杭州中大銀泰城商業中心空調設計

陸　葵，　賴慶林（浙江省工業設計研究院，浙江杭州310051）

杭州中大銀泰城商業中心空調設計

陸葵，賴慶林
（浙江省工業設計研究院，浙江杭州310051）

介紹了該項目商業中心的空調設計，給出了空調的主要設計參數、系統形式和設計要點。

商業中心； 空調； 系統形式； 設計要點

DOI：10.3969/J.ISSN.2095-3429.2015.02.023

0　引言

杭州中大銀泰城（又稱杭州城北銀泰城）位于杭州城北商務區核心地帶，項目總建筑面積為326410m2（其中地上建筑面積為184300m2，地下建筑面積為142110m2），地下四層，地上十七層。

中大銀泰城由七棟高層塔樓和裙樓組成，西部兩幢高層（1#、2#樓）為十七層辦公樓；東部四幢高層（4#～7#樓）為十七層公寓式辦公樓；中部高層（3#樓）為八層商業用房，3#樓及裙房組成銀泰城商業中心。

商業中心，總建筑面積約為10萬m2，地下一層，地上八層。地下一層設有超市、百貨，地上一～五層設有百貨、童教娛樂、特色餐飲等，六層為KTV，七層為國際影院，是一個集商業、文化、休閑和娛樂為一體的綜合商業體，商業中心已于2014年12月31日正式開業。

1　室內設計參數

1.1溫度、濕度

溫度、濕度設計參數根據功能要求及有關節能標準確定，詳見表1。

表1　溫、濕度設計參數

圖1　中大銀泰城工程效果圖

1.2人員密度及新風量的確定

1.2.1人員密度的確定

商場人員密度的確定對于商場夏季空調冷負荷的計算起著至關重要的作用，有必要進行認真的研究。商場人員密度受區域位置、經營模式等多種因素的影響，目前關于商場人員密度的確定方法主要以下幾種：

（1）《百貨商場空調設計》［1］中商場人員密度標準：地下室：1m2/p；首層：0.67m2/p；標準層：1～2m2/p。

（2）《建筑設計防火規范》［2］疏散要求中確定的人員密度標準：首層、二層：2.3m2/p；三層：2.6m2/p；四層及以上：3.3m2/p。

（3）《公共建筑節能設計標準》［3］附錄B中商業建筑中人員密度標準：一般商店：3m2/p；高檔商店：4m2/p。

（4）美國特靈（TRANE）公司中央空調設備和資料手冊［4］中香港地區百貨公司人員密度標準：首層：1.5m2/p；中間層：2.0m2/p；上層：3.0m2/p。

受區域位置、經營模式等因素的影響，以上各種商場人員密度標準差異較大，計算所得的夏季空調冷負荷也差異很大。經與銀泰百貨有關工程人員反復討論，根據銀泰百貨多年商業經營的經驗，確定各區域的人員密度：商業營業廳：2m2/p，餐飲：2m2/p，公共空間：3.3m2/p，電影院：1.4m2/p。

1.2.2新風量的確定

新風對于改善室內品質具有積極的作用，但對于商業中心這類高人員密度建筑來說，新風能耗很高，其新風負荷在空調負荷中的比重一般高達20%～40%，隨著建筑節能問題日益得到普遍關注，降低新風負荷也就成為主要的節能措施之一。然而病態建筑綜合癥和建筑相關疾病的出現使人們認識到保證房間新風量是構建健康建筑的基本選擇之一，所以《民用建筑供暖通風與空調調節設計規范》［5］GB50736-2012中對不同人員密度條件下的人均最小新風量做出規定。結合GB50736-2012最小新風量和本項目具體特點，確定各區域的新風量標準：商業營業廳：20m3/hp，餐飲：25m3/hp，公共空間：20m3/hp，電影院：25m3/hp。

2　冷、熱負荷

商業中心總空調面積約為63891m2（不含七層影院），夏季空調冷負荷約為17207kW （4894RT），冬季空調熱負荷約為7076kW；另外七層電影院空調面積為2746m2，夏季冷負荷為785kW，冬季熱負荷為686kW。

3　空調冷、熱源選擇

商業中心空調采用中央空調系統，空調冷、熱源為地下制冷機房、鍋爐房（除七層影院外），提供空調所需的冷、熱水。制冷機房設于地下四層，鍋爐房設于地下二層。由于運營時間不同，電影院的冷、熱院單獨設置，采用風冷熱泵機組，設置在八層屋面上。

3.1商業中心冷源（不含影院）

鑒于杭州地區夏季用電緊張的形勢，考慮到電力負荷移峰填谷的需要和峰谷電價政策，通過與業主的充分討論和協商，空調冷源按基載冷水機組和冰蓄冷空調分量蓄冰聯合供冷模式進行設計，經計算，設計日總冷負荷為171900kWh（48887RTh），根據實際經驗，從技術與經濟分析出發，對于部分負荷蓄冰空調系統，其蓄冰量一般按設計日總負荷的20%～25%確定，但銀泰方面提出，為了降低平時的運行費用，希望加大冰蓄冷的蓄冰量，最后經各方反復研討確定，蓄冰量按按設計日總負荷的32%考慮，為55008kWh（15644RTh）。

冰蓄冷系統配置雙工況離心式冷水機組3臺，單臺空調工況制冷量為：2813kW（800RT），制冰工況：1878kW（534RT），輸入功率N=563kW。乙二醇溶液供、回水溫度為3.5℃/10.5℃，冷卻水供、回水溫度為32℃/37℃。蓄冰裝置采用12臺不完全凍結式盤管，單臺蓄冰量4694kWh（1335RTh），總蓄冰量56328kWh （16020RTH），冰蓄冷系統的雙工況離心式主機和蓄冰裝置采用串聯方式。另外，系統配置基載主機1臺，單臺基載冷水機組制冷量：1055kW（300RT），輸入功率N=195.2kW。冷凍水供、回水溫度為6℃/13℃，冷卻水供、回水溫度為32℃/37℃。

空調水系統通過供冷板式換熱器與蓄冰系統的乙二醇系統進行換熱。板換水側進、出口溫度為13℃/6℃，乙二醇側進、出口溫度為3.5℃/10.5℃，選用換熱量為5550kW的供冷板式換熱器3臺，配乙二醇循環泵4臺（3用1備），單臺L=700m3/h，H=38mH2O，N=110kW，板換冷凍泵4臺（3用1備），單臺L=681m3/h，H=36mH2O，N=90kW。

雙工況主機配置冷卻塔3臺，單臺冷卻水量L=800 m3/h，N=7.5×4kW，配冷卻水泵4臺（3用1備）單臺L=587m3/h，H=26 mH2O，N=55kW。冷卻水供、回水溫度均為32℃/37℃。基載冷水機組配置冷卻塔1臺，單臺冷卻水量L=300m3/h，N=11kW，配冷卻水泵2臺（1用1備），單臺L=228m3/h，H=26mH2O，N=22kW。

中大銀泰城地下制冷機房設備布置見如圖2所示。

3.2商業中心熱源（不含影院）

熱源采用常壓熱水鍋爐和板式換熱器循環加熱系統。配置3臺常壓熱水鍋爐（含衛生熱水的熱量），單臺供熱量2800kW，供、回水溫為85℃/60℃，輸入功率N=9kW；采用2臺板式換熱器，單臺換熱量4600kW，低溫側進、出口溫度為50℃/60℃、高溫側進、出口溫度為85℃/60℃。

3.3商業中心七層影院冷、熱源

為滿足使用管理的要求，根據業主意見，影院空調系統單獨設置，空調冷熱源設置風冷熱泵機組2臺，提供影院空調所需的冷熱水，機組夏季供回水溫度為7℃/12℃，冬季熱水供回水溫度為55℃/45℃，機組每臺制冷量422kW，制熱量415kW，系統配冷（熱）水循環泵3臺（2用1備），單臺L=84m3/h，H=28MH2O，N=15kW。

圖2　中大銀泰城地下制冷機房設備布置圖

4　空調水系統設計

4.1系統選擇

商業中心制冷機房及鍋爐房設置在整個建筑地下室的中心位置，機房用地面積比較緊張，另外考慮冰蓄冷乙二醇泵采用變頻調節（類似于采用變頻冷水機組），故雖然商業中心建筑規模較大，但本空調水系統仍采用一級泵變水量系統，一級泵采用變頻泵。

3臺供冷板式換熱器配置了板式換熱器一級泵4臺（變頻，3用1備），單臺L=681m3/h，H=36mH2O，N=90kW，1臺基載冷水機組配置了基載一級泵2臺（1用1備），單臺L=136m3/h，H=36mH2O，N=22kW。

4.2供、回水溫差確定

由于采用了冰蓄冷，故空調冷水可以采用大溫差運行，夏季冷凍水供、回水溫為6/13℃，供回水溫差為7℃，冷凍水泵流量和冷水管徑可以比常規5℃溫差相應減小，可減少輸送設備與管路的初投資，也可降低輸送能耗。

4.3系統制式及管路平衡

空調水系統采用雙管制，季節的冷、熱水供應通過在制冷機房內分、集水器上的閥門切換來實現；系統和空調機管路上根據需要設置平衡閥，以利于系統和設備的流量平衡。

4.4免費供冷系統

考慮到地下一層商業在冬季可能需供冷的情況，特別設置了免費供冷系統，利用冷卻塔作為冷源，提供冬季所需冷量，相應配置了水-水板式換熱器1臺（換熱量1600kW）。

中大銀泰城制冷機房水系統原理如圖3所示。

圖2　中大銀泰城制冷機房水系統原理圖

5　空調自控

（1）根據氣候特點和空調實際需求，冰蓄冷供冷系統可按以下五種工作模式運行：1）雙工況主機制冰，基載主機供冷：在晚22：00～8：00期間，雙工況主機全力制冰，共蓄冷量56328kWh（16020RTh）；若夜間有負荷，此時基載主機運行空調工況為末端夜間負荷提供冷量；2）融冰單獨供冷：此時不開主機，冷量由融冰提供，此模式可在春秋過渡季節或冷負荷較小期間運行；3）主機單獨供冷：該模式下，主機負責全部冷負荷；4）主機與融冰聯合供冷：當設計日或負荷較大時，選用該模式為末端提供冷量；5）系統待機模式：所有設備停止運行。

（2）主機進行空調供冷時，根據末端冷負荷總需求（通過流量與溫差積算來實現）自動進行制冷主機的運行臺數調節；離心冷水機組啟動程序：冷水泵、冷卻水泵運轉，同時回水管上的電動蝶閥打開，冷卻塔運轉，冷水機組運轉，停機時順序相反。

（3）根據系統供回水壓差控制一級泵運行，3臺板換冷凍泵采用全變頻調節，以適應末端空調負荷的變化，系統壓差測定點設在最不利環路干管靠近末端處。

（4）空氣處理機，由回風溫度控制回水管上的二通電動調節閥，使室溫達到要求范圍內，當空調機停機時，水閥自動關閉；新風機組由送風溫度控制回水管上的二通電動調節閥，達到送風溫度一定，停機時自動關閉水閥；風機盤管由室溫控制電動二通閥，自動關閉水閥。

（5）本建筑設置樓宇自動化系統（BAS），空調系統相應的系統與設備運行管理納入其中。

6　其它節能措施

對于人員密集型的大型商業建筑，由于商場類建筑通常進深較大，使得商場常年有穩定的冷負荷和供冷需求，當過渡季節（春、秋兩季）或初冬有比較適宜的室外氣象條件時，利用室外新風解決商場內的室內冷負荷，可以有效地減少人工冷源的運行時間，從而實現節能減排。

因此，本設計空調新風管管徑尺寸配置足夠大，且設置電動調節閥，制冷機供冷時，采用最小新風量運行，過渡季節空調或初冬可根據氣溫的具體情況采用室外新風作為空調冷源，進行全新風運行。

7　結語

（1）大型商業中心應根據其各部分不同的功能及使用特點，確定合適的空調系統，以滿足不同的運行模式和管理要求。

（2）大型商業中心其人員密度對空調冷負荷計算的影響非常大，應與商業運營機構慎重研究確定。

（3）空調冷源選擇時，應考慮夏季用電緊張地區電力負荷移峰填谷的需要和峰谷電價政策，并與業主充分研究、討論、比較，在技術與經濟比較可行的情況下，空調冷源可采取冷水機組和冰蓄冷蓄冰聯合供冷模式。

（4）應充分采取成熟可靠的節能技術或系統，如大溫差供水技術、冬季免費供冷系統、可變風量新風系統等等，以盡可能降低空調系統運行能耗。

［1］黃緒鏡.百貨商場空調設計［M］.北京：中國建筑工業出版社，1992.

［2］GB50016-2006.建筑設計防火規范［S］.北京：中國計劃出版社，2006.

［3］GB50189-2005.公共建筑節能設計標準［S］北京：中國建筑工業出版社，2005.

［4］特靈（TRANE）中央空調設備和資料手冊［Z］.

［5］GB50736-2012.民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范［S］.北京：中國建筑工業出版社，2012.

［56陸耀慶.實用供熱空調設計手冊［M］.北京：中國計劃出版社，1993.

Design of Air Conditioning in Hangzhou Zhongda-intime Commercial Center

LU Kui， LAI Qing-lin
（Zhejiang Industry Design&Research Insitute，Hangzhou 310051，China）

this paper introduces the design of air conditioning of the project's commercial center，gives the main design parameter，air conditioning system form and design essentials.

commercial center； air-conditioning； formal system； key points of design

TU83

B

2095-3429（2015）02-0090-05

陸葵（1965-），女，浙江杭州人，高級工程師；賴慶林（1965-），男，浙江杭州人，教授級高工。

2015-03-09

2015-04-10