1、工程概况
本工程用地位于天津经济技术开发区的现代服务产业区内，总建筑面积约 24 万平方米，其中地上建筑面积 18 万平方米，地下建筑面积 6 万平方米。建筑的主要功能为办公，其中编号为 G1、 G2、 H1及 H3 座的塔楼为 19 层建筑， H2 座为 6 层节能示范楼；裙房位于塔楼首层及二层，作为办公楼的配套餐饮和商业设施；地下层的主要功能为地下车库、设备用房、人防。
根据资源条件分析、多方案的多因素评价及关键技术问题的研究，最终确定本设计 H2 节能示范楼的冷热源为高温土壤源热泵机组 + 温湿度独立控制的空调系统。考虑全年土壤的冷热平衡，土壤源热泵提供 H2 楼的 1~9 层的空调热源及 3~9 层的空调冷源。H2 楼 1~2 层的空调冷源由 GH 区的区域冷源提供。H2 楼空调末端形式：1~2 层采用风机盘管系统；3~4 层为毛细管空调， 5~9 层为地板送风系统。树上鸟教育暖通设计在线教学杜老师。
GH 区的区域冷源采用冰蓄冷技术，负担办公区和商业空调冷负荷。制冷机房位于地下一层，蓄冰槽安装位置在地下二层。冷冻水由蓄冰电制冷系统提供，双工况主机与蓄冰槽串联，作为板式换热器一次冷源；板换与常规主机并联，共同提供6/13℃ 空调冷冻水。空调热源由市政高温热水提供。市政热水参数 110℃/70℃，经板式换热机组制备60/45℃ 热水供空调末端使用。热交换机房集中设在地下一层。冬季空调内区的冷源由开式冷却塔经换热后提供。
H1、 H3 塔楼空调形式为分区双管制的风机盘管系统。G 区塔楼采用 VAV 系统。
2、工程设计特点
（1）空调冷源采用冰蓄冷技术。考虑到天津地区有峰谷电价差异，冰蓄冷系统能充分利用晚间低峰电价差，降低整体运行费用；同时降低制冷机组总装机容量。经综合经济技术比较，本次设计蓄冰量占全天总冷负荷 30% 左右，显著降低空调运行费用。
（2）制冷系统同时负担 5 栋办公塔楼及裙房空调，水系统各回路之间阻力损失相差较大，故冷冻水采用一次泵定流量，二次泵变流量系统，供回水温度为 6/13℃。一次水泵负责机房内回路循环，定流量运行；按不同回路的冷负荷及扬程需求配置二次变频水泵。通过机房群控系统，控制冷机组、冷却塔、冷冻 / 冷却水泵的运行台数、制冷主机出力、双工况主机运行模式、融冰速度等，以保证制冷系统经常处于高效能状态下运作，达到节省能源的效益。
（3）采用 4 台离心式双工况变频机组及 1 台常规螺杆机组，比定频主机约节能 13%，以设计日100% 工况为参照，变频机组节约运行费用 5394 元 /日。
（4） H2 绿建示范楼采用多项先进技术，热回收式高温土壤源热泵机组、热回收溶液除湿机组、地板送风、毛细管辐射空调系统等。热回收、温湿分控技术及可再生能源利用大幅度节约能源及运行费用。H2 绿建楼实现：中国绿色建筑标准 — 三星、美国绿色建筑标准 LEED—GOLD、英国绿色建筑标准 BREEAM—VERY GOOD、日本绿色建筑标准CASBEE —S 级。
3、设计参数及空调冷热负荷
（ 1）室外设计参数
（ 2）室内设计参数
（ 3）冷、热负荷统计
4 空调冷热源及设备选择
（ 1）考虑到天津地区有峰谷电价差异，冰蓄冷系统能充分利用晚间低峰电价差，降低整体运行费用；同时降低制冷机组总装机容量，且本地区无市政热网，最终确定该项目空调冷源采用蓄冰电制冷系统。
（ 2） G 地块和 H 地块集中设置一个制冷机房，负担办公区和商业空调（除会所外）冷负荷。制冷机房位于地下一层，蓄冰盘管安装位置在地下二层，制 冷 机 房 内 设 4 台 850RT 离 心 双 工 况 主 机， 1 台400RT 常规螺杆式制冷机组。联合供冷时总制冷量最大可达 5900RT，设计总蓄冰量17664RTH。夏季提供 6/13℃ 的空调冷水。H2 绿建楼采用土壤源热泵机组提供整楼 45/40℃ 热源及 3~9 层12/17℃ 冷源，1~2 层冷源由 GH 区区域冰蓄冷冷源提供。空调热源由市政高温热水 110℃/70℃，经板式换热机组制备 60/45℃ 热水供各塔楼及裙房空调末端。
5、空调系统形式
（ 1） H1、 H3 塔楼标准办公区采用分区两管制的风机盘管系统，分内外区设置用户回路。夏季及过渡季由制冷系统提供内区冷冻水，冬季以冷却塔及板式换热器作为冷源制备内区冷水。
（ 2） H2 楼 1~2 层采用分区两管制的风机盘管系统；3~4 层为毛细管空调， 5~9 层为地板送风系统。
（ 3） G1、 G2 塔楼标准层办公区水系统采用四管制，配合可变风量（ VAV）全空气系统，实现外区夏季供冷、冬季供热。
（ 4）裙房，夏季除会所，其他商业区域纳入中央制冷系统；冬季，所有商业（ H2 除外）包括会所供热均由中央热交换站机房。裙房水系统分区两管制水系统，外区夏季供冷，冬季制热；内区常年供冷。夏季及过渡季由制冷系统提供内区冷冻水，冬季以冷却塔及板式热交换器作为冷源制备内区冷水。会所只预留屋顶风冷热泵机组基础及电量，待房间功能确定后，二次深化设计。
6、通风、防排烟及空调自控设计
（ 1）标准办公区设机械排风系统，与排烟系统合用。排风通过竖井接至屋面，或接至地下一层机房，与新风热交换后再排放。办公排风为变风量系统，与相应的新风机同比例变频，维持办公区的相对正压。
（ 2）地下汽车库设置机械通风系统，由排风机和若干诱导风机组成；诱导风机分区域控制，根据地下车库内设置的 CO 浓度探测器读数，开启相应分区的诱导风机，有效地诱导周围空气，将有害气体从滞留区诱导送排到设计规定的排风口处，而排风机则根据设在排风口附近的 CO 浓度探测器读数，控制风机运行速度，以达节能效果。
（ 3）地下车库设机械排烟，与机械通风系统合用。
（ 4）防排烟系统按规范设计。
（ 5）本工程采用楼宇自动控制系统。在控制中心能显示空调、通风系统设备的运行状态及主要运行参数。
7、心得与体会
（ 1）本工程实际运行调试阶段遇到的实际问题：
原设计中乙二醇侧供回水干管旁通阀和冷机单独供冷时作用的阀门（变更流程图中云线区域）均为电动两通调节阀，由于本工程建筑面积较大，当只有部分租户空调运行时，电动两通调节阀出现噪音过大，水锤严重，调节性能差，阀门漏水等现象。
改进措施如下：
因调节阀在开度 30% 以下时调节性能差。在大口径管路上并联小管径旁通管及阀门，其流量为大口径电动调节阀 30% 开度时对应的流量，（还要考虑单台冷机允许的最小流量）。联合融冰时电动阀门关闭，蓄冰时电动阀门打开，根据阀位反馈信号，当阀门开度 30% 以下时切换至小管径旁通回路，增加了部分负荷的调节性能，降低管路的噪音，同时使蓄冰时段更节能。改进后的方案，电动阀门均为双偏心，金属硬密封，阀门的可调性及密闭性更好。施工图改进后的局部冷冻水系统流程图见图 2。
（ 2）本工程大部分空调区域送回风形式为上送上回。
为了与装修配合，送、回风口的间距受到限制，上送上回的送风形式可能导致冬季送风出现短路的现象，鉴于此，对冬季工况下 5 种不同的圆形散流器风口速度对室内环境的影响进行了分析研究。
在模拟结果的分析中，选取了 Z=1.1m（人坐着办公的高度）高的速度场和温度场。5 种工况下的温度分布和速度分布图如图所示，其中速度的单位为 m/s，温度的单位为 K（详见图 3）。
从图 3 各图中可以看出：在一定的范围内，工作区内的平均温度随着送风速度的增加呈现先增加后降低的趋势。送风速度过低，由于浮力的作用，会引起热空气聚集在房间上部，出现热空气短路现象，工作区域的温度达不到设计标准。送风速度过高，送风于室内空气的掺混作用增强，送风温度衰减速度加快，虽然工作区内温度的均匀性有所增加，但其平均温度会降低。在散流器颈部速度为 4.09m/s时，部分工作区域气流速度可以超过 0.3m/s，高于《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》 GB50736 中舒适性空调供热工况室内设计风速（≤ 0.3m/s）的要求，人体舒适感差。
因此在进行设计时，应该综合考虑送风速度对室内气流组织及温度场的影响。就本项目而言，散流器颈部速度为在2.0~3.0m/s的范围内时较为合理，既能保证工作区域内的平均温度，同时人员也不会感觉到明显的吹风感。
（ 3）本工程为天津较早使用冰蓄冷加双工况变频主机系统的大型公建项目之一，项目设计是在一系列的研究基础上完成的。系统设计充分考虑了天津地区峰谷电价差异、不同时刻不同朝向的负荷变化情况，最大限度提高节能效率，降低业主初投资及运行成本等特点，节能减排效果明显，主要体现为：
采用双工况变频主机，比定频主机约节能13%， 设计日100%工况变频机组每日节约5394元， 75%工况每日节约 4249 元， 50% 工况每日节约2767 元， 25% 工况每日节约 1350 元。综合统计，变频机组比定频机组年节约费用约 40 万元。
H2 绿色建筑楼采用地源热泵系统，减碳比例9%，节能比例 6%，年节约能耗费用 5.3 万元。
新风机组空调机组风机均为变频控制，节约空调机单项运行能耗的 20%。
二次泵均采用变频调节的变流量控制，节约单项运行能耗的 20%。
说明：本文来源:天津市建筑设计院 詹桂娟
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