某會所的空調節能系統設計

沙泳洪

（廣東海外建筑設計院有限公司，廣州 510075）

1 工程工況

本工程為廣東省江門地區的小區會所，總建筑面積5200平米，地上三層，地下二層，集游泳、健身、棋牌和洽談等多功能于一體。恒溫泳池設于負一層 （半地下室部分），設計要求恒溫泳池全年恒溫恒濕，會所夏季空調，全年24小時熱水。

2 三集一體系統在恒溫泳池的應用

2.1 江門地區氣象參數:

冬季通風室外計算溫度:13.9℃

冬季空氣調節室外計算溫度:5.2℃

夏季空氣調節室外計算干球溫度:33.6℃

夏季空氣調節室外計算濕球溫度:27.6℃

2.2 傳統的恒溫泳池系統

泳池池水的熱損失主要為池水表面蒸發損失（約占總損失的70% ～85%），其他如地表面、池底、池壁、管道設備等傳熱損失只占總熱損失的15%～30%左右。池水表面蒸發造成室內泳池空氣濕度加大，水蒸氣中含有的氯氨/三鹵甲烷，對泳池的天花和構造產生腐蝕，不僅對人體會有刺激作用，更嚴重的是危害人的健康，其中三鹵甲烷可致癌。

常規的除濕方式是向室外排出泳池室內的暖濕空氣，補進室外相對干燥空氣并將其處理到室內設計參數，采用除濕設備和單獨的空調采暖系統保持室內空氣恒溫恒濕，泳池的恒溫則需要單獨的熱源（鍋爐、熱泵、電加熱等）對其加熱來補充泳池的循環熱損失。由于保持泳池室內恒溫、恒濕和泳池加熱需要三套獨立的系統，故其傳統的恒溫泳池系統運行費用相當高。

2.3 三集一體系統

泳池三集一體機集空調、除濕和池水加熱于一體，利用熱泵技術，將除濕加熱過程中的冷量回收利用，機組能克服高濕、高氯環境等諸多問題，通過春夏秋冬四季運行模式的改變，機組達到高效節能的運行。其工作原理如圖1:

圖1 三集一體系統工作原理

泳池區暖濕空氣通過風管回到三機一體機組，經過蒸發器溫度迅速降低，并將熱能傳遞給冷媒，冷媒將一部分熱量經泳池水換熱器轉移到池水，另一部分熱量經冷凝器將與新風混合后重新送回室內泳池大廳。在過渡季節，系統會根據室內濕度要求調節新風量以利節能;新風及排風閥門均可依據室內環境自動調節。在冬季，三集一體熱泵提供給空氣的熱量滿足不了室內的溫度要求時，需啟動風管內散熱盤管對空氣進行加熱。

其具體運行模式如下:需要對室內空氣進行加熱時主機風冷冷凝器工作，送出干燥的熱空氣對室內空氣進行升溫。如果室內空氣溫度達到要求時，回收的冷凝熱給池水加熱，主機送出干燥冷空氣對室內空氣進行制冷。如室內空氣溫度和池水溫度同時都達到要求時，這時回收的冷凝熱通過室外冷凝器排到室外大氣中。高溫氣態制冷劑流經冷凝器后冷凝成溫暖的液態，釋放冷凝熱。當室內空氣溫度超過要求上限時，主機風冷冷凝器停止工作，通過除濕蒸發器送出冷空氣，對室內空氣進行冷卻降溫。所以說三集一體除濕熱泵具備了除濕功能、空調制冷功能、室內空氣加熱功能、新風處理功能、池水熱泵輔助加熱功能，通過一套系統之間能量的相互轉換即可實現室內恒溫、恒濕和泳池加熱，大大節約了運行成本。

3 帶熱回收的變冷媒空調系統

熱回收變冷媒空調系統 （熱回收熱水VRV）是目前少數廠家可以實現的，比較節能的空調系統。其原理是將制冷時產生的廢熱進行回收，將其用于加熱生活熱水，既節約了加熱水的費用，同時也減少了環境的“熱島效應”，是非常節能環保的空調系統。

在本工程中，會所的各功能用房在夏季需要空調制冷，通過帶熱回收的變冷媒空調設備自動回收熱水，其回收的水量遠遠超過夏季泳池及沐浴等用熱水的要求。由于該地區為夏熱冬暖地區，冬季會所的辦公用房無需采暖要求，用于制冷的空調室外機可以轉換為高效的制熱模式 （熱泵），直接產生熱水滿足會所冬季用熱水的要求，其原理詳見下圖2。

圖2 熱回收變冷媒空調系統工作原理

其工作原理為:夏季該變冷媒空調系統為熱回收的制冷模式，可以簡單的理解為將室內的熱量通過設備內部的換熱和閥門切換轉移至自帶的熱回收水箱，通過分集水器匯至需要熱水的生活熱水箱中。通過溫度控制水泵的啟停以及系統的模式，當熱水量滿足要求無需加熱時，則該系統轉換為單純的制冷模式，不進行熱回收，在過渡季節和冬季，室內已經無需制冷，沒有可以回收的熱量時，該變冷媒空調系統轉換為制熱模式，直接產生熱水送至熱回收熱水箱通過分集水器匯至生活熱水箱，一部分熱水用于沐浴，一部分熱水用于加熱泳池。

在該系統的設計中，需要詳細核算該設備夏季的熱回收熱水量和冬季的制熱量以及過渡季節是否滿足會所的熱水需求，并要求熱水出水溫度不能低于55℃，不然無法滿足泳池的加熱要求，本工程經核算只需將制冷系統的部分室外機選用帶熱回收功能即可以滿足該會所全年的用熱水要求。

4 新風全熱交換設備的應用

全熱交換設備通常是指一種含有全熱交換芯體的新風、排風換氣設備。其工作原理是:產品工作時，室內排風和新風分別流經換熱器芯體時，由于氣流分隔板兩側氣流存在著溫差和蒸汽分壓差，兩股氣流通過分隔板時呈現傳熱傳質現象，引起全熱交換過程。夏季運行時，新風從空調排風獲得冷量，使溫度降低，同時被空調風干燥，使新風含濕量降低;冬季運行時，新風從空調室排風獲得熱量，溫度升高，同時被空調室排風加濕。這樣，通過換熱芯體的全熱換熱過程，讓新風從空調排風中回收能量。

在通風系統中，熱回收設備有兩類:一類是顯熱回收型，一類是全熱回收型。顯熱回收型回收的能量體現在新風和排風的溫差上所含的那部分能量;而全熱回收型體現在新風和排風的焓差上所含的能量。單從這個角度來說，全熱性回收的能量要大于顯熱回收型的能量，因此全熱回收型是更加節能的設備。

加大新風量是實現良好空氣品質的最好方法，只從空氣品質的角度來說，進行全新風運行的空調系統才是最好的系統，可是由此帶來的能量消耗確實是非常大的。根據《公共建筑節能設計標準》（GB50189－2005）第5.3.14條設有獨立的新風和排風系統宜設置排風熱回收裝置，且熱回收裝置（全熱和顯熱）的額定熱回收率不應低于60%。本工程的新風和排風為獨立系統，故采用了新風全熱回收裝置，熱交換效率大于75%，大大降低了新風所需要的能量，實現了通風系統的高效節能。

5 結束語

本工程將節能的理念貫穿于整個空調設計，采用了三集一體機組即解決了泳池加熱、環境除濕要求，也兼顧了泳池大廳的空調，而帶熱回收的變冷媒空調系統即滿足了會所的空調，也兼顧了泳池的加熱，兩個空調系統能源互相利用，沒有額外的浪費，全年運行費用非常低，節能環保效益顯著，本工程獲得了2012年廣州市綠色建筑優秀設計一等獎。

三集一體機組、帶熱回收的變冷媒空調系統是目前比較先進的空調節能系統，其節能效果顯而易見，但是這兩個系統的應用要根據地域特點和工程實際情況具體分析，其實際節能效果是否顯著，由于其初投資較高，目前仍沒有得到普遍推廣，而新風全熱回收設備，由于其設備相對簡單、造價低，在空調通風系統中已經得到了廣泛應用。

［1］民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范［S］.GB50736－2012

［2］陸耀慶.實用供熱空調設計手冊 （2版）［M］．北京:中國建筑工業出版社，2008

［3］中華人民共和國建設部，中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局.公共建筑節能設計標準 （GB50189－2005）［S］

［4］中國建筑設計研究院.建筑給排水設計手冊 （2版）［M］．北京:中國建筑工業出版社，2008