1、工程概况：本项目位于宁波东钱湖畔，总用地面积11370平方米，总建筑面积4175平方米，建筑共四层，其中地下一层，地上三层，建筑总高度17.7米。地下室一层主要为设备用房，包括空调机房、配电房、消防泵房，1~2层为展览厅，三层为观光层。

图1项目效果图

　　

　　美术馆由国际建筑大师隈研吾亲自设计，是中国第一个自然村美术馆，是集文化交流、会展服务及民俗体验等功能于一体的公共文化活动中心。建筑方案为避免城市化的方盒子，运用几何手法切割、聚合的独立屋顶，并采用大面积的落地玻璃代替群墙，远看就象层叠的山峰，像一座山的自然形体建筑融入周边环境（如图2），项目建成后，又将是一个网红打卡新地标。

图2 项目实体图（施工中）

　　

　　2、室内主要房间设计参数表及冷热负荷汇总表　　

　　室内空调设计参数如表1所示，冷热负荷如表2所示。

　　

　　3、设计难点分析　　

　　该建筑方案运用几何手法切割、聚合的独立屋顶，并采用大面积的落地玻璃代替群墙。从艺术效果角度及业主要求考量，空调系统的设置即不能影响建筑外立面和屋顶，又必须尽可能贴近自然，融入自然，同时还需兼顾节能、环保理念，满足绿色建筑二星以上标准。同时，建筑上提出立面不得开口或运用百叶的要求，加之还需满足展厅面积最大化的硬性指标。为此，冷热源的设置及空调机组等末端布置与常规设计存在较大差异，设计难度较大。

　　

　　4、设计思路　　

　　4.1、本着节能环保的设计理念，并充分利用场地面积较充裕，且贴邻东钱湖湖面的自然优势，因地制宜，项目采用竖直埋管+地表水相结合的地源热泵空调系统。　　

　　4.2、为了营造展厅良好的参观氛围，最大化地扩大展区面积，决定所有空调机房均设于地下设备层，利用核心筒区域敷设垂直送、回风管道，完成展厅空调系统的布置。　　

　　4.3、为确保建筑立面效果，兼顾节能环保要求，决定采用地道风系统解决内外环境的换气需求。该系统利用上层排风，下层进风的双层地道，既满足了整个建筑物杜绝百叶及开口的要求，又进一步利用了地道的节能性，可以有效降低冷热源及空调机组的容量。　　

　　4.4、考虑到配电房、通讯网络机房及消控室等功能性用房发热量大，需降温的周期较长，运行时间与大系统不同。因此，利用室外埋管的优势，独立设计了水（地）源热泵机组。

　　

　　5、地源热泵系统的应用　　

　　5.1、冷热源的选择　　

　　考虑建筑与环境协调，空调冷热源选择排除了风冷热泵机组、变冷媒流量多联机组、水冷冷水机组（需设置冷却塔）等系统形式。考虑冬季湖水温度较低（低于４℃）和湖底清淤等要求，排除了闭式地表水地源热泵系统。从考虑节能、环保理念，室外场地充裕，最终设计竖直埋管地源热泵空调系统，避免了外置的空调外机和冷却塔。

　　

　　根据计算冷热负荷，设置四台WFI涡旋式水/水热泵机组，夏季提供7/12℃空调冷水，冬季提供45/40℃空调热水，机组置于地下一层专用冷热源机房内。另地下一层配电房、一层通信网络机房、安防消防控制室独立设置水/空气热泵机组代替通风降温，便于独立运行和避免在屋顶设置风机。

图3 制冷机房流程图

　　

　　5.2、室外埋管设计和地表水辅助散热　

　　经热响应实验测得岩土综合导热系数（平均值）为2.23W/（m·k），岩土体初始温度（平均值）为20.65℃。根据计算，设计80个地耦孔，有效埋管深度120m。地埋孔间距为4.5×4.5m。竖直地埋管换热器型式为双U型 ，管径为De32，公称压力1.60MPa。室外共分为10组环路，每个环路连接8个地耦孔，通过集分水器八通连接到机房内总分集水器，如图所示。

图4 地埋管平面布置图　　

　　5.3、岩土冷热平衡措施　　

　　经计算全年累计冷负荷320980kWh，累计热负荷194461kWh，两者比值为1.6：1，再考虑热泵机组的能效后，夏季向土壤的排热量达到冬季从吸热量的2.69倍，存在极大不平衡性。

图5 全年冷热负荷　　

　　为解决岩土冷热不平衡的问题，设计采用湖水辅助散热，设置换热量400kW板式换热器隔离湖水，保证水质。

　　

　　6、地道新风系统的应用　　

　　为了减少对建筑外立面的破坏，新风由设置于场地内的地道风沟引入，接入置于地下室的空调箱，由空调箱送至各空调区域。地道风沟内气温较为恒定，室外新风与地道环境充分换热，可有效减少空调机组容量，达到节能的目的。室外新风与地道环境的换热情况见图6、图7。

　　

　　经模拟计算：夏季工况条件下，地道风系统承担新风负荷为12.00kW，占新风负荷的比例为9.29%，冬季工况条件下，地道风系统承担新风负荷为18.23kW，占新风负荷的比例为27.31%，节能效果明显。

　　

表5 地道风系统节能效果分析表

　　

　　7、系统特点总结　　

　　7.1、采用地源热泵系统，没有外机布置在屋顶或室外，避免了对建筑立面、屋顶和周围环境的影响，使建筑和自然融为一体，同时也符合节能环保理念。结合地表水辅助散热的系统，解决了土壤冷热不平衡问题。　　

　　7.2、水/水式热泵和水/风式热泵（配电房、网络机房等区域）相结合，避免过渡季节采用大机组开启运行的“大马拉小车”现象，解决了空调系统集中和独立使用问题。　

　　7.3、水/水热泵机组使用侧水泵和地源侧水泵与机组一一对应设置，水/空气热泵机组地源侧水泵独立设置，可以按需启动水泵，提高空调系统能效。　　

　　7.4、考虑到配电房、通讯网络机房及消控室等功能性用房发热量大，需降温的周期较长，运行时间与大系统不同。因此，利用室外埋管的优势，独立设计了水（地）源热泵机组。　

　　7.5、采用地道风系统，室外新风与地道环境（沟壁）充分换热，有效降低空调机组容量，达到更大的节能目的。