商業(yè)綜合體建筑空調系統(tǒng)節(jié)能設計的幾點思考

(深圳奧意建筑工程設計有限公司，廣東 深圳 518031)

0 引 言

隨著城市的發(fā)展，各地商業(yè)綜合體應運而生。商業(yè)綜合體，是將城市中商業(yè)、辦公、居住、旅店、展覽、餐飲、會議、文娛等城市生活空間的三項以上功能進行組合，并在各部分間建立一種相互依存、相互裨益的能動關系，從而形成一個多功能、高效率、復雜而統(tǒng)一的綜合體[1-2]。商業(yè)綜合體容積率高、建筑體量大、人流量大、功能復雜，是資源消耗大戶。根據調查結果，建筑用能系統(tǒng)中，空調能耗已成為主要能耗組成部分，如何在滿足功能要求和室內環(huán)境要求的基礎上降低空調冷負荷，提高空調系統(tǒng)實際運行效率，降低總體能源消耗，已成為商業(yè)綜合體在設計運行中應重點考慮的問題。

經過對多棟商業(yè)綜合體設計階段、運行階段的實際調研，針對商業(yè)綜合體建筑空調系統(tǒng)的設計提出以下問題，探討其合理解決方式[3]。

1 不同功能區(qū)域冷負荷特點不同，關注其互補特性

商業(yè)綜合體突出特點是建筑功能集成化，具有高密度，集約性的特點，人口密度大，晝夜人口、工作日與周末人口，功能不同而形成互補，可以看出互補是綜合體的一大特點。針對功能不同，使用時間不同，高峰低谷期不同，空調冷負荷也同樣呈現(xiàn)出不同功能區(qū)域，不同時段的不同特點。

辦公樓由于辦公人員的辦公時間固定，負荷較為穩(wěn)定，并呈現(xiàn)規(guī)律變化，通常夜間及節(jié)假日系統(tǒng)沒有或極少有空調需求。隨著計算機和通訊的飛速發(fā)展，辦公樓內數據中心的使用量逐年增加，數據中心空調需常年24 h不間斷運行，并有較高的可靠性要求。

與辦公建筑不同，商業(yè)、超市等的負荷高峰通常出現(xiàn)在非工作時段，同時其內部不同區(qū)域的運行時間和運行高峰也存在一定差異，例如KTV、餐飲、影院等夜間比百貨、超市等區(qū)域要求的運行時間要長，而上午時段的空調需求較少。

酒店建筑的空調計算負荷通常變化不大，但在實際使用中，除大廳不同區(qū)域特點不同，餐廳、宴會、會議室等公共區(qū)域空調負荷高峰期隨營業(yè)變化而定，客房的空調負荷通常與入住情況相關。

從空調系統(tǒng)的實際運行需求出發(fā)，關注各功能區(qū)域的負荷特點，峰谷值變化規(guī)律，充分利用其互補性，可降低空調能源部分初投資，優(yōu)化運行模式，提高系統(tǒng)效率。

經過實際調研發(fā)現(xiàn)，近年來商業(yè)綜合體由于產權、不同租戶的物業(yè)管理等等原因，多采用不同功能建筑物分別設立獨立的制冷站，獨立管理的方式。商業(yè)、酒店、辦公分別獨立設置獨立制冷站，空調系統(tǒng)獨立。超市、影院、個別餐飲等由于運營要求，各部分均獨立設置冷源和空調系統(tǒng)。如果采用綜合體內集中設置制冷站，，一方面，可平衡各單體建筑物之間在功能上、同時使用時間上的冷負荷要求，同時由于建筑體量大，總制冷量大，同時各功能分區(qū)的逐時變化特點不同，可以通過運行策略的調整，保證大部分制冷機長時間處于高效運行工況，系統(tǒng)的維持比較平緩的運行模式，從而使系統(tǒng)可以實現(xiàn)一個較高的運行能效。另一方面，集中式冷源，有利于運行及維修管理，避免了各單體建筑物重復設置獨立的制冷機房、控制室等，增加了建筑物的使用面積，增加維護管理人員。

2 合理設計，滿足空調系統(tǒng)夜間負荷需求

商業(yè)綜合體中常設有茶樓、酒吧、足療、KTV、影院等功能區(qū)，根據實際需求，夜間空調運行時間各不相同，空調負荷總量不大。在常規(guī)設計中，商業(yè)的集中冷源一般采用“大小搭配”模式，以數臺大型離心式冷水機組為主，并常常搭配制冷量相對較小的螺桿式冷水機組。這種方式技術成熟、綜合造價較低；在大部分運行時間里，系統(tǒng)整體效率較高、運行費用較低，而且具有一定的使用靈活性。根據對8棟商業(yè)面積3～6萬m2左右的綜合體設計圖紙的調查發(fā)現(xiàn)，通常商業(yè)部分的小機組制冷量在200～300冷t，如果按150冷t的制冷機。按其制冷量調節(jié)下限為40冷t計算，建筑負荷估算指標150 W/m2計算，夜間經營面積達到1 000 m2， 且均處于滿場時。顯然實際運行中，很難達到夜間大面積爆滿的經營狀態(tài)。

針對夜間負荷需求，通常可采用以下方法：①夜間經營區(qū)域，獨立設置系統(tǒng)，如影院等采用獨立的風冷熱泵系統(tǒng)；②考慮設置小型蓄能水罐，增加小型水蓄冷系統(tǒng)，滿足夜間負荷，避免制冷機的低負荷運轉；③“化零為整”針對綜合體統(tǒng)籌考慮，將綜合體內的夜間需求集中于一個制冷站，例如利用酒店制冷站提供冷量，滿足商業(yè)部分及辦公的信息機房的夜間需求。此方法在香港地區(qū)已有很多實例，清華大學建筑節(jié)能研究中心自2007 年開始調研了香港5 棟高檔辦公建筑的全年耗冷量，調研發(fā)現(xiàn)建筑HK2 的制冷站會在夜間向建筑HK1和HK3分別供冷; 建筑HK4和建筑HK5 也會相互供冷。

針對不同的綜合體，需考慮其建筑初投資方式、物業(yè)管理模式、招商模式、經營要求等等方面，合理選擇系統(tǒng)，從而達到空調系統(tǒng)能實現(xiàn)高效運行，節(jié)約能源，降低運行成本。

3 關注空調系統(tǒng)壽命，綜合考慮設備維護更換問題

建筑物自身有其建筑壽命，商業(yè)綜合體在我國的建筑壽命通常按50 a設計，空調系統(tǒng)的各設備也同樣有其壽命，例如大型制冷機組通常為15～20 a，鍋爐通常為10～12 a。如不考慮拆遷問題，建筑在其生命周期內，空調系統(tǒng)的主要設備通常需要更換。在設計初期，除考慮初次安裝時設備運輸通道外，建議綜合多反面因素，充分考慮在保證建筑物正常運行的前提下，盡量減少設備更換對經營使用范圍的影響。例如：合理選取制冷機房位置及制冷機吊裝孔的設置，盡量避免制冷機等大型設備設置在超高層塔樓高區(qū)等等。

4 關于新風量

新風的主要用途，一是稀釋室內有害物質，滿足人員的衛(wèi)生要求，二是補充室內排風和保持室內正壓。《公共建筑節(jié)能設計標準》(GB50189-2005)已規(guī)定了公建主要房間的設計新風量，在實際設計計算中，人員密度可以說是影響新風量計算結果的重要因素。

在計算商業(yè)部分時，常會參考公共建筑節(jié)能設計標準》中圍護結構熱工性能的權衡方法中的規(guī)定指標，一般商業(yè)3～4 m2/人，通常會根據不同的樓層適當調整。如果按照3.5 m2/人計算，通常綜合體內商業(yè)部門建筑面積為3～5萬m2，僅商業(yè)部分的計算總人數將達到1～1.5萬人，按計算工況，將有如此眾多的人同一時刻在商業(yè)中心內。顯然，負荷計算的工況在實際運行中較少存在。但由于設計本身需要保證系統(tǒng)能滿足建筑的不同使用工況，因此，從節(jié)能角度出發(fā)，新風的可調性尤為重要。在粗放式設計環(huán)境下，新風量常出現(xiàn)不可調節(jié)的問題，一旦新風系統(tǒng)開啟，新風能耗居高不下，因此多數物業(yè)管理者選擇關閉新風系統(tǒng)，嚴重影響室內環(huán)境品質。

5 小 結

商業(yè)綜合體體量大，功能復雜，內部發(fā)熱量大，空調系統(tǒng)運行時間長，能耗高。在設計階段，需充分考慮初投資、運行管理模式、經營需求、使用者實際需求等等因素，各功能分區(qū)宜統(tǒng)籌考慮，充分利用綜合體的互補性能，綜合體不應該是簡單的幾棟建筑的合并。商業(yè)綜合體空調系統(tǒng)的設計，應從建筑的整個生命周期的角度考慮，綜合考慮初投資、安裝、調試、運行及設備更換等各個環(huán)節(jié)的各種影響因素，在各個階段根據需求的變化，在滿足室內舒適度要求的基礎上，從提高整個系統(tǒng)的運行效率出發(fā)，不斷調整系統(tǒng)設計及運行控制模式，最終達到高效節(jié)能的目的。

[1] 肖 賀，魏慶芃.公共建筑能耗調查統(tǒng)計中幾個問題的探討[J].暖通空調，2010,40(3):12-18.

[2] 光 輝，趙 塵.我國建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究綜述[J].森林工程，2013，29(6)：149-152.

[3] 張 熠，吳蔚蘭，文靈紅.提升商業(yè)綜合體集中冷源的靈活性[J].重慶建筑，2013,121(12):64-66.