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北京雁栖湖国际会展中心凤凰彩票注册系统设计

  • 作者:
  • 中国凤凰彩票注册网
  • 发布时间:
  • 2019-12-31

北京市建筑设计研究院有限公司 王毅  韩兆强  曾源  胡宁

       【摘  要】本文介绍了北京雁栖湖国际会展中心空调系统的设计概况,包括空调室内设计参数的确定、空调冷热源系统、空调水系统、空调风系统的设计以及一些主动式、被动式节能技术在项目中的应用情况。着重阐述了以地源凤凰彩票注册 为主的复合能源系统和主会场(含环廊)的空调送回风系统的设计,并利用CFD技术对主会场空调送回风系统的室内温度场、速度场等进行了模拟,验证了主会场及环廊空调系统气流组织的合理性。为同类建筑的空调系统设计工作提供参考。

       【关键字】复合能源 全空气系统 节能 CFD模拟 

1 项目概况

       北京雁栖湖国际会展中心位于北京市怀柔区雁栖湖会都生态发展示范区,项目用地面积约10.8公顷,总建筑面积79000平米,地上5层,地下2层,建筑高度约32米。功能上会议及展览并重,既能承担重要国际会议,同时也兼具举办各种高端展览和演出的功能,内部空间包括5000人主会议厅(可兼做展厅)、宴会厅、新闻发布厅以及各种大、中型会议室等。

凤凰彩票注册       本项目应用了屋檐遮阳、自然凤凰彩票注册 、自然采光、地道风、地源凤凰彩票注册 、太阳能、光导纤维、雨水回收等主、被动式绿色节能技术,并于2015年获得了“三星级绿色建筑设计标识证书”,为会展类建筑的绿色生态设计提供了宝贵的经验。北京雁栖湖国际会展中心已成功为APEC会议、北京国际电影节、第五届世界水电大会、北京电视台春节晚会提供了会场服务。

2 室内主要空间空调设计参数(见表1)

表1 室内空调设计参数
表1 室内空调设计参数

3 空调冷热源系统

凤凰彩票注册       3.1 冷热源系统设置原则

       通常的建筑空调系统能源形式为夏季采用配以冷却塔的常规电制冷冷水机组供冷,冬天采用燃气锅炉或市政热力供热。这样的空调能源系统形式运行可靠,初投资较低,在空调系统设计中较为常用。但是此能源形式运行能耗较高,节能及环保性较差。地源凤凰彩票注册 是一项利用可再生能源的节能、环保技术,采用地源凤凰彩票注册 系统作为空调系统冷热源,其运行费用可大大降低,根据不同的地域、气候、资源、环境,其运行费用可比传统的空调系统降低 25 %~50% ,但由于地源凤凰彩票注册 较高的初投资使得系统静态投资回收期约( 4~10 ) 年不等[1]

       以地源凤凰彩票注册 为主的的复合能源系统,可适度的降低系统的初投资,后期运行费用也可以大幅降低,是一种兼顾节能与环保,投资可控,运行经济的综合性能源利用系统方案。结合项目使用特点,兼顾初投资和运行费用,采用以地源凤凰彩票注册 为主的复合能源系统。地源凤凰彩票注册 负担基础负荷,常规冷机和锅炉负担峰值负荷,解决平时和高峰运营时的能耗矛盾。考虑到本工程高端会议的高保证性要求,为保证能源系统使用上的安全性,常规能源系统的容量按设计冷/热负荷的100%考虑,即使在地源凤凰彩票注册 系统故障时,常规能源系统也能完全满足本工程空调供冷/供热的使用需求。

       3.2 基础负荷的确定

       空调负荷计算时将该建筑的运营方式简化为基础运营和峰值运营两种。根据负荷计算结果,并结合运营规划,将冬季热负荷进行分类和汇总。首先,根据建筑内部空间的使用功能将建筑内的空调负荷按照9个功能区分别统计;其次,将每个功能区的设计热负荷和值班供暖热负荷分别计算,并按围护结构热负荷和新风热负荷分别统计;最后,引入使用率因子,负荷汇总时将基础运营时使用的功能区域的使用率设定为1,将基础运营时部分使用的功能区域的使用率设定为0.5~0.8不等,平时空置仅在峰值运营使用的功能区域取其值班供暖热负荷,最后得到的冬季基础负荷和峰值负荷。同理,也可得到夏季基础负荷和峰值负荷。经计算,本工程基础运营时的夏季冷负荷为2893kw,约占空调总冷负荷的35%;冬季基础热负荷值为3340kw,约占空调总热负荷的56%,北京属寒冷地区,冬季基础运营时空置区域也须考虑值班供暖,且冬季基础负荷的比例较高,故采用冬季基础运营热负荷来确定地源凤凰彩票注册 系统的装机容量。

凤凰彩票注册       3.3 冷热源系统设置

       本项目冬季空调热源采用地源凤凰彩票注册 系统+燃气锅炉。平时运营时,地源凤凰彩票注册 系统负担空调系统的热负荷;在高峰运营时,地源凤凰彩票注册 系统和燃气锅炉同时运行,以调节峰值热负荷。地源凤凰彩票注册 机房内设2台地源凤凰彩票注册 机组,制热工况热水进出口水温为40℃/45℃。锅炉房位于建筑主体以外,在园区的东北侧独立设置,为冬季空调供热提供部分热源,同时作为冬季太阳能生活热水系统的辅助热源。夏季空调冷源采用地源凤凰彩票注册 系统+电制冷冷水机组。平时运营时,地源凤凰彩票注册 系统负担空调系统的冷负荷;在高峰运营时,地源凤凰彩票注册 系统和常规冷水机组同时运行,以调节峰值冷负荷。地源凤凰彩票注册 机房内设2台地源凤凰彩票注册 机组,2台常规冷水机组,冷冻水供回水温度为7℃/12℃。经计算,与常规能源方式相比较,采用复合能源的系统每年可节约651.2吨标准煤。

4 空调水系统

       4.1 空调水系统设计

凤凰彩票注册       空调水系统竖向为一个区,系统采用膨胀水箱的定压方式,膨胀水箱设于屋顶水箱间。由于本建筑进深较大,存在比较明显的内外区,设计中也划分了内外区进行分区域空调设计。空调水系统采用分区两管制,夏季全楼供冷;冬季内区供冷,外区供热;局部区域(如:贵宾休息及贵宾接待)采用四管制。空调冷冻水系统及空调热水循环系统均为变流量系统,空调热水循环泵变频运行;空调冷冻水为一次泵系统。

       4.2 低温地板辐射供暖系统

       二层主会议厅、环廊以及地下一层入口大厅设低温地板辐射供暖系统,地面设计温度为24-26℃,地板供暖系统的各分支管路设置远传型温控阀;

       4.3  空调水系统的水力平衡措施

       空调水系统采用异程式,各层风机盘管支干管设置压差控制阀,每组风机盘管设置电动两通阀,各个空调(新风)机组设置动态压差电动调节阀。

5 空调风系统设计

凤凰彩票注册       5.1 各个主要功能区的空调凤凰彩票注册 系统形式详表2。

表2 各主要功能区空调凤凰彩票注册 系统型式
表2 各主要功能区空调凤凰彩票注册
系统型式

       人员密集场所(主会议厅、宴会厅等)的全空气空调系统室内设置CO2浓度传感器,排风机根据室内CO2浓度变频控制排风量,从而进行新风量控制;过渡季节设置可调新风比的措施,利用室外新风消除室内余热,空调系统节能运行。本工程对风机盘管加新风系统的空调排风设置了全热回收,采用转轮型全热回收。扣除由卫生间排风系统排出室外的新风量以及维持空调房间正压所需的新风量,本工程设置全热回收的排风回收比率为风机盘管加新风系统的64.6%,大幅节省了新风系统的能耗。本工程全空气的空调系统设计了可调新风比的措施,过渡季可实现全新风工况运行,过渡季可以通过加大空调机组的新风量消除室内余热,减少冷源设备的开启时间。同时,冬季内区空调机组还可以通过调节新风比,利用室外新风作为免费冷源,对内区部分进行空调降温,达到了既舒适又节能的效果。

       5.2 被动式节能技术应用

凤凰彩票注册       出于本项目消防排烟的考虑,建筑环形外廊的幕墙设置了大量可开启的高窗,5000人主会议厅的屋顶中心设有半径10米的圆形天窗,在屋顶的外圈还设计了4处环形窗带。结合自然排烟窗的设置,利用建筑大挑檐的避雨作用,设计中将环廊的高侧窗均设置为以中部为轴的开启方式,增大自然凤凰彩票注册 的进风面积。室外空气由建筑环形外廊的玻璃幕墙侧窗进入,室内热空气在热压作用下由天窗和环形高窗排出。经模拟计算,过渡季可实现每小时换气3.5次,有效去除室内余热,改善室内热环境。

       地道风技术是通过埋地管道将空气与土壤进行热交换的一种被动式建筑节能技术。本工程结合建筑总体布置,综合考虑造价的因素,在建筑物东北侧设置了两条长约65m的地道,地道尺寸为:2x2.5米,地道埋深6m,室外与地道连接处设置取风构筑物。建筑内部分区域的空调新风取风采用地道风的方式,对新风进行预冷预热,节约空调系统的新风能耗。经模拟计算,夏季降温最多可达5度,冬季升温最多可达6度,可有效降低空调系统的能耗。

凤凰彩票注册       5.3 主会议厅及环廊的空调凤凰彩票注册 系统

       本工程的核心区域是二层5000人的会议厅及环廊,会议厅净高约15-16.5米,直径84m,中间及周边区域均设有玻璃天窗,为满足不同规模的会议要求,设置了移动隔板,需要时可将主会议厅灵活分隔成5个独立的会议空间。环廊净高15.3米,进深约22米。空调系统均采用了一次回风全空气系统,同时设置低温地板辐射供暖系统,既能够补充空调凤凰彩票注册 系统的冬季供热,也提供了该空间内的值班供暖。高大空间全空气系统的气流组织也是设计的重点和难点,合理选择和布置送回风口,使得室内具有舒适和满意的空气分布,同时保证较低的空调能耗及良好的室内空气品质是设计人员必须考虑的。主会议厅根据业主的使用需求全部采用活动座椅,因此难以实现座椅送风的空调方案。由于会议厅直径较大,噪声控制要求较高,同时考虑移动隔板的阻挡作用,周边侧送风的方案也无法成立。最终会议厅采用了顶部设置旋流风口,中心休息厅结合斜面构造采用侧下喷口送风,周边区域设置墙面下回风的气流组织方式。环廊由于噪声控制要求不高,进深不是很大,采用了侧喷喷口侧送结合局部区域顶送,侧墙下部回风的气流组织方式。环廊空调采用分层空调的理念,侧喷喷口设置在9m的高度。主会议厅及环廊空调风口的布置示意详图1。

图1 主会议厅及环廊空调风口布置示意图

       5.4  CFD模拟验证

       为了验证气流组织的合理性,借助CFD工具建立空调系统的气流模型,对该系统进行了模拟验证。主会议厅及环廊冬夏季室内模拟的风速及温度分布图详图2及图3。

图2 冬季工况室内风速及温度分布图(1.5m高处)

       通过冬季及夏季工况下流速场模拟结果可以看出,大会议厅及其环廊区域的主要人员活动区域内流速场分布比较均匀,没有明显的凤凰彩票注册 死角。通过温度场模拟结果的绝对值来看,在大会议厅、环廊的主要人员活动区域内温度场分布比较均匀,接近冬季及夏季的室内温度设计参数,没有出现局地温度过高或者过低的情况,设计方案中的风口设置较好地满足室内舒适度的需求。

6 设计总结与体会

       采用以地源凤凰彩票注册 为主的复合能源系统,是一种兼顾节能与环保,投资可控,运行经济的综合性能源利用系统方案。

       高大空间的空调气流组织在空调设计中需要设计人员重点考虑,结合工程的具体情况,在保证室内整体效果的情况下尽可能的合理布置送回风口位置,以便达到良好的空调效果。CFD模拟技术的应用日益广泛,空调设计中借助CFD技术对高大、复杂空间进行气流组织模拟,已成为设计过程中的常用辅助手段。CFD技术可以帮助设计人员对比不同的气流组织方案,以确定最优的气流组织方式,同时能够对空调区域的舒适性指标进行模拟验证。

       本工程自建成投入使用以来,承接了大量会议及展览活动,空调凤凰彩票注册 系统运行良好,室内各空调区域均达到了设计要求。

参考文献

凤凰彩票注册       [1] 徐伟,张时聪. 中国地源凤凰彩票注册 技术现状及发展趋势. 太阳能,2007,(3):11-14

       备注:本文收录于第21届凤凰彩票注册制冷学术年会(2018年10月23~27日,中国·三门峡)论文集。版权归论文作者所有,任何形式转载请联系作者。