同济大学 金林辉 董文霄 潘欣钰 李成志 我们十分有幸参加了中国制冷学会和ASHRAE举办的第一届CAR-ASHRAE学生设计竞赛,在这里要特别感谢老师们在设计过程中的耐心指导,是你们为我们打开了暖通世界的大门。
本次大赛的首要要求为节能、节地、节水。这是一个很有挑战的题目,我们选择的建筑是一个科技馆和老年活动中心,总共有2万多m2的建筑面积,地下是人防工程,功能房间里面有卡拉OK、电影院、多功能厅以及棋牌室等,室内湿负荷较大,而且变化较大,与经常处理的问题不同。
为了实现节能、节地、节水的目标,我们查阅了大量的资料,熟悉了解空调系统各个部分的性能和能耗特点以及在实际工程中设计和运行阶段需要注意的问题,通过学习前人总结的设计得失,经过反复推敲,最后将设计中需要特别考虑的问题逐渐集中在几个方面:冷热源的选择、水系统的设计、特殊房间气流的组织、变风量系统的设计以及实际运行中的调节和控制。
知道了工作的重点,我们设计的思路也逐渐清晰起来,在老师的耐心指导启发之下,开始建立起我们的节能思路:要使冷热源、水系统、风系统相互配合,能够适应所在建筑的负荷特点、满足特定的要求,并且具有实时调节的机制,这样才能实现空调系统的节能运行,并且运行调节的过程不能只依赖复杂的自控系统。
在设计之前,我们已经阅读了很多的节能设计技术资料,在应用到我们既有建筑的过程中,发现还有许多需要仔细加以考虑的地方。
在冷热源的设计过程中,需要考虑在已知的功能建筑中,负荷具有怎样的特点,怎样的冷热源才是真正的节能,蓄冷节约能源的运行过程中主机COP下降造成的损失存在怎样的关系,蓄冷方案是不是真的适用等等,都需要经过详细的计算才能得出结论。
水系统的设计中,总的原则是实现水系统的实时控制、水量的变化控制。最重要的是合理的系统分区,以及使用二次泵变流量的系统,根据我们使用的冷热源,设计了具备相应功能的水系统,比常规的略为复杂,但是实现了相关的功能。地源热泵、水蓄冷系统原理图见图1,土壤换热器管道平面图见图2。
图1 地源热泵、水蓄冷系统原理图
图2 土壤换热器管道平面图 风系统的设计中,要考虑的是在体育场馆和电影院新风量究竟该怎么选取,使用大温差之后可以节省风量,减少水泵和风机的能耗,但是对于高大的空间,在气流组织和能耗之间将存在怎样的平衡;在一些房间中热湿比较小,这样的房间风量该怎样处理;二次回风系统虽然节能,但是存在什么样的使用限制;在一些会议室和教室等功能房间中采用了变风量系统,变风量系统的设计计算中需要注意哪些方面等等。新风机组、风机盘管接管详图见图3。
图3 新风机组、风机盘管接管详图
我们的设计就是这样随着疑问进行的,随着问题的不断解开,我们的设计也不断深入,但是又会面临新的问题,我们沿着这条线走下去,随着比赛结束时间的到来,我们上交了自己的作品,就是这样一个过程,留给我们每个人的是前人辛勤耕耘积累的智慧,是我们正在不断努力、希图徜徉其中的整个暖通世界。
最后,感谢中国制冷学会和ASHRAE,感谢评委们的耐心工作,并再次感谢我们的老师。
(2009年第1届CAR-ASHRAE学生设计竞赛二等奖)
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