与民用建筑相比，工业建筑的暖通空调设计具有系统复杂、零碎、且需要与工艺密切配合的特点。在项目设计时，结合建筑的特点及工艺要求、LEED标准、并参照公共建筑节能设计标准以及国家对建设领域节能减排的要求，通过业主方、项目管理方的协调配合，暖通空调设计在空调冷热源、空调系统划分、空调风、水子系统等方面进行了合理的设计，并采用了转轮排风热回收、冷水机组冷凝侧热回收等节能减排的措施。

1 工程概况

该项目属于厂房类建筑，位于上海市闵行区紫竹工业园内，总建筑面积约1.5万㎡，建筑高度21.2m，共2层，层高9.0m，由冷库、巴氏消毒区、加工区、办公区等组成，其建筑外形如图1所示。该厂房主要生产果汁类饮料，原料主要有冷冻果粒、浓缩橙汁、食品添加剂（柠檬酸，柠檬酸钠，维生素C）及去离子水等，工艺流程简图如图2所示。

2 室内设计参数

根据ASHRAE55-2004的标准，夏季室内温度为25℃～27℃，相对湿度为30%～60%；冬季室内温度为21℃～23℃，相对湿度在30%～60%。设计的空调通风系统的新风量必须满足或者优于ASHRAE62.1-2007标准和《公共建筑节能设计标准》（GB50189-2005）规定的最小的室外新风量（两者取大者）。新风量的设计指标为综合新风量，即按照表1计算出的人员新风量+空间新风量之和，结合《公共建筑节能设计标准》（GB50189-2005）的要求，新风机组选型时，取公建标准与ASHRAE中的大值。

3 空调冷、热源系统设计

3.1多联机空调系统

根据HDY空调负荷计算软件的计算结果，得出一楼员工餐厅和二楼办公区空调冷/热负荷:177kW/130kW，在该区域内，采用多联机空气调节系统。多联机空气调节系统的控制方式，使各个房间之间相互影响较小，各台室内空气处理机组设有温控装置以调节机组的运行，室外主机可根据室内负荷变化的要求，采用变频方式调节空调室外主机的出力，可以实现对每个房间空调要求的精确控制，实现根据使用要求最大限度地调节冷量、节约能源的目的。

3.2风冷热泵系统

一、二楼加工区、二楼预处理室，由于涉及到生产工艺发热的问题，根据业主提供资料，采用指标概算的方法，按单位建筑面积的冷指标为300w/m2计算，得到空调总冷负荷为516kW。在一、二楼加工区、二楼预处理室内，设置2台模块式组合式风冷螺杆冷暖水机组，每台制冷/热量为264kW/280kW，用于提供该区域的冷、热源。其中，夏季冷水供水温度7℃、回水温度12℃，冬季热水供水温度45℃、回水温度40℃。每台风冷热泵机组均配有独立的水泵及控制装置，两组风冷热泵机组共用一套定压补水装置。

风冷热泵机组的制冷剂，采用对地球环境不产生危害及污染的环保型冷媒，如R-134a、R-407C、R-410A等工质。冷热水系统设微晶旁流水处理器，冷热水补水设水计量装置。风冷热泵机组设置于厂房屋面上，旁流处理器、定压补水膨胀机组、计量装置等，设置于二层的冷、热源机房内。

3.3巴氏消毒区的冷源

巴氏消毒区需要提供-8℃的冷冻水180t/h，冷冻水的比热容为0.85kcal/(kg•℃），在制冷机房内，设置3台半封闭单螺杆压缩冷水机组，机组制冷量504kW，输入功率170kW，载冷剂采用质量浓度为30%的乙烯乙二醇溶液。

冷却水进/出口水温为32℃/37℃。冷冻水泵由提供巴氏消毒机组的厂家设计，水泵扬程为45m。冷冻水系统设智能加药装置，冷却水采用闭式系统，设微晶旁流水处理器和智能加药装置，冷水机组冷凝器设胶球自动在线清洗系统装置。冷水机组、冷却水泵、加药装置及微晶旁流水处理器等，均设在二楼的制冷机房内。3台超低噪音横流式冷却塔设置于屋面通风良好处。冷却水、冷冻水补水设水计量装置。冷冻水的供水温度为-8℃，回水温度为0℃，供、回水温差为8℃。

3.4工艺性空调冷、热源

根据该项目的用能情况，设置蒸汽锅炉作为工艺性空调的冷、热源，蒸汽锅炉设置于能源中心，设计选用2台燃气蒸汽锅炉，单台锅炉额定蒸发量为6t/h，锅炉额定供汽压力为1.0MPa，燃料为天然气，单台锅炉耗用天然气量约为456m3/h。蒸汽在锅炉房内，接入分汽缸，经减压阀组，分别减压至0.8MPa、0.6MPa，0.2MPa，减压后接至各用气末端使用。

本工程蒸汽末端用户分别为厂区CIP（0.8MPa）、厂区加工区（0.8MPa）、厂区WTP（0.6MPa）及厂区暖风机热风采暖（0.2MPa），各末端用气量如表2所示。

3.5冷库冷冻机组的冷凝热回收

为了回收冷库冷冻机组的冷凝热，设置了一套冷凝热回收系统。根据冷库专业设计公司提供的数据，冷凝热回收系统的热量，按全年最不利状态选取，白天为100kW，晚上为50kW。换热器二次侧的供、回水温度，分别为45℃、40℃。

换热器二次侧水系统采用闭式定压罐进行定压，定压罐设置在二层的制冷机房内，定压值≥0.15MPa。在冷热水补水系统中，设置流量计，以计量补水量。

3.6解冻室加热系统的热源

根据业主提供资料，为了满足融冰要求，二楼的解冻室全年温度需控制在20℃～30℃之间，设计温度取值25℃。在解冻室里，共有684个托盘，每个托盘上有4个储罐，则共有2736个储罐，每个储罐的外形尺寸为φ600x800(mm)，储罐外形尺寸如图3所示。

储罐考虑5mm融冰厚度，每个储罐的融冰体积为0.010362m3，取0℃时冰的密度917kg/m3，则每个储罐的融冰质量为9.502kg。由于冰融解成水需要吸收热量，融解热为335kJ/kg，则每个储罐融解5mm厚的冰，需要吸收的热量为3183.2kJ。所以，解冻室2736个储罐融解5mm厚的冰，共需要吸收8709235.2kJ的热量。融冰需要的热量在24h内完成，根据计算，每小时需提供的热量为362884.8kJ/h，即热负荷为100.8kW。

4 空调水系统设计

一、二楼加工区的风冷热泵系统，冷热水系统采用一次泵定流量方式，根据空调负荷不同，对风冷热泵机组进行台数控制，以达到节能的目的。空调水系统采用二管制系统，空调管路采用异程式系统的方式。各路分配主管上设静态水力平衡阀、水平总干管上设压差水力平衡阀、空调末端机组支管上设动态水力平衡阀与电动阀。

冷热水系统采用闭式定压罐进行定压，定压罐设置在二层的制冷机房内，定压值≥0.15MPa。在冷热水补水系统中，设置流量计，以计量补水量。巴氏消毒区的冷冻水系统，采用一次泵定流量方式，冷冻水系统为二管制系统。空调机组接管示意图如图4所示。

5 空调末端系统设计

在空调媒介为冷冻水的前提下，室内空调末端系统根据不同的场合采用不同的形式。设计中特别注意了室内通风换气和除湿的重要性。大型公共空间（加工区、收货湾等），采用集中式全空气空调系统，设有空调机房，由集中的空调箱、送（回）风管、新（排）风管和散布的各种风口配件等组成；空调气流形式采用顶送旋流器送风口，回风口集中设置在空调区域内，加上外墙或屋面防水新风口和室外百叶排风口，构成完整的公共空间气流组织形态。

为了回收能量，同时满足LEED（绿色建筑）金奖标准的要求，设置转轮式带旁通热回收式空调机组，回收空调区排风的热量，从而降低新风负荷，节约空调系统能耗。转轮热回收系统空调机房详图如图5所示。

小型单独的空间（办公室、会议室、餐厅等）设置多联机+新风系统，满足室内的温湿度和卫生防疫要求。VRF空调系统的室外机置于屋顶通风良好处，采用侧接方式连接，以便降低基础的最小设计高度，削弱对建筑立面的不利影响。室外机的气、液管道通过土建竖井和各层的吊顶接至各空调房间内的四向气流天花板嵌入式室内机或天花板内藏风管式室内机。新风VRF室外机置于屋顶通风良好处，在各层靠外墙处，设置吊装式风管连接型室内机，向个房间送入新风。

6 加热介质为蒸汽的热风采暖系统设计

在一楼的常温储藏、收货湾和二楼的空罐储藏、解冻室里，设置了以蒸汽为加热介质的暖风机热风采暖系统。暖风机的蒸汽来自能源中心的锅炉房，从燃气锅炉出来的1.0MPa蒸汽，经减压阀组，转换成0.2MPa的蒸汽，为暖风机提供所需要的热量。暖风机热风采暖系统房间的换气次数，一楼的常温储藏、收货湾和二楼的空罐储藏室，按1.5次/h选取，二楼的解冻室，按2次/h选取。

7 节能设计

7.1解冻室的能源梯级利用

为了保证解冻室能够满足业主日后的使用要求，设置了3套能源保障系统。在节约能源的前提下，优先利用冷冻机组的冷凝热回收系统，当冷凝热回收系统不能满足使用要求时，开启以蒸汽为加热介质的暖风机，当上述两种系统均不能满足要求时，开启风冷热泵机组，用以提供解冻室融冰所需要的热量。

在暖风机启动时，为了保证解冻室里一定的气流组织，更好的融冰，必须开启空调机组，用以搅拌解冻室里的空气。暖风机的蒸汽来自能源中心的锅炉房，从燃气锅炉出来的1.0MPa蒸汽，经减压阀组，转换成0.2MPa的蒸汽，为暖风机提供所需要的热量。解冻室暖风机热风采暖的换气次数，按2次/h选取。

7.2转轮热回收技术

为了回收能量，同时满足LEED（绿色建筑）金奖标准的要求，在加工区、预处理室和解冻室，设置转轮式带旁通热回收式空调机组，回收空调区排风的热量，从而降低新风负荷，节约空调系统能耗。

7.3冷库冷冻机组的冷凝热回收

为了回收冷库冷冻机组的冷凝热，设置了一套冷凝热回收系统。根据冷库专业设计公司提供的数据，冷凝热回收系统的热量，按全年最不利状态选取，白天为100kW，晚上为50kW。换热器二次侧的供、回水温度，分别为45℃、40℃。

8 结语

该饮料公司新建厂房工程于2012年完成施工图设计，在设计时，结合建筑的特点、LEED标准、以及国家对建设领域节能减排的要求，通过业主方、项目管理方的通力配合，暖通空调设计在冷热源、空调系统划分、空调风水子系统等方面进行了合理的设计，采取了一些节能减排的措施。但设计阶段所运用的节能技术、节能手段，能否在实际运行中发挥作用，还跟后续施工、系统调试、运行管理等环节相关。