1、工程概況
本工程用地位於天津經濟技術開發區的現代服務產業區內，總建築面積約 24 萬平方米，其中地上建築面積 18 萬平方米，地下建築面積 6 萬平方米。建築的主要功能為辦公，其中編號為 G1、 G2、 H1及 H3 座的塔樓為 19 層建築， H2 座為 6 層節能示範樓；裙房位於塔樓首層及二層，作為辦公樓的配套餐飲和商業設施；地下層的主要功能為地下車庫、設備用房、人防。
根據資源條件分析、多方案的多因素評價及關鍵技術問題的研究，最終確定本設計 H2 節能示範樓的冷熱源為高溫土壤源熱泵機組 + 溫溼度獨立控制的空調系統。考慮全年土壤的冷熱平衡，土壤源熱泵提供 H2 樓的 1~9 層的空調熱源及 3~9 層的空調冷源。H2 樓 1~2 層的空調冷源由 GH 區的區域冷源提供。H2 樓空調末端形式：1~2 層採用風機盤管系統；3~4 層為毛細管空調， 5~9 層為地板送風系統。樹上鳥教育暖通設計在線教學杜老師。
GH 區的區域冷源採用冰蓄冷技術，負擔辦公區和商業空調冷負荷。製冷機房位於地下一層，蓄冰槽安裝位置在地下二層。冷凍水由蓄冰電製冷系統提供，雙工況主機與蓄冰槽串聯，作為板式換熱器一次冷源；板換與常規主機並聯，共同提供6/13℃ 空調冷凍水。空調熱源由市政高溫熱水提供。市政熱水參數 110℃/70℃，經板式換熱機組製備60/45℃ 熱水供空調末端使用。熱交換機房集中設在地下一層。冬季空調內區的冷源由開式冷卻塔經換熱後提供。
H1、 H3 塔樓空調形式為分區雙管制的風機盤管系統。G 區塔樓採用 VAV 系統。
2、工程設計特點
（1）空調冷源採用冰蓄冷技術。考慮到天津地區有峰谷電價差異，冰蓄冷系統能充分利用晚間低峰電價差，降低整體運行費用；同時降低製冷機組總裝機容量。經綜合經濟技術比較，本次設計蓄冰量佔全天總冷負荷 30% 左右，顯著降低空調運行費用。
（2）製冷系統同時負擔 5 棟辦公塔樓及裙房空調，水系統各回路之間阻力損失相差較大，故冷凍水採用一次泵定流量，二次泵變流量系統，供回水溫度為 6/13℃。一次水泵負責機房內迴路循環，定流量運行；按不同迴路的冷負荷及揚程需求配置二次變頻水泵。通過機房群控系統，控制冷機組、冷卻塔、冷凍 / 冷卻水泵的運行臺數、製冷主機出力、雙工況主機運行模式、融冰速度等，以保證製冷系統經常處於高效能狀態下運作，達到節省能源的效益。
（3）採用 4 臺離心式雙工況變頻機組及 1 臺常規螺桿機組，比定頻主機約節能 13%，以設計日100% 工況為參照，變頻機組節約運行費用 5394 元 /日。
（4） H2 綠建示範樓採用多項先進技術，熱回收式高溫土壤源熱泵機組、熱回收溶液除溼機組、地板送風、毛細管輻射空調系統等。熱回收、溫溼分控技術及可再生能源利用大幅度節約能源及運行費用。H2 綠建樓實現：中國綠色建築標準 — 三星、美國綠色建築標準 LEED—GOLD、英國綠色建築標準 BREEAM—VERY GOOD、日本綠色建築標準CASBEE —S 級。
3、設計參數及空調冷熱負荷
（ 1）室外設計參數
（ 2）室內設計參數
（ 3）冷、熱負荷統計
4 空調冷熱源及設備選擇
（ 1）考慮到天津地區有峰谷電價差異，冰蓄冷系統能充分利用晚間低峰電價差，降低整體運行費用；同時降低製冷機組總裝機容量，且本地區無市政熱網，最終確定該項目空調冷源採用蓄冰電製冷系統。
（ 2） G 地塊和 H 地塊集中設置一個製冷機房，負擔辦公區和商業空調（除會所外）冷負荷。製冷機房位於地下一層，蓄冰盤管安裝位置在地下二層，制 冷 機 房 內 設 4 臺 850RT 離 心 雙 工 況 主 機， 1 臺400RT 常規螺桿式製冷機組。聯合供冷時總製冷量最大可達 5900RT，設計總蓄冰量17664RTH。夏季提供 6/13℃ 的空調冷水。H2 綠建樓採用土壤源熱泵機組提供整樓 45/40℃ 熱源及 3~9 層12/17℃ 冷源，1~2 層冷源由 GH 區區域冰蓄冷冷源提供。空調熱源由市政高溫熱水 110℃/70℃，經板式換熱機組製備 60/45℃ 熱水供各塔樓及裙房空調末端。
5、空調系統形式
（ 1） H1、 H3 塔樓標準辦公區採用分區兩管制的風機盤管系統，分內外區設置用戶迴路。夏季及過渡季由製冷系統提供內區冷凍水，冬季以冷卻塔及板式換熱器作為冷源製備內區冷水。
（ 2） H2 樓 1~2 層採用分區兩管制的風機盤管系統；3~4 層為毛細管空調， 5~9 層為地板送風系統。
（ 3） G1、 G2 塔樓標準層辦公區水系統採用四管制，配合可變風量（ VAV）全空氣系統，實現外區夏季供冷、冬季供熱。
（ 4）裙房，夏季除會所，其他商業區域納入中央製冷系統；冬季，所有商業（ H2 除外）包括會所供熱均由中央熱交換站機房。裙房水系統分區兩管制水系統，外區夏季供冷，冬季制熱；內區常年供冷。夏季及過渡季由製冷系統提供內區冷凍水，冬季以冷卻塔及板式熱交換器作為冷源製備內區冷水。會所只預留屋頂風冷熱泵機組基礎及電量，待房間功能確定後，二次深化設計。
6、通風、防排煙及空調自控設計
（ 1）標準辦公區設機械排風系統，與排煙系統合用。排風通過豎井接至屋面，或接至地下一層機房，與新風熱交換後再排放。辦公排風為變風量系統，與相應的新風機同比例變頻，維持辦公區的相對正壓。
（ 2）地下汽車庫設置機械通風系統，由排風機和若干誘導風機組成；誘導風機分區域控制，根據地下車庫內設置的 CO 濃度探測器讀數，開啟相應分區的誘導風機，有效地誘導周圍空氣，將有害氣體從滯留區誘導送排到設計規定的排風口處，而排風機則根據設在排風口附近的 CO 濃度探測器讀數，控制風機運行速度，以達節能效果。
（ 3）地下車庫設機械排煙，與機械通風系統合用。
（ 4）防排煙系統按規範設計。
（ 5）本工程採用樓宇自動控制系統。在控制中心能顯示空調、通風系統設備的運行狀態及主要運行參數。
7、心得與體會
（ 1）本工程實際運行調試階段遇到的實際問題：
原設計中乙二醇側供回水幹管旁通閥和冷機單獨供冷時作用的閥門（變更流程圖中雲線區域）均為電動兩通調節閥，由於本工程建築面積較大，當只有部分租戶空調運行時，電動兩通調節閥出現噪音過大，水錘嚴重，調節性能差，閥門漏水等現象。
改進措施如下：
因調節閥在開度 30% 以下時調節性能差。在大口徑管路上並聯小管徑旁通管及閥門，其流量為大口徑電動調節閥 30% 開度時對應的流量，（還要考慮單臺冷機允許的最小流量）。聯合融冰時電動閥門關閉，蓄冰時電動閥門打開，根據閥位反饋信號，當閥門開度 30% 以下時切換至小管徑旁通迴路，增加了部分負荷的調節性能，降低管路的噪音，同時使蓄冰時段更節能。改進後的方案，電動閥門均為雙偏心，金屬硬密封，閥門的可調性及密閉性更好。施工圖改進後的局部冷凍水系統流程圖見圖 2。
（ 2）本工程大部分空調區域送回風形式為上送上回。
為了與裝修配合，送、迴風口的間距受到限制，上送上回的送風形式可能導致冬季送風出現短路的現象，鑑於此，對冬季工況下 5 種不同的圓形散流器風口速度對室內環境的影響進行了分析研究。
在模擬結果的分析中，選取了 Z=1.1m（人坐著辦公的高度）高的速度場和溫度場。5 種工況下的溫度分佈和速度分佈圖如圖所示，其中速度的單位為 m/s，溫度的單位為 K（詳見圖 3）。
從圖 3 各圖中可以看出：在一定的範圍內，工作區內的平均溫度隨著送風速度的增加呈現先增加後降低的趨勢。送風速度過低，由於浮力的作用，會引起熱空氣聚集在房間上部，出現熱空氣短路現象，工作區域的溫度達不到設計標準。送風速度過高，送風於室內空氣的摻混作用增強，送風溫度衰減速度加快，雖然工作區內溫度的均勻性有所增加，但其平均溫度會降低。在散流器頸部速度為 4.09m/s時，部分工作區域氣流速度可以超過 0.3m/s，高於《民用建築供暖通風與空氣調節設計規範》 GB50736 中舒適性空調供熱工況室內設計風速（≤ 0.3m/s）的要求，人體舒適感差。
因此在進行設計時，應該綜合考慮送風速度對室內氣流組織及溫度場的影響。就本項目而言，散流器頸部速度為在2.0~3.0m/s的範圍內時較為合理，既能保證工作區域內的平均溫度，同時人員也不會感覺到明顯的吹風感。
（ 3）本工程為天津較早使用冰蓄冷加雙工況變頻主機系統的大型公建項目之一，項目設計是在一系列的研究基礎上完成的。系統設計充分考慮了天津地區峰谷電價差異、不同時刻不同朝向的負荷變化情況，最大限度提高節能效率，降低業主初投資及運行成本等特點，節能減排效果明顯，主要體現為：
採用雙工況變頻主機，比定頻主機約節能13%， 設計日100%工況變頻機組每日節約5394元， 75%工況每日節約 4249 元， 50% 工況每日節約2767 元， 25% 工況每日節約 1350 元。綜合統計，變頻機組比定頻機組年節約費用約 40 萬元。
H2 綠色建築樓採用地源熱泵系統，減碳比例9%，節能比例 6%，年節約能耗費用 5.3 萬元。
新風機組空調機組風機均為變頻控制，節約空調機單項運行能耗的 20%。
二次泵均採用變頻調節的變流量控制，節約單項運行能耗的 20%。
說明：本文來源:天津市建築設計院 詹桂娟
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