淺議地下商場的通風與空調設計

莫光武

（佛山市野馬電子商貿有限公司，廣東佛山528000）

0 引言

隨著最近兩年城市化的進展不斷加劇，城市地上土地使用變得緊張起來，由此人們開始開發城市建筑的地下空間。全國各大城市均開始大量修建地下商場和商業街，但是地下商業廣場能否充分發揮經濟效益的前提是其通風與空調設計是否成功。本文以廣州市某地下商場的通風與空調設計為案例進行分析，發現該地下商場通風與空調效果較差，目前主要表現為商場內比較悶熱、空氣混濁、相對濕度較高。一般來說，造成地下商場空調效果不佳的原因包括空調計算負荷偏小、中央空調的設備選型存在問題使得換氣次數較少、低效率的空調系統管理水平。本文針對該地下商場空調系統的現狀，分析了地下商場和空調系統的設計原則，從而有效解決了地下商場空調與通風問題。

1 地下商場的通風設計

1.1 空調系統

地下商場的室內參數如下：夏季白天平均溫度33.5℃，夜晚平均溫度27.7℃，相對濕度86%，平均風速2.0 m/s。室內空調的設計參數如下：要求地下商場室內溫度為26～27℃，空氣相對濕度小于62%，噪聲小于50 dB，地下商場的空調系統設計只針對夏天高溫季節，其余季節采用機械通風。

本文研究的廣州市某地下商場建筑面積為8 000 m2，單位面積的空調計算負荷為120 W/m2，所以中央空調設備總負荷為960 kW。該中央空調系統，制冷端設備集中，末端設備比較分散。中央空調的主機設備為兩臺功率為500 kW的螺桿式水冷柜機，冷水供/回水溫度分別為7℃和13℃。中央空調系統的冷卻塔選擇為200 t/h的低噪聲冷卻塔，放在室外，供/回水溫度分別為33℃和38℃。末端設備為吊頂式空調風柜，送風與回風均采用吊頂散流器進行。

1.2 排煙與通風系統

表1為地下商場最小新風量的相關要求。

表1 地下商場最小新風量要求

從表1可以看出，不同的標準對最小新風量的要求是不同的，通過增加新風量和降低CO2濃度可以改善地下商場空氣的清潔程度。一般情況下，空氣中的塵埃濃度越高，含菌濃度也就越高。在安裝空氣過濾器后，空氣中的塵埃數量能夠減少90%以上。所以，改善地下商場的空氣環境，一方面需要足夠的新風量，同時還需要提高過濾效率。考慮到地下商場的封閉性因素，地下商場的最小新風量應該不小于15 m3/h。

地下商場建筑的熱量主要來自人體的散熱和室外新風帶來的熱量，這兩項熱量占比達到80%以上。在新風標準確定后，決定中央空調設備選型的主要因素為客流量密度。一般來說，影響地下商城客流量密度的因素包括工藝布置形式、柜臺與商品密度、商品的類型以及地下商場的層數。地下商場一般在城市比較繁華的地區，人流密度一般為0.5～1.5人/m2。隨著地下商場越來越繁榮，人流密度將逐漸增高，客流量密度可以取得稍微偏高一點。

該地下商場的空調機入口溫度為t0=30℃，h0=74.5 kJ/kg；商場出口參數tL=9℃，hL=25.4 kJ/kg；溫差為21℃，焓差=49.1 kJ/kg。一般選擇大溫差和大焓差空調，這是由地下商場的通風特點所決定的，所以該商場應該選擇調溫和水冷機組的組合空調設備。

1.3 排煙量與排風量的計算

目前地下商場應設置排煙風機，該商場的排煙與排風管道為相同管道。根據高層建筑的民用設計規范，在地下商場的每個防火區域設置一臺柜式排煙風機，每臺排煙風機的排風量不小于150m3/（m2·h），整個地下商場的最小排風量為65300 m3/h。

本文研究的地下商場人均占地面積為1.35 m2，按照每個人最小新風量為9 m3計算，在每個防火區域安裝一臺新風空調機柜，總的新風量為12 200 m3/h，所以選擇送風量為14 000 m3/h的新風空調機柜。在地下商場的排風量計算方面，一般來說，地下排風量應該按照送風量的90%來計算，所以排風量為11 000 m3/h，該地下商場選擇的雙速排煙風機在高速運轉時排風量為56 200 m3/h，低速運轉時排風量為10 800 m3/h。

在設備噪聲控制方面，該地下商場采取的措施包括：（1）所有中央空調的安裝都應采用減震措施，尤其是落地設備，應安裝減震墊，吊在空中的設備應安裝減震彈簧；（2）地下商場的所有設備房間不設置窗戶，并使用防火隔音門；（3）在風管內的主管道風速不低于8 m/s，支管道風速不低于3 m/s；（4）排風出口和送風出口安裝靜壓箱。

2 地下商場的空調系統設計

2.1 調溫除濕空調機組

首先，調溫除濕空調機組的水冷冷凝器的管排數設置為8個，采用兩組串聯的方式進行安裝，使得制冷劑能夠直接蒸發，獲得良好的制冷效果。其次，制冷劑在冷凝器中進行放熱，將空氣加熱至S點狀態，通過冷凝器的調節，使得出風溫度等于設定溫度。制冷劑的冷凝放熱實現了空調出風溫度的調節，并不需要增加外部熱源，能夠獲得良好的節能效果。第三，該地下商場的中央空調具備除濕功能，通常地下商場的死角較多，空氣濕度較高，建筑結構比較嚴密，所以中央空調機組應該具備除濕功能。第四，本文選擇的中央空調設備結構相對緊湊，占地面積較小，能夠獲得更好的制冷效果。

2.2 水冷機組加組合式空調器

該地下商場的水冷機組能夠為組合式空調器提供7℃冷水，一方面需要對中央空調所使用的兩組表冷器進行并聯，從而有效解決大焓差的問題；另外一方面，應設置加熱段從而實現空氣的等濕加熱過程。

2.3 換氣次數分析

地下商城的濕熱負載較大，通常會存在再熱負荷，故常規的計算送風量和空調設備選型并不能滿足地下商場的空氣參數要求。因此送風量的精確計算可以從換氣次數方面來進行，相關計算結果如表2所示。

表2 不同換氣次數下的計算結果

從表2可以看出，增加換氣次數可以有效解決地下商場焓差較大的問題，但是換氣次數不能太大，否則就會占用較大比例的送風管道，從而造成較大的能耗，經濟效益較差。一般換氣次數控制在10～15次/h左右，能夠得到良好的空調使用效果。筆者認為，地下商場的空調系統在進行設計時，應充分考慮能源節約因素，通過全熱交換器的使用，地下商場可在夏季回收冷量，冬季回收熱量，從而有效減少能源的消耗。另一方面，空調機房的占地面積應盡可能小，比如本文采用的軸流式雙速排煙風機，通過采用吊頂安裝的形式，有效減少了地面占用面積，實現了一機兩用的效果。

3 結語

隨著最近兩年來城市地下商場的不斷發展，商場的通風和空調系統建設已成為建筑工程應用的熱點。本文以廣州市某地下商場為案例，分析了該地下商場的通風與空調設計，包括采用調溫除濕空調機組、水冷機組加組合式空調器和適當增加換氣次數等措施，從而為大型地下商場的建設提供了有益的借鑒。