小型办公楼的设备整合

在意大利中南部的 RCS 传媒集团(Rizzoli-Corriere della Sera)的报纸和广告都是由罗马 RCS 生产中心印刷,其生产系统相当庞大复杂,包括一幢独立的小型办公楼,内含供印刷部门员工用的卫生间、更衣室和淋浴室。供给办公楼的热力设备十分陈旧,呈现出种种低效迹象,而各种终端设备(空气处理机组、风机盘管、蓄热水箱、卫浴热水设备、暖气片)远离生产中心的供热供冷中心,其供热供冷管道也已破损不堪,造成了能源的巨大浪费。有些房间还采用了能源密集型电热器供暖。另外,未曾考虑从通风柜回收部分余热。

因此,着手为该办公楼设计一个完全独立于生产中心之外而能供给其全部工作场所的供热供冷系统,为此采用最先进的、效率最高的方案。

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新的空调系统

在各种方案中,最终选择了基于热泵的变制冷剂流量系统来取代现有的系统。客户同意采用这种方案的理由是:能够精确控制每个房间供热供冷终端的运行参数,即便是遥控(能够关闭暂时无人房间内的终端),也能够按照每个用户的个性化需求,确定温度和通风速度(及为这样的用户需求执行日常编程),可靠性高而系统只需简单维护,又因采用了变频技术,故在每一种运行条件下都能获得高效率,特别是在年能耗上能获得显著的节能效果。

于是,废弃了现有系统的各个组成部分,代之以下述部分构成的系统:

-  3台 EER 和 COP 超过4.3的室外机(总制冷功率67kW和制热功率75kW);

-  4台室内机,功率为2.2kW ~ 5.6kW;

对于直接膨胀式系统来讲,新风处理常常是个复杂的问题。在特定的场合,有可能使用现有的风道系统,以限制对办公室内的影响。所用的机组为全新风管道式空调机组,带一个余热回收单元(显热+潜热)、一台自然蒸发式增湿器和一个由其它室内机的电动冷凝器供给的直接膨胀式换热器组。在所考虑的系统中,应用两个这样的空调机组,并配功率9kW、空气流量1,000mc/h的直接膨胀式换热器组。此外,为了进一步提高效率,有可能将排气直接引向电动冷凝器供给的直接膨胀式换热器组。

热泵和太阳能集热板

该幢办公楼里,还设有报纸的排印印刷区,内有工人和技术人员工作;需要供应卫浴热水并为更衣室供暖,因此,远超于办公专用房产的标准需求。从该项目的优先等级考量(最大的舒适度和最低的能耗),有必要提供一种能够为卫生间/淋浴室/更衣室区域辐射供暖并生产必要数量卫浴热水的方案。于是,选择一台高温热泵并整合了5个太阳能集热器和3个蓄热水箱。

因采用了两个相互不同的回路(一个使用气体制冷剂 R410a,另一个使用液体制冷剂 R134a)。故这种高温热泵能够处理水直至80°C而无需使用辅助电加热,其 COP 等于3.0。此外,热泵安装后能够一直运行至-20°C的户外温度而无需使用电加热。该系统由两部分构成:室外冷凝机组(R410a压缩机和 R410a–R134换热器)和室内冷凝机组(R134a压缩机和 R134a – 水换热器)。

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此外,值得强调的一点是:由于热泵泵出的水能够达到高温,因此,现在可被选用替代住宅楼中的锅炉,而无需改造供暖终端。实际上,现代化住宅中的暖气片,特别是铝合金材质的暖气片,在获得65°C热水供应时能达到最佳效率。采用效率高得多的热泵实现这种替代,有利于取消锅炉的有害排放及其定期维护和认证。

至于太阳能系统,就是在楼顶上安装了5块2.5m2的太阳能集热板,用以生产卫浴热水并整合入整个供暖系统。所安装的太阳能系统配置了3个500公升的蓄热水箱。从设计理念和结构来看,这种水箱很特殊(远远不同于传统的压力水箱),但是管理和维护极简单。其特点如下:

-  热量储存在蓄热水箱之中,而卫浴热水是瞬间生产的(发生在29公升的不锈钢蛇形管内)。这种系统保证了产出完全卫生的卫浴热水,既无出现军团杆菌的风险,也无赃物或水垢淀积。

- 带回排水系统(起放空作用)的太阳能集热板保证了最大程度的简化使用并省却了维护:避免了使用乙二醇(作用是提高能效),防止出现停滞现象(后者因标准型平板集热器中发生的热机应力所致,因乙二醇的化学作用和高温下产生的水蒸气作用,可能会造成内部回路损坏)。因此,不必再加注乙二醇了,而设备寿命也得到了相当大的延长。一台采用电子控制器调节的泵,通过控制集热器的运行参数和温度,以最佳的方式管理着集热器与蓄热水箱之间的水的流量。

由于所安装各个系统的结构和运行特点,这些设备不需要实际维护,容易管理和使用。对于客户来讲,安装太阳能集热板并用一台热泵替代冬季用锅炉并生产卫浴热水,有可能享受65%的税收减免优惠。为了从唯一的管理点正确管理新设备的所有参数,通过 Bacnet 网关有可能将所有新设备与现有的监控系统相连接。

结语

在使楼宇夏季和冬季的热载荷曲线保持不变的同时, 通过对比前几年的电力消费和能源消耗,验证新设备的安装有效地节约能源和降低经济成本。在实际应用中,这种比对对于设计师来说是很有用的,可以为客户提供尽可能实际得多的对不同设备方案的成本效益的精确分析。此外,最终可以最精确地计算出投资回收时间。

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