巨人別墅項目地暖加制冷空調(diào)可行性研究

1、    巨人別墅項目地暖加制冷空調(diào)可行性研究    胡建輝摘要：創(chuàng)新性研究地暖與制冷空調(diào)同時運行，提高室內(nèi)環(huán)境的舒適性，使冬夏換季運行時，可根據(jù)負荷情況，對兩臺空調(diào)進行變頻運行，以實現(xiàn)整個房間的熱平衡。松江巨人產(chǎn)業(yè)園工程位于上海市松江區(qū)滬松公路和廣富林路交叉口，屬于私人豪華型別墅,共分為a、d、e樓和畫廊四個單體工程。其中a樓和畫廊部分設(shè)計中央空調(diào)系統(tǒng)，部分人員活動的重要房間為增加舒適性設(shè)計了地暖系統(tǒng),分別利用螺桿式冷水機組和燃氣熱水鍋爐為整個建筑提供所需的冷熱負荷。關(guān)鍵詞：地暖制冷空調(diào) 同時運行創(chuàng)新研究： tb657 ： a本工程土建和機電部分由中國建

2、筑第八工程局負責(zé)施工，施工前對整個圖紙按照總承包合同要求進行深化設(shè)計，包括機電部分的綜合管線和各個專業(yè)的系統(tǒng)進行復(fù)核，且經(jīng)過了各方的最終書面確認。按照現(xiàn)場實際施工進度情況，機電部分施工內(nèi)容在2012年6月完成，7月份開始進行單項和系統(tǒng)調(diào)試。此時業(yè)主對我方提出了新的要求：考慮到別墅房間的功能性要求，其206主臥室要求地暖和制冷空調(diào)同時運行，且無論冬夏季其室內(nèi)溫度控制在26±0.3,業(yè)主同意此部分增加的費用以簽證的形式上報和審批。接下來的工作就是討論此種方案的可行性，這相當(dāng)于在原設(shè)計制冷空調(diào)正常運行的情況下,增加了地暖運行時的房間冷負荷。實際工程中這種情況并不多見，我方多處查找資料，上網(wǎng)

3、查找案例，數(shù)次邀請設(shè)計院專業(yè)人員進行專項討論，終于分析出了問題的關(guān)鍵及初步的解決方案。首先是分析出了地暖運行時所產(chǎn)生的各項問題。1、地暖的運行直接大大增加了房間的整個冷負荷，而此時整個空調(diào)水和空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)的管線已經(jīng)施工完畢，空調(diào)箱也已經(jīng)安裝完成，后期調(diào)試過程中循環(huán)水量和風(fēng)量不會有太大的變化。2、室內(nèi)地面原來可以算作是房間的內(nèi)隔墻，此時地暖在夏季的運行將此變成了“外臨界墻體”，需計算地暖運行時由于散熱量而增加的空調(diào)系統(tǒng)冷負荷。3、由于空調(diào)的傳熱介質(zhì)為室內(nèi)空氣，而地暖主要為地板材料，兩者的熱物理性質(zhì)相差甚遠，也就是說兩者的熱傳導(dǎo)不一致，兩者共同運行時的自控問題也是研究的重點。4、增加的冷負荷的處理問

4、題也是一個比較棘手的問題。5、地暖的運行勢必也會影響整個室內(nèi)的氣流組織，這就要求對相應(yīng)的空調(diào)主機的實際運行工況進行調(diào)節(jié)。以下為初步的解決方案：按照此方案，需增加本房間空調(diào)冷凍水的流量。平衡閥的調(diào)節(jié)平衡水量原理公式為：式中：q 流經(jīng)平衡閥的流量，平衡閥阻力系數(shù)p1 平衡閥前壓力，p2 平衡閥后壓力f 平衡閥接管截面積，流體密度系統(tǒng)施工完成，式中p1、p2已經(jīng)確定，流體密度為水的密度不會改變，平衡閥阻力系數(shù)有閥門本身所決定，因此流量只與平衡閥接管截面積f有關(guān)，同時本房間空調(diào)位于最高點，處于最不利環(huán)路上。需將截面積增大，將閥門開度調(diào)至最大。2、本工程位于上海，夏季室內(nèi)空調(diào)設(shè)計溫度為24，地暖要求的地

5、面采暖溫度為28。我們按照以下假設(shè)情況進行計算冷負荷：當(dāng)鄰室有一定發(fā)熱量時，通過空調(diào)房間內(nèi)窗、隔墻、樓板或內(nèi)門等內(nèi)圍護結(jié)構(gòu)的溫差傳熱負荷，按下式計算：q傳=kf(twp+tls-tn)式中：q傳穩(wěn)態(tài)冷負荷，下同， wk- 導(dǎo)熱系數(shù)，twp夏季空氣調(diào)節(jié)室外計算日平均溫度，；此處即為地板輻射采暖的設(shè)計溫度28。tn夏季空氣調(diào)節(jié)室內(nèi)計算溫度，設(shè)計院所取數(shù)值為24。tls鄰室溫升，可根據(jù)鄰室散熱強度采用，。相鄰房間的室內(nèi)溫差不大，此項忽略不計；3、地板采暖和制冷空調(diào)的熱延遲效應(yīng)不同步，從空調(diào)熱質(zhì)交換原理上看，制冷空調(diào)不僅通過向室內(nèi)源源不斷送冷空氣與室內(nèi)的空氣進行質(zhì)的交換（主人對室內(nèi)環(huán)境舒適度要求較高，

6、要求換氣次數(shù)不小于6次/h），而且冷空氣與室內(nèi)空氣存在一定溫差，可進行熱傳導(dǎo)，熱響應(yīng)較快，室內(nèi)溫度提升快;地暖室內(nèi)環(huán)管平面至室內(nèi)木地板垂直距離20cm，主要為細石混凝土，地暖管道與室內(nèi)空氣僅存在熱量的交換，且傳導(dǎo)介質(zhì)為細石混凝土層，一般情況下混凝土的傳熱系數(shù)介于1.74w/m.k與2.33w/m.k之間，相同時間內(nèi)導(dǎo)熱量遠遠小于空調(diào)的熱質(zhì)交換傳熱。這種情況直接會導(dǎo)致地暖與制冷空調(diào)同時運行過程中，室內(nèi)溫度不穩(wěn)定，甚至出現(xiàn)大幅度的波動，嚴(yán)重影響室內(nèi)環(huán)境的熱舒適性。室內(nèi)溫度維持在26±0.3很難實現(xiàn)。經(jīng)過對二者綜合運行的工況分析，我們得出如下結(jié)論：（1）、制冷和采暖同時進行，要想使得室內(nèi)溫

7、度在群控系統(tǒng)下趨于穩(wěn)定，同時去調(diào)節(jié)制冷和采暖兩個相反的熱力工程是很難實現(xiàn)的，必須靠一種來主導(dǎo)，另外一種加以輔助，系統(tǒng)運行初期對于室內(nèi)溫度和反饋信號、和閥門開度等進行統(tǒng)計分析，然后對整個ba系統(tǒng)的監(jiān)控點和設(shè)置參數(shù)進行不斷調(diào)整。（2）、地暖運行時，地面的導(dǎo)熱系數(shù)較小，溫度也相對較為穩(wěn)定，因此將地暖系統(tǒng)作為主導(dǎo)，空調(diào)相對來說對室內(nèi)溫度變化的影響較快，監(jiān)控系統(tǒng)的反應(yīng)也較為迅捷，利用制冷空調(diào)來輔助穩(wěn)定室內(nèi)溫度。（3）、ba控制系統(tǒng)中監(jiān)控點的設(shè)置對系統(tǒng)穩(wěn)定影響也較大，因本房間面積較大，且房間三面為外玻璃幕墻結(jié)構(gòu)，室內(nèi)各點的溫度難免會產(chǎn)生一定的溫差，為減小室內(nèi)溫度測量的溫差，我方采取了多點測量點取平均值的方

8、法，要求弱電單位在室內(nèi)四面墻上我方指定位置設(shè)置測溫探頭，然后對各點測取的溫度進行算數(shù)平均，依次作為室內(nèi)環(huán)境的溫度t平均,即：t平均=4/(t1+t2+t3+t4)對地暖的采暖溫度也采用同樣的方法，多次測量取平均值。4、由于206房間位于屋頂層，且在換熱機房的對角側(cè)，所以206空調(diào)箱所處管路位于空調(diào)水系統(tǒng)的最不利環(huán)路上，即使按照之前的理論公式將206空調(diào)箱的進出水閥門開至最大，系統(tǒng)增加的循環(huán)水量所交換的熱量也不足以平衡地暖正常運行時所產(chǎn)生的冷負荷。熱公式q=c*m*t中，q-單位時間內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)所送入房間的冷量（此處假設(shè)我們的通風(fēng)管道保溫足夠好,無能量損失且漏風(fēng)量為0）。c-水的比熱容，單位體積的

9、物質(zhì)升高或降低1攝氏度所吸收或放出的熱量m-傳熱介質(zhì)的質(zhì)量t- 空調(diào)供回水的溫差（由現(xiàn)場的供回水管上溫度計直接讀?。┯纱斯娇闯?，單位時間內(nèi)空調(diào)的換熱量q，與水的比熱容c、水的質(zhì)量m、傳熱溫差t有關(guān)。c為定值，m與水流量有關(guān)，而最不利環(huán)路上水流量變化不大，因此要在對定時間內(nèi)增加空調(diào)的制冷量，需增大空調(diào)供回水的溫差，根據(jù)空調(diào)小流量大溫差的原理，需對設(shè)備的選型進行改變，而此時業(yè)主對室內(nèi)空氣質(zhì)量也提出了較高的要求，要求室內(nèi)空氣單位體積pm2.5的含量低于2g/m³以下（按照pm2.5細微顆粒物含量的話應(yīng)不大于10000個/m³）。這同時要求206室內(nèi)的空氣壓力必須保持正壓且房間密

10、封性要好?；诖宋曳骄幹屏藢ｍ椃桨福岢鲈黾右慌_小流量、大溫差的空調(diào)機，且同時必須具備高效過濾器，滿足室內(nèi)潔凈度要求。因此在原有系統(tǒng)基礎(chǔ)上，將遠大廠家的一臺新風(fēng)換氣機加了進來，與原有206空調(diào)箱并聯(lián)運行，當(dāng)然二者的壓頭必須保持一致，否則會產(chǎn)生壓頭小的設(shè)備風(fēng)阻過大的情況影響效果。新風(fēng)換氣機產(chǎn)生的冷量應(yīng)等于地暖熱量減掉原有206空調(diào)產(chǎn)生冷量的差值。5、地暖的運行勢必會影響到整個室內(nèi)的氣流組織，原室內(nèi)風(fēng)口設(shè)計為單層百葉，沿房間四周吊頂布置，百葉向下?；仫L(fēng)口位于門口的正上方，氣流組織的均勻性不好。地暖運行后地面會不斷產(chǎn)生熱的氣流組織，與空調(diào)冷風(fēng)會產(chǎn)生氣流渦旋，影響熱舒適性。經(jīng)過優(yōu)化，我方將送風(fēng)口變更成

11、了雙層百葉，且冷空氣氣流方向調(diào)整成了向外玻璃幕墻方向吹，回風(fēng)口設(shè)置在了大臥室的中間位置，冷空氣在下降過程中被地暖熱氣流加熱，隨著溫度的上升氣壓逐漸降低，而后不斷上升進入回風(fēng)口，室內(nèi)氣流組織較好，總體舒適感不錯。冷負荷問題、空氣品質(zhì)問題、ba控制問題、室內(nèi)氣流組織問題相繼解決后，地暖和制冷空調(diào)系統(tǒng)進入調(diào)試和試運行階段，有了充分的理論分析和計算后，系統(tǒng)系統(tǒng)較為平穩(wěn)，基本上實現(xiàn)了室內(nèi)溫度在ba智能控制下保持在26±0.3的范圍?？偨Y(jié)起來，本系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運行的關(guān)鍵因素有幾下幾點：正確分析地暖運行產(chǎn)生的影響，及地暖所帶來的冷負荷的處理方式。由于地暖的升溫和降溫過程較為緩慢且運行較為穩(wěn)定，由此確

12、定以地暖為主導(dǎo)來確定基準(zhǔn)溫度、制冷空調(diào)為輔助室溫補償調(diào)節(jié)的聯(lián)合運行方式；合理選擇地暖和制冷空調(diào)的室內(nèi)測溫點，采取多點測量取平均值，盡量保證室溫的精確性。采用小流量、大溫差的凈化空調(diào)設(shè)備，吸收地暖運行產(chǎn)生的冷負荷，關(guān)于地暖熱氣流對室內(nèi)空氣品質(zhì)造成一定影響的問題，后增加的凈化空調(diào)設(shè)備也很好的解決了這個問題。以下為國家環(huán)境保護部于2012年頒布的環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)（aqi）技術(shù)規(guī)定（試行）版本中對于各種污染物量值的規(guī)定。對于業(yè)主提出的室內(nèi)空氣pm2.5數(shù)值為2g/m³以下的要求，技術(shù)中也有明確的空氣質(zhì)量等級劃分。如下：表中可以看出，2g/m³以下的質(zhì)量指標(biāo)空氣質(zhì)量為一等、優(yōu)等級，適宜各類人群活動。當(dāng)然從通風(fēng)空調(diào)角度講，必須同時具備以下兩個前提：1）、房間密封性要好，與外界空氣隔絕；2）、必須保證足夠的送風(fēng)量，使得房間內(nèi)相對于室外為正壓，防止室外空氣滲入。室內(nèi)氣流組織的問題，