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深圳裕新建材龙城家居广场空调方案和经济分析(编号：GARICO20030718)2003年7月18日工程名称：深圳裕新建材龙城家居广场工程地址：深圳1、设计依据1.1采暖通风与空气调节设计规范GBJ19-871.2建筑设计防火规范GBJ16-871.3室内空调舒适温度GB5701-831.4商店建筑设计规范JGJ48-881.5旅馆建筑设计规范JGJ62-901.6办公建筑设计规范JGJ67-891.7高层民用建筑设计防火规范GB50045-991.8设计院提供的基本资料2空调方案深圳裕新建材龙城家居广场为四层精品商品商场，室内人员多，为顾客创造一个健康舒适的购物环境，建议采用目前国际上最先进的低温送风独立新风系统（DedicatedOutdoorAirSystems,简称DOAS），以提高建筑物的室内环境质量，抗御传染病疫情的能力，同时降低运转费用。2.1商业建筑为什么应该安装低温送风独立新风系统商业建筑，包括：大型商场、超级市场、百货商场、餐厅、咖啡馆、啤酒屋、游乐场等，在空调通风设计上具有以下特点：1.室内人员密集，夏季空调负荷中，人体负荷是其主要组成部分，同时室内人体散湿量大，加上照明负荷，建筑负荷在室内空调负荷中所占比例很小。2.室内人员密集，根据中华人民共和国国家标准GB9670—1996《商场（店）、书店卫生标准》规定：每人的新风量不得低于20m3/h，因此新风负荷在空调负荷所占比例很大。3.室内人员密集，各种货品气味混杂，室内空气质量低下，长时间逗留影响人体健康。4.即使是采用空调，在顾客较多的时候，室内相对湿度一般偏高（一般高于65%），因此不但影响人体舒适感，而且室内容易滋生霉菌（尤其是空调末端设备采用风机盘管机组时，冷凝水盘内一般均会滋生霉菌），影响人体健康。5.空调负荷波动大，节假日与平时，即使是一天之内空调负荷的大小相差悬殊。6.部分商业建筑最高负荷（如超级市场）有可能出现在一天的最后几个小时，对冰蓄冷系统空调户的控制能力要求高。7.商业建筑空调系统耗电量高，据统计空调系统的耗电量占到建筑耗电量的６０％～７０％，因此空调节能任务重，空调耗电量过大是导致很多商业建筑亏本的重要原因，因此空调节能任务重。目前国内商业建筑的空调系统，冷源主要采用常规冷水机组，末端设备主要采用风机盘管机组和柜式空调机组，虽然一次投资较低，但是运转费用高，室内空气质量差。2.2何谓冰蓄冷低温送风独立新风系统根据商业建筑空调的上述特点，同时考虑到建筑物的安全性（抗御恐怖之以分子袭击，以及疫情传播的能力），美国２００１年全面推广的低温送风独立新风系统（ＤＯＡＳ）很好地解决了上述问题，同时将空调系统的经济性（一次投资和运转费用）建筑物的安全性和健康性大幅度提高。冰蓄冷低温送风独立新风系统，具备以下特点：1.冷源为冰蓄冷系统，为了获得稳定的低温水（低于3℃），一般采用动态制冰方式；2.新风机组采用低温送风空调机组，机组出风温度低于7℃，新风机组除了承担新风负荷外，还承担室内全部潜热负荷和部分显热负荷（或全部显热负荷）；3.室内剩余显热负荷由其他显冷设备承担，这些显冷设备，可以是辐射冷吊顶，风机盘管机组等，显冷设备均无回风系统；4.由于采用独立新风系统时，室内温度和湿度明显低于室外，因此新风和排风之间采用全热交换器，进一步节约能耗；5.由于送入的新风温度等于或低于7℃，因此为了防止送风口表面凝露，同时保证室内合理的换气次数，需要采用诱导比较大的诱导风口。2.3冰蓄冷低温送风独立新风系统的组成冰蓄冷低温送风独立新风系统由以下部分组成：（1）动态制冰系统，包括：压缩冷凝机组，板式换热器，片冰机，蓄冰槽，冷水水泵，冷却水水泵，冷却塔，自控系统等；（2）低温送风独立新风机组；（3）全热交换器；（4）室内显热设备（辐射板吊顶，或风机盘管机组）；（5）诱导风口；（6）自动控制系统。图1是典型的冰蓄冷低温送风独立新风系统。图1冰蓄冷低温送风独立新风系统2.3.1动态制冰系统动态制冰系统一般采用制冰机/冷水机组（亦称制冰滑落式，片冰机），目前世界上最先进的制冰机/冷水机组是由美国PaulMuller公司生产。美国PaulMueller®公司生产的片冰机/冷水机组由蒸发板和压缩冷凝机组组成。蒸发板采用模块式设计，每个蒸发板模块（Bank）由多片板式换热器组成，在标准工况下（蒸发温度为-10℃）的制冰容量为39.1冷吨（137.5kW）。配用专用的压缩冷凝机组，一台压缩冷凝机组一般配套4—8组蒸发板模块。也可由中央冷冻站为多个模块提供冷源，中央冷冻站适合于制冰量大于400冷吨的大型系统。大型系统采用中央冷冻站，可以使压缩机的选用具有更大的自由度，提高整个系统的可靠性和运行效率。片冰机同时也是高效的低温冷水机组，这种性能对于分量蓄冰是十分重要的。图2片冰机组成——压缩冷凝机组和蒸发板模块图2制冰机/冷水机组2.3.1.1制冰和制备冷水的过程风机盘管机组或辐射冷吊顶新风机组诱导风口全热交换器板式换热器新风排风1.5℃8.5℃3℃11℃14℃由蓄冰槽来循环水通过循环泵进入布水器，再通过布水器沿蒸发器表面流下，而制冷剂由溶液泵从低压贮液器中送到蒸发板内，制冷剂从上至下均匀地从蒸发器内表面流过，根据水温的高低，水在蒸发器外表面均匀凝结成5～9毫米的薄冰，或者只让水降温，而不结冰，制备成空调所需冷水。2.3.1.2融冰过程部分热的制冷剂气体进入蒸发板内，20～30秒钟后，薄冰从蒸发器表面脱落，落入蓄冰槽内，破碎成小冰片。冷凝后的制冷剂回到低压贮液器，继续循环。制冰/冷水过程融冰过程图3片冰机制冰和融冰过程2.3.1.3片冰机/冷水机组蓄冰系统的优点(1)快速融冰：制冰机制出的片状冰可以快速融化，24小时蓄存的冰30分钟可以全部融化。因此可以充分利用非空调时间蓄冰，满足高峰负荷的需要。特别适合于尖峰空调负荷集中在某一段时间的建筑，如办公楼、商场、超级市场、体育馆、大会堂等，不会出现目前静态制冰经常出现的“千年冰”，即蓄冰槽内冰无法融光现象。（2）与低温送风系统完美结合：可以提供1℃—1.5℃的低温水，因此特别适合低温送风系统，通过降低空调水系统和风系统的一次投资，使冰蓄冷系统的一次投资有可能低于常规空调系统。同时建筑的高度由于风道尺寸的减小而降低。（3）冷水温度稳定：出水温度可以稳定在1℃—1.5℃，既是到融冰末期冷水出水温度也不会高于3.5℃,而静态制冰系统在融冰末期的出水温度基本上会接近7℃，因此不适合使用低温送风系统。（4）蓄冰槽简单：蓄冰槽内只有冰和水，因此设计与制作特别简单。（5）操作简单：冰不是储存于制冰蒸发板表面，因此，每天没有必要为保持高运行效率而完全融化所蓄存的冰。（6）无乙二醇：不使用昂贵的，有一定腐蚀性的乙二醇溶液。对于低层建筑，通过严格的水处理也可以不使用板式热交换器。（7）全自动控制：可编程控制器对片冰机的收冰和制冷模式全自动控制，同时可为能量管理系统提供片冰机状态信息。（8）大型区域供冷站最佳选择：1℃—1.5℃的低温水大幅度降低管路、输送设备投资。（9）与电锅炉蓄热结合，经济效益更明显：由于蓄冰槽内无其他设备和部件，因此冰蓄冷可以与电锅炉蓄热相结合，共用蓄冷槽，共用水泵，大幅度降低供暖系统的一次投资和运转费用，经济效益十分明显。（10）经受时间考验的产品米勒公司的片冰滑落式片冰/冷水机组是按照工业制冷标准生产的。这点可从满液式制冷系统、优质工业制冷部件的选用以及在片冰机的结构设计中看出。图4高品质的产品（11）灵活的布置方式模块式设计使设备布置非常灵活。屋顶、地下室、庭院和空地均可安置。保尔米勒公司研制和发明的蒸发板已有40多年的生产历史，蒸发板是经受了时间检验的产品。制冷剂阀门是按满足大多数标准工业制冷应用使用要求来设计、制造的，寿命比商用优质阀门高出几倍。设置在室外地面的片冰机系统（压缩冷凝机组和蒸发板模块一体化）设置在屋顶上的片冰机系统图5灵活的布置方式设置在室外地面的片冰机系统（压缩冷凝机组集中）2.3.2低温送风独立新风机组独立新风系统采用的新风机组除了需要承担新风负荷、还需要承担室内全部潜热负荷和部分显热负荷，因此出风温度和含湿量必需足够低，一般不宜高于7℃，因此必须采用专门的低温送风新风机组。低温送风新风机组的进水温度不宜高于3℃，否则新风机组的表冷器的排数将超过10排，这样将增加新风机组的一次投资，新风机组的风机阻力也相应增加，能耗增加，噪声随之增加。因此低温送风新风机组宜与动态制冰（制冰滑落式，或冰浆式蓄冰设备）相结合。新风机组的出水温度取决于房间露点温度，一般高于室内露点温度0.5℃～1℃。例如，室内干球温度为25℃，相对湿度为40%时，室内露点温度为10.5℃，新风机组出水温度为11℃。经过2003年肆虐全球的SARS疫情之后，世界各国都加强了建筑物的安全性和健康性的措施，为此本公司在低温送风新风机组中采取了以下措施：（1）抗菌驻极静电空气过滤器。驻极体静电空气过滤材料是对聚丙烯纤维在熔喷制造过程中进行静电充电，使其成为静电型驻极体熔喷非织造布（无纺布），直径为2～5μm的纤维网，对灰尘、细菌除了具有筛分、截留、碰撞和扩散作用来实现空气过滤外，由于增加了静电吸附，过滤效率无疑将大大增强，而空气阻力却不会增加。目前国际上有预防病毒（包括SARS病毒）的手术口罩（N95、N97、N99）均采用了这种过滤材料，美国2003年4月推出的抗SARS空气过滤器也是采用这种材料。驻极体静电空气过滤器最大的特点是效率高，阻力低，价格便宜。当迎风面风速为0.25m/s时，对0.5μm的灰尘过滤效率可以达到95%，空气阻力只有40Pa，是传统的柜式空调机组空气过滤器（一般为尼龙网）无法相比的。由于空气过滤器只能过滤掉空气中的灰尘、细菌和病毒，但是无法杀灭阻断后滞留在空气过滤器上部的细菌和病毒，因此在聚丙烯材料中加进纳米银粉和纳米二氧化钛粉，然后一起熔喷，进行静电充电，形成抗菌驻极静电空气过滤材料，根据广东省微生物分析检测中心检测，抗菌率达到99.99%。滞留在空气过滤器材料上的细菌24小时后可以全部杀灭，大大提高了空气过滤器的功能。检测报告如图6所示。（2）机组内装有C波段紫外线杀菌灯。紫外线杀菌射线灯可以杀灭细菌和病毒，因此在空调机组中安装紫外线杀菌射线灯，可以大大增加杀灭滞留在空气过滤器上部的细菌和病毒的能力，缩短杀灭时间。紫外线杀菌射线灯还可以控制空气过滤器上微生物的生长。图7（1）和（2）分别是采用了紫外线照射和未采用紫外线照射的空气过滤器。未采用紫外线照射的空气过滤器受到真菌的污染，包括区霉菌和青霉菌，采用了紫外线照射的空气过滤器表面无微生物生长。（3）采用抗菌涂料的冷凝水水盘。空调机组冷凝水水盘是适合细菌繁殖和滋生的地方，是军团病主要发生源，抗菌涂料采用纳米光触媒作为抗菌材料，与防水性、高附着力的化学材料组合，喷涂在冷凝水盘表面，形成坚固的抗菌膜，使得细菌无法在其表面生存，抗菌涂料已成为当前国际上极有前途的涂料。图8（1）是采用这种涂料和图8（2）是未采用这种涂料的表面霉菌的生长情况，可以看出抗菌涂料的卓越性能。图6过滤材料抗菌率检测报告图2（1）图2（2）图7紫外线C杀菌效果图8抗菌涂料阻止霉菌滋生的效果2.3.3全热交换器由于采用独立新风系统的房间不但温度明显低于室外空气，而且湿度也明显低于室外，因此如果将室内通风换气后的空气直接排到室外十分不经济的，所以独立新风系统一般均采用全热交换器，利用低温送风干燥的室内空气冷却和干燥室外新风，达到明显的节能效果。图9为全热交换器示意图。图9全热交换器示意图全热交换器的全热回收效率为0.45～0.6，取0.5，显热回收效率为0.5～0.7,取0.6。新风经过全热交换器后焓和干球温度均明显降低。当室外空气参数为：干球温度为33℃，湿球温度为27.9℃，室内干球温度为25，相对湿度为40%时，全热交换器出口焓值：34.675.0)83.5448.89(48.89)(INXXXIIIIkJ/kg全热交换器出口干球温度：28.26.0)5233(33)(