關于商業建筑空調設計節能分析研究

劉 艦

(遼寧工業大學土木建筑工程學院，遼寧錦州 121001)

隨著我國房地產市場的快速發展，越來越多的商業建筑正在拔地而起。商業建筑一般的建筑面積均在4萬m2以上，大型的商業項目總建筑面積大都在10萬m2以上，并由幾棟功能不同的商業建筑組合而成。由于內部設施齊全，配有商場、超市、餐飲、影院以及家居廣場等多種業態，因此暖通空調系統的設計、施工決定著商業項目能否正常運行，日常能耗的多與少以及項目運營最終的利潤點。根據對國內已經建成的部分商業項目空調運行狀況的調查，我們發現目前國內商業建筑的空調設計普遍存在著高能耗、低能效的狀況，“大馬拉小車”狀況比較嚴重。分別以上海和北京南北兩個區域為代表的賓館、商業建筑統計，上海地區類似建筑每年每平方米總耗電量為120 kg～140 kg標準煤，北京則為150 kg～200 kg標準煤，這其中暖通空調系統就占總電耗的50%～60%。如此看來，暖通空調系統是耗電大戶，根據《公共建筑節能設計標準規定》中的指標衡量，已經超過其中規定的十幾倍以上。對于大型商業建筑的暖通空調設計，引入節能理念確實是當務之急。下面我們分別就以下幾個方面對商業建筑空調設計的節能問題進行分析研究。

1 商業建筑冷、熱負荷指標的合理選用

目前的暖通空調設計在確定冷熱負荷指標時，基本上都是根據建筑物的功能劃分，套用空調設計手冊中的設計參數，再根據手冊中商場人員密度(人/m2)、室內照明負荷、設備運轉使用時的散熱負荷、新風負荷以及建筑負荷來確定最終的設計冷、熱負荷。實際上這種計算思路是沒有問題的，但是根據我們的測定，對于大型、多功能的商業建筑由于其業態分布較廣，冷熱負荷實際指標在不同的商業業態中的差別是比較大的，使用手冊中的各種數據時需要密切和設計對象聯系在一起的，切不可機械套用。如在《商店建筑空調設計規范》中規定:冬季室內干球溫度為16℃～18℃，夏季為26℃～28℃，平均風速在0.2 m/s～0.5 m/s之間，相對濕度55%～65%，室內空氣CO2平均濃度不大于0.2%。而實際上冬季室內溫度在16℃是最適合顧客逗留的溫度，這是因為商場顧客在購物過程中穿著較多，并且是在不斷運動的，其本身散熱量較平時靜止時要多，體溫較高，在高于16℃的溫度環境里面會有過熱的感覺，并且18℃的設計室內溫度將使空調耗電量至少要增加10%，同樣夏季室內溫度設計過低，也會導致顧客在進入展區時產生過冷感，很多商場的夏季室溫在實際運行期間都達到22℃左右，實在是一種浪費。這就是近幾年全國號召節能減排，將室內空調溫度設定在26℃的最根本原因。再如商場人員密度的問題，我們曾經在一天的不同時段對某一大型超市的客流量做過統計，每天上午9:00～下午15:00，賣場內的人員密度約1.0人/m2～1.65人/m2，而從 16:00 ～19:30，則為 2.0 人/m2～2.4 人/m2，到了節假日，人員密度則達到 3.0 人/m2～3.5 人/m2，和規范中提供的2.0人/m2還是有出入的。因此在確定超市中的人體負荷的時候，就需要充分考慮客流量變化的因素，如果教條地套用手冊中的指標，再加上設計中不考慮客流量變化導致的供冷、供熱量的即時控制調節，勢必會造成超市開門至中午時分，商場溫度較低，顧客感覺過冷，造成大量能源的浪費;而到了傍晚的客流高峰期，又會覺得室內溫度過高的現象。

由于大型超市和百貨商場中展柜的射燈和筒燈等燈具數量較多，超市食品區域各種加工設備散熱量相當得大，自動扶梯營業時間內不間斷地工作，導致照明負荷和設備負荷作為超市商業項目中的耗能大戶，占到整個冷、熱負荷的60%左右。我們曾經測試過照明散熱量一般在50 W/m2，而自動扶梯的單臺散熱在9 kW左右。新風負荷中的新風量目前一般都是按30 m3/(h·人)計取，但是對于超級市場的食品加工區域以及地下一層的賣場，這樣的新風量明顯不夠，我們經過測試認為地下室的獨立新風系統的設計新風量至少要按照40 m3/(h·人)～45 m3/(h·人)考慮，才能滿足此區域的新風供應，尤其是過渡季節直接利用新風調節室溫及冬季內區排除余熱，加大新風量，可以明顯起到節能的效果。目前保溫技術廣泛應用于建筑墻體、門窗及屋面等建筑構造部位中，因此建筑物圍護結構的得(失)熱量和冷風滲透量明顯降低，建筑負荷在空調冷、熱負荷計算中所占的比例比傳統建筑少很多，所以無大玻璃窗的超市和百貨商場由于內區較大，在采用暖通空調設計手冊中建筑冷、熱負荷指標數值時應適度減小。

2 商業建筑冷、熱源的合理選用

目前的商業建筑，由于其地理位置均在城市的繁華地段，熱源形式基本上是利用城市集中供熱或供氣，在建筑物內部設置換熱站經換熱、減壓后供給室內二次網系統，那種在建筑物地下室或者外圍單獨設置鍋爐房熱源的形式已經很少見了。冷源一般采用獨立的電制冷或者吸收式制冷機獲取冷凍水。冷、熱源形式的選取對一個大型商業項目的建造成本和運行費用的高低至關重要。在確定冷、熱源之前，一定要了解清楚當地市政配套情況，水、電、氣等能源的收費標準和相應的優惠政策，做到知己知彼，有的放矢。對于建筑面積在10萬m2以上的多功能商業建筑群，建議采用由多種制冷方式形成中央制冷站:即由電制冷、吸收式制冷或者其他制冷方式并存于一個項目內，同時工作生成冷凍水并集中存儲，根據各業態負荷變化分配供應量。這種方式的優點在于可以利用DDC直接數字控制系統調整制冷機組的工作臺數及最佳工況，避免以往那種設備選用功率很大而實際長期低負荷運轉的狀況。在負荷需求較少的情況下，可以使用功率較小的冷水主機供應，例如影院的晚場供冷;在負荷需求較高的情況下，可以以大功率主機為主，小功率主機為輔的方式聯合制冷，例如節假日或商業推廣活動期間。尤其是在電費和汽源費政策性變化時，可以靈活調整各制冷機的工作數量，避免由于能源價格上漲因素帶來的成本風險。

3 空調系統的合理分區

商業建筑的空調分區正確與否直接關系到空調系統設計成果的優劣。商業建筑一般多是6層以下、結構高寬比小于4、占地面積較大的建筑結構形式。臨街商業店鋪和一層的賣場入口區域一般設為外區，冷、熱負荷需求較大。地下室、2層，3層賣場區域，由于其照明、人體、設備負荷等隨外界溫度變化的影響很小，在設計中都可以確定為內區，商業建筑的內區往往要大于外區。因此如何把握好內區冬季排熱及熱回收、過渡季節如何利用新風直接送入內區調節室溫等思路是設計的關鍵所在。百貨商場的內區一般采用全空氣定風量空調方式，而超市的內區由于人員密度的變化則更適合采用變風量空調方式，外區則適合采用風機盤管加新風和VAV帶末端加熱裝置的空調方式。

4 輔助設備間的合理布置

大型商業建筑的設備主要由中央控制室、機械室、電氣室等組成，設備間的合理布局不僅對商場的營銷策劃帶來事半功倍的效果，更能減少工程建造成本和設備運行費用。制冷機房和換熱站一般應盡可能布置在一個大開間內，由分隔墻分割成幾個相對獨立的區域，互相之間既有聯系又有區分，這樣冷、熱源管線之間的連接、調控和維修，尤其是冬季、夏季的系統轉換時的調試更加方便。

5 結語

商業建筑的空調設計是一項復雜而嚴謹的綜合性系統工程，主要涉及到建筑、結構、給水排水、建筑電氣、消防等諸多相關聯專業，作為一個暖通空調專業工程師一定要與其他專業工程技術人員密切配合，并本著認真求實、高效的工作作風，時刻為建設單位商戶著想，把能源的使用率提高到最大，將空調能耗降低到最低，這樣才能符合我國目前大力提倡的低碳環保節能的時代要求。

［1］何雪冰，劉憲英.中央空調節能有關問題的探討［J］.重慶建筑大學學報，1999，21(4)：40-44.

［2］邢麗娟，楊世忠.中央空調系統的節能措施［J］.微計算機信息，2006(28)：63-65.