“鳥(niǎo)巢”暖通空調(diào)的秘密
當(dāng)今，在確保使用功能的條件下，怎樣降低建筑能耗、合理利用天然冷源和可再生能源，成為建設(shè)資源節(jié)約、環(huán)境友好型社會(huì)的重要著力點(diǎn)。隨著我國(guó)城市建設(shè)的發(fā)展，這種要求已經(jīng)愈加明顯。“鳥(niǎo)巢”——北京2008年奧運(yùn)會(huì)最重要的比賽場(chǎng)館，它的系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加引人注目。在“鳥(niǎo)巢”的暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師們?cè)趪?yán)格滿足《奧組委體育場(chǎng)館設(shè)計(jì)大綱》、《綠色奧運(yùn)設(shè)計(jì)指南》的前提下，融合了先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念，運(yùn)用成熟的科學(xué)技術(shù)，為確保賽時(shí)功能、兼顧賽后運(yùn)營(yíng)以及降低綜合使用成本作出努力。傳統(tǒng)的空調(diào)設(shè)計(jì)在計(jì)算負(fù)荷時(shí)通常是計(jì)算典型設(shè)計(jì)日的逐時(shí)負(fù)荷，但實(shí)際上，空調(diào)系統(tǒng)的大部分時(shí)間都不在設(shè)計(jì)工況下運(yùn)行，而只是在部分負(fù)荷工況下運(yùn)行。設(shè)計(jì)師對(duì)“鳥(niǎo)巢”工程進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，在計(jì)算設(shè)計(jì)日負(fù)荷的同時(shí)，還對(duì)“鳥(niǎo)巢”進(jìn)行了全年8760小時(shí)的逐時(shí)負(fù)荷動(dòng)態(tài)模擬，以此結(jié)果來(lái)指導(dǎo)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及設(shè)備選型；同時(shí)，在滿足環(huán)境控制的要求下，盡量避免不必要的能源損耗。他們根據(jù)周邊的市政管網(wǎng)現(xiàn)狀及規(guī)劃情況，結(jié)合全年逐時(shí)負(fù)荷的模擬結(jié)果，通過(guò)對(duì)電制冷方案和熱水吸收式制冷方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，最終確定技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理、運(yùn)行可靠的冷熱源方案。
“鳥(niǎo)巢”在承擔(dān)2008年奧運(yùn)會(huì)的比賽任務(wù)之后，還要繼續(xù)數(shù)十年的運(yùn)營(yíng)。如果僅僅考慮滿足奧運(yùn)會(huì)比賽時(shí)的要求而置賽后運(yùn)營(yíng)于不顧，“后奧運(yùn)”時(shí)期將會(huì)面臨更多的改造工作，部分地方甚至?xí)鄙俑脑鞐l件。因此，在空調(diào)設(shè)計(jì)方面，設(shè)計(jì)師們?cè)跐M足賽時(shí)要求的同時(shí)，又要盡量兼顧賽后運(yùn)營(yíng)的要求，為賽后改造預(yù)留必要條件。
“鳥(niǎo)巢”賽時(shí)和賽后運(yùn)營(yíng)模式的負(fù)荷計(jì)算結(jié)果表明，賽時(shí)的空調(diào)冷負(fù)荷約為賽后商業(yè)運(yùn)營(yíng)模式的70％，剩余的30％負(fù)荷正是冰蓄冷系統(tǒng)合理的消峰范圍之內(nèi)；同時(shí)，鑒于體育場(chǎng)空調(diào)負(fù)荷在賽事時(shí)期易出現(xiàn)瞬時(shí)高峰，且多在用電高峰時(shí)段，而其它時(shí)段負(fù)荷較為平穩(wěn)、夜間冷負(fù)荷極小，因此較適合使用冰蓄冷系統(tǒng)。設(shè)計(jì)師們?cè)诶湓丛O(shè)計(jì)時(shí)采用了按賽時(shí)負(fù)荷配備冷機(jī)、賽后增加冰蓄冷系統(tǒng)的方案解決。在施工圖設(shè)計(jì)時(shí)，建筑、結(jié)構(gòu)方面已按要求預(yù)留了條件，既滿足了賽時(shí)的要求，又減少了賽后改造的工作量，最大限度地降低了改造的難度和費(fèi)用。
此外，變頻技術(shù)在空調(diào)水系統(tǒng)中有了較好的應(yīng)用。由于空調(diào)系統(tǒng)要按最大負(fù)荷來(lái)設(shè)計(jì)，水泵也按最不利工況來(lái)選型。在奧運(yùn)會(huì)賽后的商業(yè)運(yùn)營(yíng)模式中，負(fù)荷會(huì)有較大波動(dòng)。在大部分時(shí)間內(nèi)，空調(diào)系統(tǒng)只是部分負(fù)荷運(yùn)行，如果水泵系統(tǒng)是全功率運(yùn)行，會(huì)造成很大浪費(fèi)。因此，冷凍水系統(tǒng)采用水泵變頻的形式，實(shí)現(xiàn)冷凍、冷卻水量根據(jù)實(shí)際負(fù)荷變化進(jìn)行調(diào)整，從而達(dá)到降低部分負(fù)荷時(shí)的能源損耗的目的。
“鳥(niǎo)巢”在承擔(dān)2008年奧運(yùn)會(huì)的比賽任務(wù)之后，還要繼續(xù)數(shù)十年的運(yùn)營(yíng)。如果僅僅考慮滿足奧運(yùn)會(huì)比賽時(shí)的要求而置賽后運(yùn)營(yíng)于不顧，“后奧運(yùn)”時(shí)期將會(huì)面臨更多的改造工作，部分地方甚至?xí)鄙俑脑鞐l件。因此，在空調(diào)設(shè)計(jì)方面，設(shè)計(jì)師們?cè)跐M足賽時(shí)要求的同時(shí)，又要盡量兼顧賽后運(yùn)營(yíng)的要求，為賽后改造預(yù)留必要條件。
“鳥(niǎo)巢”賽時(shí)和賽后運(yùn)營(yíng)模式的負(fù)荷計(jì)算結(jié)果表明，賽時(shí)的空調(diào)冷負(fù)荷約為賽后商業(yè)運(yùn)營(yíng)模式的70％，剩余的30％負(fù)荷正是冰蓄冷系統(tǒng)合理的消峰范圍之內(nèi)；同時(shí)，鑒于體育場(chǎng)空調(diào)負(fù)荷在賽事時(shí)期易出現(xiàn)瞬時(shí)高峰，且多在用電高峰時(shí)段，而其它時(shí)段負(fù)荷較為平穩(wěn)、夜間冷負(fù)荷極小，因此較適合使用冰蓄冷系統(tǒng)。設(shè)計(jì)師們?cè)诶湓丛O(shè)計(jì)時(shí)采用了按賽時(shí)負(fù)荷配備冷機(jī)、賽后增加冰蓄冷系統(tǒng)的方案解決。在施工圖設(shè)計(jì)時(shí)，建筑、結(jié)構(gòu)方面已按要求預(yù)留了條件，既滿足了賽時(shí)的要求，又減少了賽后改造的工作量，最大限度地降低了改造的難度和費(fèi)用。
此外，變頻技術(shù)在空調(diào)水系統(tǒng)中有了較好的應(yīng)用。由于空調(diào)系統(tǒng)要按最大負(fù)荷來(lái)設(shè)計(jì)，水泵也按最不利工況來(lái)選型。在奧運(yùn)會(huì)賽后的商業(yè)運(yùn)營(yíng)模式中，負(fù)荷會(huì)有較大波動(dòng)。在大部分時(shí)間內(nèi)，空調(diào)系統(tǒng)只是部分負(fù)荷運(yùn)行，如果水泵系統(tǒng)是全功率運(yùn)行，會(huì)造成很大浪費(fèi)。因此，冷凍水系統(tǒng)采用水泵變頻的形式，實(shí)現(xiàn)冷凍、冷卻水量根據(jù)實(shí)際負(fù)荷變化進(jìn)行調(diào)整，從而達(dá)到降低部分負(fù)荷時(shí)的能源損耗的目的。
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