中国银联园区集中冷热源空调系统设计特点及使用情况

摘要：分析中国银联园区集中冷热源空调系统设计特点，并根据实际使用情况提出部分设计细节应注意的事项。

关键词：园区；能源中心；集中冷热源空调系统；舒适性空调；一次空调冷/热水；二次空调冷/热水

Abstract: This paper analyzes the design characteristics of the concentrate cold/heat source air conditioning system in UnionPay Park, and according to the practical application proposes the matters for attention of some design details.

Key words: park; energy center; concentrate cold and heat sources air conditioning system; comfort air conditioning; primary air conditioning cold/hot water; secondary air conditioning cold/hot water

中图分类号：TU831.3+7 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）

引言

中国银联园区位于上海市浦东新区张江高科技园区银行卡服务产业园内，总用地面积约216000平方米，规划总建筑面积约100000平方米。园区采用分期建设方式，现已完成一期和二期工程共5个单体建筑的建设。其中一期工程为信息总中心工程，建筑面积16000平方米；二期工程包括培训中心、客服中心、能源中心和数据办公楼4个单体建筑，总建筑面积约为70600平方米。今后，将随着公司业务发展的需要，适时进行后期项目的建设。

园区整体空调系统的选择

园区一期工程的信息总中心作为数据中心，主要承担公司的核心生产任务。因此，其生产用工艺性空调系统和办公用舒适性空调的冷/热源均完全独立设置，以保证生产安全。

园区二期工程各单体建筑均为普通办公楼、各类会议室及酒店客房，主要承担公司客服、研发、会议、培训和行政办公等功能，空调系统的主要用途为满足日常办公和生活所需的舒适性空调。同时，空调系统的配置还需满足研发工作时间不规律、经常加班以及客服和酒店等区域需24小时运行的要求，并要求能尽量减少能源的消耗，以保护环境、降低运行费用。根据以上需求，园区总体规划及各单体建筑设计单位――同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司在对空调系统的可靠性、可行性、可操作性、可调节性、可扩展性和经济性进行综合分析比较后，建议采用集中冷热源空调系统，在园区东南部设置能源中心，内设中央冷冻机房和锅炉房集中提供空调系统冷/热媒一次水。一次冷/热媒水通过管道输送到各单体建筑内配置的热交换机组进行热交换，其二次侧水作为各单体建筑空调系统的冷/热媒水。

集中冷热源空调系统设计方案

空调及采暖负荷情况

根据园区总体规划设计，除一期工程的信息总中心外，其余项目的总建筑面积约为84000平方米，经计算最大空调冷/热负荷分别约为10700/7950千瓦左右。其中，二期工程所需的最大空调冷/热负荷分别约为8700/6450千瓦左右。

空调及采暖冷热源系统设计

根据上述最大空调冷/热负荷及系统使用要求，园区中央空调冷热源配置方案如下：

空调冷源共由4台制冷量2460千瓦的定流量离心式冷水机组和1台制冷量1075千瓦的定流量螺杆式冷水机组并联输出组成，总制冷量为10915千瓦。考虑空调一/二次冷冻水热交换的需要，空调一次冷冻水供水/回水温度设为5℃/11℃。

空调系统冷却塔设置在能源中心屋顶，由4台处理水量为700吨/小时的冷却塔和1台处理水量为350吨/小时的冷却塔并联组成，总处理水量为3150吨/小时。冷却塔进/出水温度按设备要求设置为37℃/32℃。

空调热源共由4台功率为2100千瓦的燃气热水锅炉并联输出组成，总供暖量为8400千瓦。另外，还设有1台功率为1050千瓦的燃气热水锅炉提供园区生活热水系统热媒水。空调和生活热媒水一次热水供水/回水温度设为90℃/70℃。

同时，为配合园区分期建设的需求，在园区二期工程的建设中，空调冷源先期配置了3台制冷量2460千瓦的定流量离心式冷水机组和1台制冷量1075千瓦的定流量螺杆式冷水机组以及相应的3台处理水量为700吨/小时的冷却塔和1台处理水量为350吨/小时的冷却塔；空调热源先期配置了3台功率为2100千瓦的燃气热水锅炉；生活热水系统配置了1台功率为1050千瓦的燃气热水锅炉。其余设备将随后期工程建设按需添置。

上述空调系统配置方案，既能满足园区分期建设的经济性要求，又保证了整个空调系统具有较强的可调节性。具体设计方案，详见下图：

一次空调冷/热水输送系统设计

因一次空调冷/热水输送系统管道较长，单程最长输送距离约600米。为提高整个系统的经济性，能源中心一次空调冷/热水系统采用两管制异程总管定压式机械循环系统，冷冻水泵均为定流量泵，通过设在供回水总管上压差旁通控制对外输出的水量。同时，适当加大供/回水温差（5℃/11℃），减少流量，缩小输送管路的尺寸和水泵容量，减少输送能耗。

输送管道采用高密度聚乙烯外护管聚氨酯泡沫塑料预制直埋保温管，管材为无缝钢管，焊接连接，敷设方式采用埋地敷设。同时，为有效保护埋地管道，管道埋深（管顶标高）在2米均以上。

各单体建筑二次空调冷/热水系统设计

各单体建筑内根据各自负荷需求配置2～3台板式热交换机组作为热交换设备。其中培训中心配置3台制冷换热量1350千瓦/台、制热换热量2700千瓦/台的板式换热机组；客服中心配置3台制冷换热量1050千瓦/台、制热换热量2100千瓦/台的板式换热机组；数据办公楼配置2台制冷换热量1050千瓦/台、制热换热量2100千瓦/台的板式换热机组。

各单体建筑内板式热交换机组一次水侧采用温度控制变流量系统，即通过二次侧出水温度控制一次侧水流量变化。

各单体建筑内二次侧冷/热水系统采用两管制异程式末端定压机械循环系统，即根据末端最不利环路的压差大小，来调节板式换热机组的运行台数及变频循环水泵的转速，以适应空调系统供水量需求的变化。

各单体建筑空调二次冷冻水供水/回水温度为7℃/12℃；空调二次热水供水/回水温度为60℃/50℃。

集中冷热源空调系统使用情况及部分注意事项

银联园区二期工程于2007年建成并投入使用，集中冷热源空调系统总体使用情况良好并基本达到了预期的节能效果，主要表现在：

通过合理选择单台冷水机组的制冷量，减少了冷水机组的配置数量并，有效降低了初期投资成本。同时，冷水机组集中设置于能源中心，即便与设备的集中管理，又可减少物业管理人员数量，降低了物业管理成本；

通过合理匹配不同制冷量冷水机组的数量（制冷量2460千瓦4台和1075千瓦1台）和机型（离心式冷水机组4台和螺杆式冷水机组1台），为冷水机组在各种负荷情况下均可保持在高效率区运行提供了条件，有效地提高了能效，降低了空调系统的运行成本；

通过将能源中心设于园区边缘位置，使各单体建筑内设备运行所带来的噪音和震动大大降低，提高了整个园区办公和生活环境的舒适度；

同时，经过将近5年的运行，集中冷热源空调系统也出现了一些问题，对空调系统的正常运行造成了一些影响：

由于原设计整个一次管路系统没有设置分区阀门且埋地管道埋深较深，以致在发生埋地管道漏水时难以排查漏水点，给维修工作带来了不便；

出于经济性考虑，集中冷热源空调系统一次管路采用的是两管制异程总管定压式机械循环系统。当单体建筑同时产生冷负荷与热负荷时，无法同时满足使用需求。另外，由于整个一次管路系统内水容量较大（约180吨），制冷与采暖工况无法快速转换，难以适应过渡季节外界温度快速波动的情况。在此情况下，空调系统的舒适度有所降低。

对于埋地管漏水维修问题，后来通过增设分区阀门，先将整个埋地管道系统分成三段，确定了漏水发生区域。然后，采用无损探测技术，将小型探测机器人从分区阀门处送入管道，发现了管道的漏水点是在管道的焊接部位，主要原因由于受到外力的重压，导致管道变形，焊缝开裂。最终，根据探测得到的管道具体定位信息，通过开挖更换管道修复了漏水点。

对于一次管路采用两管制系统产生的无法同时供冷和供热，造成部分时段单体建筑空调舒适性降低问题。设计单位在现场勘查和综合分析后，建议对各单体建筑内的空调系统进行优化，增设一套自然冷却系统，并配合将部分区域的空调水系统改为四管制，以满过渡季节同时供冷和供热以及部分区域冬季供冷问题。

近期，根据使用需求，园区即将开展三期项目建设。虽然三期项目较原规划建筑面积扩大将近一倍，但经设计单位计算，现有能源中心仅需扩大新增冷水机组的容量和相应的冷却塔、各类水泵等设施后，即可满足新项目的使用要求，充分发挥了集中冷热源空调系统可扩展性强的特点。

结束语

经过将近五年的实际运行，集中冷热源空调系统充分显示了其运行效率高、运行费用节省、维护管理方便、可扩展性强等的优势。近年来，随着人们绿色节能和环保意识的增强，集中冷热源空调系统将是值得推广的一种节能型空调系统方案。