1.現代化辦公樓的特點(diǎn)和空調系統設計的目標

　　從空調系統設計有關(guān)的方面簡(jiǎn)述如下：在建筑布置上，一般綜合性高層辦公樓由辦化用的標準層和綜合服務(wù)用的公共用房，兩者在使用時(shí)間上存在差異，高層建筑的密封性較好，其室內空氣環(huán)境的好壞完全依賴(lài)于空調系統；高層建筑采光以室內照明為主，要求有良好的室內照明；智能化辦公樓是信息時(shí)代的產(chǎn)物，是計算機技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)與建筑技術(shù)結合的產(chǎn)物，它已成為當今辦公樓發(fā)展的方向�，F代化通信、樓宇自動(dòng)化和辦公自動(dòng)化系統智能化辦公樓中的重要組成部分，辦公區內各種通訊設施齊全，計算已成為每個(gè)工作人員必備的工具，因此室內發(fā)熱設備明顯增加，照明與空調能耗占整個(gè)建筑總能耗的比例越來(lái)越大，成為整個(gè)建筑的主要能耗。

　　本文討論的工程實(shí)例，是國內辦公樓建筑最常見(jiàn)的空調系統形式，即塔樓為帶獨立新風(fēng)的風(fēng)機盤(pán)管空調系統和裙樓為定風(fēng)量全空氣系統。

　　2 智能建筑空調系統著(zhù)重考慮的問(wèn)題

　　2.1 過(guò)渡季的空調問(wèn)題

　　傳統的空調設計是基于冬、夏季不保證率的考慮，室外計算氣象條件根據國家暖通空調設計規范按全年50h不保證而統計確定的。設計人員只需要按規范的要求計算設計日的負荷，有的套用指標進(jìn)行估算，選用設備時(shí)往往將安全系數打得較大，一些已投入使用的高檔建筑，即使天氣最熱的時(shí)候也只有50％左右的冷源投入運行，而最大設計負荷運行的時(shí)間僅占全年空調運行時(shí)間的10％左右，絕大部分時(shí)間內設備處于部分負荷的低效率高能耗運行狀態(tài)。

　　一些高檔辦公樓，由于現代化辦公設備的增多，室內發(fā)熱量增加，有些房間過(guò)渡季也需要供冷，但是按夏季工況設計選用的設備容量較大，不能適應過(guò)渡季節小負荷運行的需，運行能耗大，負荷難于控制。操作人員一般只是按室外氣溫來(lái)決定是否供冷，再加上高層建筑出于節能的需要，氣密性較高，大部分窗戶(hù)不能開(kāi)啟，按最小新風(fēng)量設計的新風(fēng)系統，新風(fēng)量有限，不能加大，一些大樓雖然設有BAS系統，卻無(wú)法控制過(guò)渡季的空調。

　　因此在設計時(shí)，從系統的劃分和系統控制功能，除了滿(mǎn)足冬夏兩季的要求之外，還應考慮系統在過(guò)渡季根據氣候變化和各分區房間的不同需求，能夠同時(shí)供冷和供熱，各系統的控制也能滿(mǎn)足相應的使用要求。

　　2.2 室內空氣品質(zhì)的問(wèn)題

　　人們在室內的時(shí)間往往超過(guò)全天的80％，有三分之一的時(shí)間在辦公樓緊張地工作，室內空氣品質(zhì)的優(yōu)劣，直接影響人們生理上、心理上的健康和工作效率。

　　辦公室內的污染源主要是大樓的建筑污染（包括材料和設備）和人員的生物污染（包括吸煙），隨著(zhù)新材料新設備的大量應用，加之高層建筑的高層氣密性，使室內污染源大為增多（多達幾十種）。

　　北歐和英、美各國，在通風(fēng)系統與辦公建筑健康環(huán)境的研究中得出了同樣的結論：通風(fēng)系統的類(lèi)型與辦公建筑的病態(tài)建筑綜合癥（Sick Building Syndrome簡(jiǎn)稱(chēng)SBS）的發(fā)生率有關(guān)，SBS的發(fā)生率在有空調的建筑中比機械送排風(fēng)的建筑中高，其主要原因是空調建筑的氣密性高，通風(fēng)換氣差，低通風(fēng)量（少于10L/s.人）會(huì )增加病態(tài)建筑綜合癥的發(fā)生率。

　　美國（ASHRAE標準62-1989）、德國（DIN 1946）、英國（CIBSE）、北歐（NKB NO61E）和日本（建筑管理法）等標準，均以二氧化碳濃度作為間接評價(jià)指標，作為確定空調房間新風(fēng)供給量標準的依據。在以人居留為主的低污染建筑中，其他污染物的影響遠低于二氧化碳允許的濃度影響，因此只在二氧化碳濃度達到衛生標準的要求，則其它污染物也能達到可接受的水平。

　　我國GB 50189-93對旅游旅館分為四種級別，分別取二氧化碳濃度限定值為：一級0.10％，二級0.12％，三級0.15％，四級0.25％，據此確定所需的最小新風(fēng)量，并把允許吸煙條件下新風(fēng)量規定為不

　　吸煙條件下的兩倍，因此在辦公樓等公共場(chǎng)所是否允許吸煙，對新風(fēng)量及其能耗有很大關(guān)系。

　　2.3 空調節能問(wèn)題

　　空高系統不僅要保證建筑物對室內環(huán)境的要求，還應從系統運行角度，綜合考慮節能效果。一般情況下，業(yè)主特別是房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)商往往一次投資，而忽略日常的運行費用。實(shí)際上，由于采取節能措施而增加的一次投資在兩三年內即可收回，空調節能不僅僅會(huì )給投資者帶來(lái)經(jīng)濟效益，更重要的是同時(shí)具有很大的社會(huì )效益。

　　3 利用全年動(dòng)態(tài)負荷分析提出節能策略

　　3.1 空調負荷特點(diǎn)及構成

　　空調負荷主要包括：由于室內外溫差通過(guò)圍護結構傳熱引起的負荷，日射得熱引起的負荷、室內熱源引起的負荷、新風(fēng)引起的負荷等。為了考慮節能措施，我們對廈門(mén)某一高層辦公樓的全年空調負荷進(jìn)行了動(dòng)態(tài)模擬。該辦公樓地上總高度為149.45m，地下3層，地上43層，裙房1-5層，建筑面積約7萬(wàn)平方米，空調面積約5萬(wàn)平方米，主體建筑的圍護結構為玻璃幕墻，空調只供冷。

　　計算結果表明，設計日的最大負荷（100%）的構成為：

　　圍護結構傳熱引起的負荷 8％

　　日射得熱引起的負荷 14％

　　室內發(fā)熱（照明、設備、人員等）52％

　　新風(fēng)負荷 26％

　　全樓最大負荷的90％-100％的時(shí)間僅為全年供冷時(shí)間的3％左右，而全樓最大負荷的20％以下的時(shí)間卻占50％以上。

　　由于各地氣象條件不同，各部分功能的建筑面積不同，各部分負荷所占比例會(huì )所不同，但在現代化的高層辦公樓中，主要負荷為室內熱源；在全年運行中，必須注意較低的部分負荷時(shí)的運行效率。同樣的建筑，如果處于北京地區，冬季需要供熱，利用北京的全年氣象參數，分析結構與廈門(mén)地區有較大差別。

　　該建筑在北京地區的設計日最大負荷（100％）構成為：

　　圍護結構傳熱引起的負荷 4％

　　日射得熱引起的負荷 18％

　　室內發(fā)熱（照明、設備、人員等） 61％

　　新風(fēng)負荷 17％

　　3.2 優(yōu)化冷源設備的組合，提高部分負荷下制冷系統的運行效率

　　眾所周知，制冷機在接近額定負荷下運行效率最高。為了使全年制冷機在接近額定負荷下運行效率最高。為了使全年制冷機盡可能在高效率下運行，必須根據全年動(dòng)態(tài)負荷曲線(xiàn)。確定制冷機臺數和每臺機組的容量，使供冷量與變化中的需冷量盡可能保持一致，即同時(shí)運行的制冷機容量的總和盡可能接近大樓的空調負荷曲線(xiàn)。由于最大負荷的20％以下負荷所占比例較高，故根據總負荷，選擇三臺制冷機，機組容量分配為兩大一小，理論上，當小容量機組為大容量機組的二分之一時(shí)，容量組合可為20％、40％、60％、80％、100％，比較合理。

　　增加一臺變頻調速裝置的費用約4萬(wàn)美元，按各月份的小時(shí)平均負荷的粗略計算，運行費用每年大約可節省26.5萬(wàn)人民幣，一年半即可收回。

　　3.3 充分利用天然冷源的新風(fēng)空調

　　辦公樓標準層的機房往往受建筑布置和面積上的限制，一般設計只保證最小新風(fēng)量，幾乎不可能加大新風(fēng)量，只有裙樓公共用房的全空氣系統得條件利用全新風(fēng)、因此，全樓利用全新風(fēng)節能的效果與公共用房的面積\空調系統方式和當地氣象條件有關(guān)。

　　在公共用房部分空調系統設計時(shí)，考慮使系統能夠充分利用室外新風(fēng)這一天然冷源，對節省能源和改善室內空氣品質(zhì)都能取得較好的效果，當然排風(fēng)系統的設置也要與之相應。

　　3.4 排風(fēng)的能量回收

　　利用排風(fēng)的冷（熱）量對新風(fēng)進(jìn)行預處理，可節省用于處理新風(fēng)所需的冷（熱）量，排風(fēng)能量回收，應根據當地氣候特點(diǎn)，進(jìn)行經(jīng)濟性分析，然后確定是否采用能量回收裝置或采用何種回收裝置。按照回收能量方式，能量回收裝置分為全熱回收裝置和顯熱回收裝置。全熱回收裝置利用焓差回收全熱量，顯熱回收裝置利用溫差回收顯熱量，兩者效率都在70％或以上。

　　在新風(fēng)濕負荷較大的地區，不宜采用顯熱回收裝置，在溫差較大且新排風(fēng)濕度差較小的地區，采用顯熱回收裝置有較好的效果，其價(jià)格比全熱回收裝置便宜得多。

　　4 新風(fēng)的智能化控制

　　4.1 最小新風(fēng)量控制

　　4.2 空調新風(fēng)

　　當空調系統可按全新風(fēng)方式運行時(shí)，新風(fēng)量的調節是根據室內外空氣參數來(lái)控制的，按一事實(shí)上時(shí)間間隔測量室外空氣和室內空氣的焓，并加以比較。

　　4.3 新排風(fēng)及能量回收控制

　　設有全熱回收及旁通裝置的空調系統應根據室內外空氣參數，確定回收裝置的運行狀態(tài)。