 層至 12 層的其他區(qū)域采用分散集中式水冷中央空調(diào)系統(tǒng)，夏 季冷負(fù)荷為 1003 kW，冷 卻塔采用閉式，置 于屋頂，各 層采用高效高溫水冷冷水機(jī)組，提供16℃冷凍水。

2.2 節(jié)能技術(shù)應(yīng)用

建科大樓復(fù)合式空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用了多種節(jié)能空調(diào)技術(shù)， 包括全熱回收新風(fēng)系統(tǒng)、 高溫風(fēng)機(jī)盤管、 熱泵驅(qū)動(dòng)溶液除濕凈化新風(fēng)系統(tǒng)、 輻射冷卻吊頂系統(tǒng)、 冷梁系統(tǒng)、 置換通風(fēng)系統(tǒng)等。

全熱回收新風(fēng)系統(tǒng)利用對(duì)排風(fēng)進(jìn)行全熱回收后的冷量預(yù)冷新風(fēng)。熱泵溶液除濕新風(fēng)系統(tǒng)， 除對(duì)排風(fēng)進(jìn)行熱回收， 控制室內(nèi)環(huán)境的濕度外， 熱泵溶液除濕機(jī)組制冷工況能效比為4.5 W/W，可大幅降低新風(fēng)處理系統(tǒng)的能耗。高溫風(fēng)機(jī)盤管、 輻射冷吊頂 （見圖 2）、冷梁系統(tǒng)等末端設(shè)備均在干工況下運(yùn)行， 在改善室內(nèi)衛(wèi)生環(huán)境的同時(shí)，可以提高制冷機(jī)組的蒸發(fā)溫度， 從而提高制冷機(jī)組的能效比。置換通風(fēng)系統(tǒng) （見圖 3） 在提高室內(nèi)空氣品質(zhì)前提下， 提高了送風(fēng)溫度， 同時(shí)通過變風(fēng)量控制， 減少了風(fēng)機(jī)能耗。

圖2 冷輻射毛細(xì)管席

圖3 報(bào)告廳置換通風(fēng)地板送風(fēng)口

3 自動(dòng)控制設(shè)計(jì)

建科大樓空調(diào)系統(tǒng)配備了完善的自動(dòng)控制系統(tǒng)，對(duì)通風(fēng)與空調(diào)系統(tǒng) （包括冷水機(jī)組、 冷卻塔、 冷卻水泵、冷凍水泵、 風(fēng)機(jī)盤管、 全熱交換器、 空氣處理機(jī)組、 溶液新風(fēng)機(jī)組等） 進(jìn)行全自動(dòng)控制。在控制邏輯的設(shè)計(jì)中，除了常規(guī)的冷卻塔、 主機(jī)等設(shè)備的運(yùn)行監(jiān)測、 啟?？刂仆?， 還設(shè)計(jì)了各種節(jié)能運(yùn)行方式， 比如冷卻水系統(tǒng)的節(jié)能運(yùn)行模式， 可根據(jù)冷卻水供水溫度控制冷卻塔的運(yùn)行頻率， 通過監(jiān)測冷卻水供、 回水溫差值， 自動(dòng)控制冷卻水泵變頻運(yùn)行。集中新風(fēng)系統(tǒng)變頻控制，可根據(jù)大樓平時(shí)上班、 加班等不同模式， 以及室內(nèi)的 CO2濃度水平， 控制各新風(fēng)機(jī)組風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行， 在保證足夠的新風(fēng)量節(jié)能的同時(shí)減少新風(fēng)系統(tǒng)的輸配能耗和新風(fēng)負(fù)荷。其他如地板送風(fēng)系統(tǒng)變風(fēng)量控制、全新風(fēng)自動(dòng)控制等等。另外，建科大樓設(shè)計(jì)有室內(nèi)空氣質(zhì)量和熱舒適自動(dòng)控制系統(tǒng)， 能耗分項(xiàng)計(jì)量實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)， 保證空調(diào)自動(dòng)控制系統(tǒng)的有效運(yùn)行。

4 難點(diǎn)與創(chuàng)新

1） 系統(tǒng)合理劃分。建科大樓的建筑功能多， 使用情況復(fù)雜， 不同時(shí)段空調(diào)冷負(fù)荷變化大， 空調(diào)系統(tǒng)的劃分應(yīng)適應(yīng)不同建筑區(qū)域的使用特點(diǎn)。通過對(duì)多種系統(tǒng)方案的對(duì)比分析， 設(shè)計(jì)最終采用了上述復(fù)合式空調(diào)系統(tǒng)， 不同功能區(qū)域采用了不同的空調(diào)方式， 使得建科大樓的中央空調(diào)系統(tǒng)接近于分散式空調(diào)系統(tǒng)， 比一般中央空調(diào)系統(tǒng)更靈活、 節(jié)能。

2） 建筑空間利用。建筑空間的有效利用可以大幅降低土建成本， 建科大樓除首層和五層外其他建筑層高為3.6m。 設(shè)計(jì)采取了多種空間利用的措施， 例如， 風(fēng)機(jī)盤管等末端設(shè)備利用梁與梁間的空間， 與土建配合預(yù)留樓板管線槽， 管線穿梁位置預(yù)留套管， 風(fēng)管布置簡化， 進(jìn)行綜合管線排布等， 通過采取上述措施， 保證了建筑空間高效的利用。

3） 桌面工位送風(fēng)系統(tǒng)。桌面工位送風(fēng)是一種新穎的空調(diào)送風(fēng)方式， 即將清潔、 低焓值的空氣直接送入室內(nèi)工作人員人員的呼吸區(qū)， 工作人員可以控制送風(fēng)量、 送風(fēng)方向等參數(shù)， 來調(diào)節(jié)工作區(qū)域內(nèi)污染物濃度，使人感覺空氣新鮮通透。但是這項(xiàng)技術(shù)目前國內(nèi)應(yīng)用很少， 存在不少應(yīng)用問題， 例如， 目前可實(shí)現(xiàn)風(fēng)向控制的桌面送風(fēng)口，壓力損失在220～400 Pa，風(fēng)口阻力過大， 會(huì)導(dǎo)致選擇末端小風(fēng)機(jī)的電耗、 噪聲偏大。經(jīng)過研發(fā)工程師的反復(fù)研究， 改為采用“萬向鋼骨塑料伸縮管” 直接替代高阻力的轉(zhuǎn)向送風(fēng)口， 大大降低風(fēng)口的阻力并解決了隔震問題。通過采用隔聲箱送風(fēng)模塊（內(nèi)含直流小風(fēng)機(jī)） 的方式， 安裝在桌面下線槽內(nèi)主風(fēng)管的兩側(cè)， 解決了末端送風(fēng)風(fēng)機(jī)噪聲問題。

4） 系統(tǒng)調(diào)試。建科大樓空調(diào)系統(tǒng)除了驗(yàn)收階段進(jìn)行的調(diào)試和節(jié)能驗(yàn)收外， 通過大樓的監(jiān)測系統(tǒng)， 在運(yùn)行階段對(duì)各空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)測， 及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行問題， 并采取運(yùn)維措施。例如， 在試運(yùn)行階段，發(fā)現(xiàn)部分區(qū)域室內(nèi)濕度偏高， 經(jīng)過測試排查發(fā)現(xiàn)溶液除濕新風(fēng)系統(tǒng)送風(fēng)量不足， 診斷后發(fā)現(xiàn)存在新風(fēng)機(jī)送風(fēng)出口電動(dòng)閥、 管道井內(nèi)防火閥未完全開啟， 風(fēng)量調(diào)節(jié)閥開關(guān)與控制信號(hào)開關(guān)相反， 溫濕度傳感器數(shù)據(jù)異常等問題， 通過調(diào)試使得系統(tǒng)正常運(yùn)行。另外， 通過分析歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)， 運(yùn)維小組可不斷優(yōu)化不同工況下的運(yùn)行控制策略， 真正實(shí)現(xiàn)運(yùn)行階段節(jié)能。

5 運(yùn)行情況

1）運(yùn) 行能耗

建科大樓于2009年竣工，2010年投入正式運(yùn)營，全年空調(diào)總能耗為 2.95 萬 kWh，約占建筑總能耗的21%，低 于同類非政府辦公建筑的35～60%，2010 年耗電量指標(biāo)為33.3 kWh/(m2· a )，2011年空調(diào)系統(tǒng)能耗更降低為17.2 kWh/(m2· a )，僅 為當(dāng)?shù)赝惤ㄖ?0.6%，見圖 4。

圖4 2011年建科大樓與當(dāng)?shù)赝惤ㄖ骄芎乃奖容^

2） 舒適性評(píng)價(jià)

業(yè)主對(duì)室內(nèi)人員每天對(duì)室內(nèi)環(huán)境的投票進(jìn)行統(tǒng)計(jì)， 得出空調(diào)季節(jié) （2010年4 月～10 月） 的室內(nèi)人員對(duì)室內(nèi)熱舒適性、 噪聲、 空氣清新度的評(píng)價(jià)結(jié)果如下圖 5所示， 可以明顯看出， 室內(nèi)人員對(duì)室內(nèi)環(huán)境的總體評(píng)價(jià)良好。

圖5 2010年4月～10月室內(nèi)環(huán)境評(píng)價(jià)投票統(tǒng)計(jì)

6 結(jié)論

深圳建科大樓空調(diào)系統(tǒng)將多種空調(diào)領(lǐng)域的節(jié)能技術(shù)和建筑進(jìn)行有機(jī)地結(jié)合， 對(duì)夏熱冬暖地區(qū)辦公建筑的綠色空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了有益的探索和實(shí)踐。建科大樓空調(diào)系統(tǒng)經(jīng)過實(shí)際運(yùn)行的檢驗(yàn)， 系統(tǒng)的運(yùn)行情況良好， 運(yùn)行能耗水平低， 則室內(nèi)人員對(duì)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)較高。

截止目前， 深圳建科大樓獲得的標(biāo)識(shí)和獎(jiǎng)項(xiàng)累計(jì)達(dá)到30項(xiàng)。主要標(biāo)識(shí)和獎(jiǎng)項(xiàng)及節(jié)能減排效果如下。

1）國家綠色建筑設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)標(biāo)識(shí)三星級(jí)（最高等級(jí)）項(xiàng) 目。

2）國家級(jí)第一批民用建筑能效測評(píng)標(biāo)識(shí)（三星級(jí)）項(xiàng) 目。

3）2011年全國綠色建筑創(chuàng)新獎(jiǎng)。

4）2011 年度全國優(yōu)秀工程勘察設(shè)計(jì)行業(yè)獎(jiǎng)建筑工程一等獎(jiǎng)。

5）2013 年獲綠色設(shè)計(jì)國際大獎(jiǎng)——— 綠色建筑類金獎(jiǎng)。

6）年 度用電量為 44.4 kWh/m2， 與 深圳市其他辦公樓相比節(jié)能60%，相 當(dāng)于每年節(jié)能412.7噸標(biāo)煤。

7）每 年減少CO2排放1097.85噸。

參考文獻(xiàn)

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