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摘要：绿色建筑是目前全世界建筑行业所追求的最高境界，做为建筑中的一大能耗，要采取什么样的措施才能满足绿色建筑的要求，并取得美国LEED金级认证呢？本文以台商大厦中央空调系统为实例进行阐述说明。
关键词：绿色建筑；生物气候；LEED认证；冰蓄冷；高低温系统；温湿度独立控制；全热交换；变频控制；大温差；干式盘管；智能控制
台商大厦位于东莞市中心区，共68层，高289米，为东莞第一高楼，是东莞地标性建筑，更是全国乃至全世界为数不多的取得LEED金级认证的超高层建筑。
空调系统是建筑物能耗的最大主体，美国LEED认证主要从三个方面进行要求：1.能耗的降低与能源的利用率；2.环境的保护；3.健康舒适的室内空气品质。围绕这三点，LEED又制定了详细的强制性认证要求及得分标准。根据以上三点要求及建筑物的业态分布情况，并结合现有空调新技术，台商大厦设置了灵活多样的空调系统。
一、空调系统的划分
台商大厦空调系统划分为四部分：低温系统、高温系统、VRV变频系统、生物气候系统（自然通风）。涉及的新型技术有冰蓄冷、温湿度独立控制、大温差无刷直流电机盘管（干式盘管）、全热回收、变频控制、智能控制等。
1.低温系统
主机为四台制冷量为1442KW（420RT）双工况冷水机组和蓄冰量为11552RTH的蓄冰系统，承担一/二层商场、超市、门厅、四层大宴会厅低温送风系统负荷和独立新风系统负荷，冰水供回水水温0℃/7℃，冷水供回水水温为3℃/13℃。
低温冷水依靠二组板换将低温冷水分成高、低压两大系统。高压系统承担二十二～三十六层、三十八～五十二层办公区的独立新风负荷；低压系统承担裙房和二十一层以下各功能区的独立新风系统和低温送风系统负荷。
2.高温系统
主机为两台制冷量为3752KW（1067RT）的离心冷水机组和一台制冷量1433KW（407.5RT）螺杆冷水机组，承担主楼五十三层以下（除低温系统负荷以外）各功能区冷负荷。
在二十一层避难层设板式换热器将空调水系统分为高、低区，二十一层以下为低区，供回水温度为12℃/17℃，二十二层～五十二层为高区，供回水温度为13℃/18℃。
3.VRV变频系统
变频制冷剂流量大金VRV系统，承担SOHO、五十四～六十三层办公区和六十五～六十八层会所负荷，总负荷为5760Kw。
二、冰蓄冷
1.冰蓄冷的定义和作用
冰蓄冷空调是指：电网低谷时消耗电力制冷蓄冰，将其冷量储存起来供电网高峰时建筑物空调使用。该系统起到了转移电力高峰期电负荷的作用，并因谷分时计价政策大大节约了用电费用。
2.本案冰蓄冷的方式
冰蓄冷根据不同的分类方式有不同的命名，台商大厦冰蓄冷方案主要在静态与动态两种方式中进行评估选择。
静态冰蓄冷系统相对简单，技术成熟，应用工程实例较多，也是台商大厦最开始（2007年）采用的蓄冷方式。后来随着动态冰蓄冷的逐渐发展，应用实际案例逐渐增多。故2010年结合现有技术，我们对制冰方式进行重新评估，并在2011年3月最终确定冰蓄冷方式为动态蓄冰。简述主要原因：
2.1动态制冰相对静态制冰提高了蒸发温度，因而满负荷效率及制冰工况效率提高，每年运行费用相对静态约节约50万元。
2.2冰浆可以用水泵进行远距离、多终端输送。
2.3按本案实际情况计算，每立方米动态蓄冰容量可增加9%～27%，可减小9%～27%的蓄冰槽体积。留下足够空间，若末端负荷增加，加大蓄冰罐即可增加蓄冰量，可最大限度地满足用冷需求。
2.4制冷机组工厂一体化，蓄冰槽内无设备，维修保养方便。
2.5技术较新，目前正是政府扶持大力推广阶段。
冰蓄冷系统得以推广的真正原因并不是节能，而是能为电网削峰平谷，实现能源的公道利用，为国家节省因建电力调峰电站花费的巨大费用，并根据峰谷价差使用用户节省大笔的运行费用。
三、温湿度独立控制
温湿度独立控制系统是空调行业近年才出现的新兴产物。简单来讲就是新风独立系统与室内末端设备单独处理控制。本案采用该方案的优点：1.潜热负荷由新风机承担，室内机只承担显热负荷，无冷凝水析出，减少了细菌的滋生，环境健康；2.过度季节充分利用自然通风；3.末端供回水温度由常规冷凝除湿空调系统中的7℃/12℃提高到13℃/18℃左右，机组蒸发温度升高，制冷机的制冷量将显著提高，能够节约30%的能量。
1.湿度控制（低温系统）
相对转轮除湿的昂贵性、溶液除湿的复杂性，表冷除湿系统简单、性价比高，再结合本案中已有的冰蓄冷低温系统，本案新风湿度控制的方式为表冷除湿。通过低温冷冻水将新风处理到露点温度以下，当新风达到过饱和的时候，空气里面的水就会冷凝出来，达到除湿的目的。
2.温度控制（高温系统）
本案末端温度控制装置为干式永磁无刷直流风机盘管，这种盘管的冷源为高温水，只承担室内部分显然负荷，不承担室内湿负荷，没有冷凝水析出，避免细菌团的滋生，能够保证良好的室内品质。
室内盘管分为交流电机盘管和永磁无刷直流电机盘管，交流盘管效率较低但价格相对低廉在众多工程中普遍应用，直流盘管成本较高且技术新颖，实际案例应用较少。
考虑到直流盘管高率节能、调速性能好、噪声低等明显优势，本案选用直流盘管。虽然价格比直流无刷电机盘管贵，但对于本系统来说，该项初投资增加的费用在1-3.5年即可收回。
四、大温差系统
本案大温差系统是与冰蓄冷相结合的低温送风大温差和冷冻水大温差系统，风侧温差可达16～23℃，水侧可达10～15℃。主要供1-5层商业部分空调及新风系统使用。
大温差系统可以减少风水系统的容量，降低水泵、风机功率（为常规的75%）节约费用，另外可以减少水风管的管径，风柜的尺寸，节约初投资费用（约节约14%～19%），节省安装空间。
大温差系统因为输送介质温度较低，对于空调末端设备装置、送风口、保温等都会产生较大影响，各类装置都不同于常温空调，因此在设计的时候，要根据具体项目，进行详细计算，准确选型，避免结露等现像的产生，使机组达到最佳运行状况，创造最适宜的室内环境。
五、大金VRV变频系统
台商大厦SOHO、五十四～六十三层办公和六十五～六十八层会所空调设置大金VRV变频空调，以满足该区域空调使用时间自由灵活的特性，避免了中央空调统一开关而导致的资源浪费或设置不合理难题，使整个大厦的空调系统更具有人性化。大金VRV是目前最节能的变频多联机。不计成本选用大金VRV，也真正体现了台商大厦节能环保的宗旨。
六、水泵变频控制
常规设计中，空调水泵按满负荷运行参数进行选型，而中央空调系统一般都是部分负荷运行。使用定频水泵，即使末端负荷很少，水泵扔满负荷状况下运行，大大浪费了能源，考虑到空调运行的节能性，本案所有冷却水泵、冷冻水泵都采取了变频控制。
变频控制的方式有压力或压差控制、温度或温差控制、流量控制。综合三种控制方式的特点，本案冷却水系统采用传统的压差控制方式，冷冻水系统因其管路较为复杂，采用压差保证+温差调节的控制方式，考虑到最不利环路在运行当中是变动的，因此采用压差多点测量的方法，在3个最不利环路各装一个压差控制器，同时保证各压差不小于最小设定值，在此基础上保证供回水温差的定值（供回水总管）。
结合本案的大温差系统，与变频技术相结合，其节能效果可达到62.5%～69.3%。
七、空调智能控制
台商大厦是一座绿色智能型建筑，空调系统智能化控制是该建筑必不可少的配置。目前我国智能建筑通风空调系统大都实现了计算机集散控制（DCS），体现了风机、水泵、制冷设备的自动控制及建筑物内房间温湿度的自动检测和控制，但真正实现优化控制和管理的系统为数甚少。台商大厦通风空调系统除了计算机集散控制外，还将人工智能技术和专家知识引入内部环境和设备的管理系统，使整个系统运行达到优化。
台商大厦空调智能化控制分为两部分：空调群控（机房）与BA系统（末端），因其控制方式较为繁琐复杂，在此不做叙述。
八、生物气候
台商大厦之所以被誉为是一座会呼吸的大楼，完全得益于该大厦的生物气候系统。现代高层建筑外围大多为玻璃幕墙，幕墙的设置大多是固定式，整个大厦的通风换气只有通过新风机组进行，新风量有限，室内空气品质极差，严重影响身体健康，给人们的生活带来了重大隐患。台商大厦通过生物气候系统的设置，则改变了这种状态，提高了室内空气品质。
1.台商大厦实施自然通风的原由
适应国家倡导的绿色建筑、节能建筑；
提供新鲜、清洁的自然空气，改善室内空气品质，有利于人的身体健康；
合理利用自然通风能取代或部分取代传统制冷空调系统，节约能源，经济实用；
东莞不需要开空调制冷的月份主要有1月、2月、3月、4月、10月、11月和12月，在这些月份中完全可以利用自然通风即可改善建筑室内空气品质，节约能源；
2.本案实施自然通风的方式
根据东莞不同月份不同主导风向，结合台商大厦建筑幕墙，楼层空间及核心筒等形态模拟自然通风；根据模拟结果在鱼鳞状的外幕墙设计开启窗（电动开窗器控制）以及独有的通风器将室外自然风导入室内，再经由核心筒挑空通道至避难层排出，形成烟囱效应。
根据模拟结果，改良平面设计，将各层公共走道作为空气流通的绿色通道，针对不同季节，不同风向，均可以在各层公共空间形成对流。
通过鱼鳞状的外幕墙开启窗及通风器将室外自然风导入户内，再通过每户户内天花设计的可开启通风口及走道隔墙上通风百叶（带防火阀形式），将户内自然风引入公共空间，形成新风对流。
台商大厦作为东莞标志性的超高层项目，在节能设计方面积极探索并勇于尝试，通过自然通风设计为整个大厦添加亮点，并为生物建筑的发展提供了宝贵的经验。
九、其它绿色措施
1.环保型冷媒
为了保护自然环境，减少对全球变暖及臭氧层的影响，LEED规定建筑的采暖、通风、空调和制冷系统不含HCFCS和Halons，或建筑系数符合全球变暖系数（LCGWP）+臭氧损耗系数（LCODPx105）≤100的要求。台商大厦制冷系统冷媒全部采用R407a和 R134a，且根据制冷剂具体型号和设备容量，通过EMSI系统详细计算出的数值满足规定要求。
2.建筑物自身能耗的降低措施（与空调能耗相关）
采用建筑节能新技术、新材料，传热系数满足LEED要求，如幕墙采用中空LOW-E玻璃，中空充入了惰性气体，与普通白玻玻璃相比，能阻隔6成以上热量进入室内；
高反射屋顶与植被屋顶相结合，减少屋面传热；
门、窗等采取密封处理，满足LEED渗透风量的要求；
照明照度设计满足LEED要求；
LED节能光源的使用；
照明设备的智能控制。
3.全热交换热回收系统
一般建筑空调新风与排风系统是两个独立的系统，室外高温空气直接进入新风机处理后送入室内，室内的低温排风则由排风机直接抽致室外，造成了冷量的白白浪费，台商大厦新风系统设备选用全热交换新风机组，高温新风与低温排风进行全热交换器进行热量交换，将排风带走的冷量转移给高温新风，新风经过预处理后再由新风表冷器处理，送至室内。
新风全热交换，技术简单成熟，节能效果显著，应用极为广泛，在此不做详细描述。
十、LEED能耗模拟分析表
十一、结论
台商大厦中央空调系统是在空调行业资深专家的指导下，各厂家的配合下，多次评估，多次论证下完成的，该系统设计理念先进，节能措施优越，实际运行效果令人期待。在以后的实际运行过程中，我们要积极的总结该系统的成功与不足之处，为以后绿色建筑空调设计提供丰厚的经验，为环保空调的发展奠定基础。
论文作者:胡丽华
论文发表刊物:《基层建设》2016年10期
论文发表时间:2016/7/29
标签：系统论文; 台商论文; 新风论文; 大厦论文; 温差论文; 空调论文; 负荷论文; 《基层建设》2016年10期论文;