某商業(yè)綜合體空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

徐紅星

中國(guó)建筑設(shè)計(jì)咨詢有限公司

1 工程概況

項(xiàng)目位于北京市，總建筑面積63萬m2，地上建筑面積35萬m2，地下建筑面積28萬m2，其中空調(diào)建筑面積約33.6萬 m2，屬大型商業(yè)綜合體，建筑高度52 m。該項(xiàng)目地下共3層，主要為車庫(kù)、自行車庫(kù)、設(shè)備用房和超市；地上最高13層，主要業(yè)態(tài)分布為一至四層為商場(chǎng)，五層及六層局部為餐飲，六層及七層局部為影院，七層局部為KTV，C1～C4四座樓和D棟樓四層以上為公寓。具體各子項(xiàng)概況見表1：

表1 各子項(xiàng)目概況

2 工程特點(diǎn)分析

1）總建筑面積比較大，集中制冷機(jī)房應(yīng)設(shè)在位于負(fù)荷中心附近[1]。

2）本工程無蒸汽需求，集中設(shè)一個(gè)真空燃?xì)鉄崴仩t房即可。

3）空調(diào)總冷負(fù)荷非常大，本工程采用了10 kV電壓冷水機(jī)組+380 V電壓冷水機(jī)組的大小機(jī)組合方式[2-3]。

4）由于空調(diào)系統(tǒng)作用半徑很大，且各種業(yè)態(tài)空調(diào)水系統(tǒng)阻力差異也較大，空調(diào)水系統(tǒng)采用了二級(jí)泵系

統(tǒng)[1-4]。

5）電影院的運(yùn)營(yíng)時(shí)間及負(fù)荷特性與其它業(yè)態(tài)不同，其空調(diào)冷熱水應(yīng)能滿足可單獨(dú)管理的需求。

6）項(xiàng)目建筑體量很大，存在大量?jī)?nèi)區(qū)需常年供冷問題。

7）餐飲區(qū)域面積很大且種類繁多，廚房油煙處理和排放是設(shè)計(jì)難點(diǎn)。

3 空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 空調(diào)冷熱源設(shè)計(jì)

本工程除沿街獨(dú)立商鋪外，其它商業(yè)區(qū)空調(diào)負(fù)荷均由集中制冷機(jī)房負(fù)擔(dān)，機(jī)房設(shè)在A8樓座地下三層。空調(diào)冷水供回水溫度6/12℃，冷卻水供回水溫度32/37℃。

空調(diào)總冷量47260 kW，共設(shè)7臺(tái)制冷機(jī)組。5臺(tái)制冷量為7737 kW（2200 RT）的高壓離心式冷機(jī)，啟動(dòng)電壓10 kV；2臺(tái)制冷量為4220 kW（1200 RT）的離心式冷機(jī)，啟動(dòng)電壓380 V。

選用高壓離心機(jī)組可節(jié)省變壓器的投資和運(yùn)行費(fèi)用，另由于項(xiàng)目總冷負(fù)荷較大，應(yīng)避免最小制冷機(jī)組開機(jī)率過低情況發(fā)生。

鍋爐房貼臨C3樓地下一層庫(kù)房區(qū)建設(shè)，總供熱量32200 kW，共設(shè)5臺(tái)真空燃?xì)忮仩t帶冷凝熱回收裝置，其中4臺(tái)鍋爐供熱量為7.0 MW，為空調(diào)系統(tǒng)提供60/50℃熱水（其中1臺(tái)兼顧為散熱器采暖系統(tǒng)供熱），另1臺(tái)鍋爐供熱量4.2 MW，為散熱器采暖系統(tǒng)提供75/50℃熱水。鍋爐煙囪沿C3樓敷設(shè)至屋頂排放。

由于北京地區(qū)對(duì)熱水鍋爐房總供熱量和單臺(tái)供熱量均有限制，所以鍋爐房審批應(yīng)提前做相應(yīng)咨詢工作，同時(shí)其燃?xì)馐褂靡矐?yīng)事前征求燃?xì)饧瘓F(tuán)意見。

鍋爐房位置選址主要遵守鍋爐房設(shè)計(jì)規(guī)范要求[1]，當(dāng)從運(yùn)行節(jié)能等角度出發(fā)希望機(jī)房設(shè)在負(fù)荷中心的原則與消防安全的設(shè)置原則發(fā)生沖突時(shí)，首先應(yīng)遵循生命安全第一的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)再兼顧節(jié)能和方便管理等設(shè)計(jì)原則。

冬季內(nèi)區(qū)冷源由冷卻塔提供一次冷水[3]，經(jīng)板式換熱器進(jìn)行熱交換后為內(nèi)區(qū)提供二次空調(diào)冷水。冷卻塔冬季運(yùn)行時(shí)應(yīng)做好集水盤和室外冷卻水管的防凍措施。

3.2 空調(diào)水系統(tǒng)

由于空調(diào)水系統(tǒng)作用半徑較大，且各種業(yè)態(tài)空調(diào)末端系統(tǒng)的使用功能、使用時(shí)間、服務(wù)區(qū)域和水系統(tǒng)阻力均不同，故采用了二級(jí)泵空調(diào)水系統(tǒng)。

空調(diào)水系統(tǒng)一級(jí)泵定頻運(yùn)行，二級(jí)泵變頻運(yùn)行。一級(jí)泵水系統(tǒng)回路與二級(jí)泵水系統(tǒng)回路之間設(shè)置盈虧連通管。空調(diào)水一級(jí)泵與制冷機(jī)一一對(duì)應(yīng)，二級(jí)泵空調(diào)水系統(tǒng)根據(jù)各商業(yè)區(qū)特點(diǎn)劃分為四個(gè)環(huán)路，每個(gè)環(huán)路設(shè)一組變頻水泵，一用一備。

空調(diào)水系統(tǒng)根據(jù)商業(yè)內(nèi)、外區(qū)分別設(shè)置，并采用異程兩管制形式，內(nèi)、外區(qū)水系統(tǒng)通過制冷機(jī)房?jī)?nèi)閥門實(shí)現(xiàn)不同季節(jié)冷熱水源的切換。

二級(jí)泵空調(diào)水系統(tǒng)四個(gè)環(huán)路的內(nèi)、外區(qū)風(fēng)機(jī)盤管水管和空調(diào)機(jī)組水管分別從分集水器上接出，且在集水器各環(huán)路上設(shè)置靜態(tài)平衡閥，并根據(jù)業(yè)態(tài)需求在分水器供水管路上設(shè)置熱計(jì)量裝置。

制冷機(jī)房位置和二級(jí)泵空調(diào)水系統(tǒng)分區(qū)見圖1。

圖1 制冷機(jī)房位置和二級(jí)泵空調(diào)水系統(tǒng)分區(qū)示意圖

電影院部分除制冷機(jī)房單獨(dú)為其設(shè)置一路空調(diào)水管外，屋頂另預(yù)留一套風(fēng)冷熱泵機(jī)組，熱源處并為影院預(yù)留一路空調(diào)熱水管路。

由于C系列樓座和D棟樓四層以上均為小隔間公寓，建設(shè)方要求采用散熱器采暖加分體式空調(diào)形式，此部分系統(tǒng)不再贅述。

3.3 空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)

空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則：豎向分層、橫向按防火分區(qū)設(shè)置空調(diào)系統(tǒng)，主要空調(diào)區(qū)域房間均按微正壓設(shè)計(jì)。

超市、百貨和主力店等業(yè)態(tài)功能確定的大空間均采用全空氣雙風(fēng)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)；精品店、小商鋪、KTV及各業(yè)態(tài)未確定的區(qū)域采用風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)，新風(fēng)機(jī)組帶熱回收功能段。

影院每個(gè)影廳單獨(dú)設(shè)置一臺(tái)空調(diào)機(jī)組，氣流組織為上送上回，但風(fēng)口均需與熒幕保持一定距離，避免氣流吹動(dòng)電影屏幕。空調(diào)機(jī)房均內(nèi)貼吸聲材料，并采用防火隔聲門，送、回風(fēng)管路至少設(shè)置兩節(jié)消聲器。級(jí)別較高院線空調(diào)機(jī)房樓板建議采用浮筑樓板隔聲技術(shù)。

4 通風(fēng)系統(tǒng)

通風(fēng)系統(tǒng)（包括空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)）主要按“內(nèi)庭進(jìn)氣，外圍排氣”和“內(nèi)區(qū)排氣高空排放”的兩個(gè)原則結(jié)合進(jìn)行設(shè)計(jì)。

各商業(yè)樓座分別對(duì)空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行全樓氣體平衡計(jì)算，通過控制中庭屋頂排風(fēng)機(jī)臺(tái)數(shù)，使其內(nèi)部維持微正壓狀態(tài)。沒有中庭的商業(yè)，通過設(shè)排風(fēng)豎井實(shí)現(xiàn)全樓的氣體平衡。

廚房油煙處理和排放一直是商業(yè)綜合體的一個(gè)難點(diǎn)，本工程廚房油煙排放主要采用“就地處理兩級(jí)排放”的原則，主要是指：

1）每個(gè)廚房?jī)?nèi)設(shè)油煙凈化處理設(shè)備，油煙處理到滿足衛(wèi)生防疫標(biāo)準(zhǔn)后在再排至主管道，即為就地處理。

2）每個(gè)廚房設(shè)排油煙風(fēng)機(jī)，把處理過的油煙排向一根或若干根油煙母管，并在母管頂部設(shè)置排風(fēng)機(jī)，即為兩級(jí)排放。如條件許可屋頂排風(fēng)機(jī)前端可再設(shè)一級(jí)油煙處理設(shè)備。

“就地處理兩級(jí)排放”技術(shù)上要求油煙母管內(nèi)為負(fù)壓，屋頂排風(fēng)機(jī)風(fēng)壓主要負(fù)擔(dān)母管壓力損失，且保證母管內(nèi)部為負(fù)壓，否則會(huì)因各排油煙支管系統(tǒng)風(fēng)壓不同，引起油煙互相串味兒?jiǎn)栴}。這要求設(shè)計(jì)時(shí)需對(duì)各油煙支路及母管的風(fēng)量風(fēng)壓關(guān)系進(jìn)行分析和計(jì)算。

排油煙管道盡量避免穿越防火分區(qū)，如不能避免則不能再兼其它防火分區(qū)的排油煙，同時(shí)油煙管道應(yīng)設(shè)置防火閥和防火包覆。

5 空調(diào)自控系統(tǒng)

空調(diào)和通風(fēng)系統(tǒng)采用直接數(shù)字式監(jiān)控系統(tǒng)，即DDC。它由中央電腦及終端設(shè)備加上若干個(gè)DDC控制盤組成，在空調(diào)控制中心能顯示打印出空調(diào)、通風(fēng)、制冷等各系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及主要運(yùn)行參數(shù)，并進(jìn)行集中遠(yuǎn)距離程序控制，并納入樓宇自控系統(tǒng)（BAS）。在DDC系統(tǒng)之下，冷水機(jī)組的控制可實(shí)現(xiàn)單獨(dú)控制。

5.1 空調(diào)冷源系統(tǒng)

空調(diào)自控系統(tǒng)的冷水機(jī)組，鍋爐，水泵，冷卻塔，空調(diào)機(jī)組，新風(fēng)機(jī)組，通風(fēng)機(jī)，空調(diào)系統(tǒng)的各種風(fēng)機(jī)、電機(jī)、電動(dòng)風(fēng)閥、電動(dòng)水閥等均納入空調(diào)能源管理系統(tǒng)，并作為樓宇自控系統(tǒng)一個(gè)子系統(tǒng)接入。

制冷機(jī)房主要設(shè)備啟停控制順序?yàn)椋豪渌妱?dòng)閥及冷水循環(huán)泵—冷卻塔風(fēng)機(jī)—冷卻水電動(dòng)閥及冷卻水循環(huán)泵—冷水機(jī)組。停機(jī)順序與之相反。

5.2 空調(diào)末端

空調(diào)機(jī)組和新風(fēng)機(jī)組與房間溫度聯(lián)鎖控制，通過調(diào)節(jié)空調(diào)送、回風(fēng)管上電動(dòng)風(fēng)閥、冷（熱）水管上電動(dòng)二通調(diào)節(jié)閥以及風(fēng)機(jī)頻率等方式，可設(shè)定多運(yùn)行工況模式。

新風(fēng)機(jī)組和空調(diào)機(jī)組加濕通過房間內(nèi)外空氣的相對(duì)濕度差來控制調(diào)節(jié)加濕量。

冬季空調(diào)機(jī)組和新風(fēng)機(jī)組停機(jī)時(shí)，電動(dòng)二通水閥保留5%的開度，且在表冷器之后設(shè)防凍溫度監(jiān)控，防止表冷器凍裂。

風(fēng)機(jī)盤管除室內(nèi)設(shè)三速開關(guān)外，回水管上還應(yīng)設(shè)置電動(dòng)兩通閥，由室內(nèi)溫控器控制其啟閉。風(fēng)機(jī)盤管不納入空調(diào)自控系統(tǒng)。

樓宇自控系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)綜合體的能源優(yōu)化集中管理，達(dá)到節(jié)約能源，降低管理費(fèi)用，提高管理可靠性以及管理制度的規(guī)范性。

6 空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能措施

1）通過合理劃分二級(jí)泵空調(diào)水系統(tǒng)，使各部分二級(jí)泵水系統(tǒng)更加適應(yīng)空調(diào)負(fù)荷變化，達(dá)到節(jié)能目的。

2）提高空調(diào)冷水供回水溫差，減小流量，從而降低空調(diào)水系統(tǒng)的輸送電耗。

3）通過調(diào)節(jié)空調(diào)機(jī)組新、回風(fēng)管上電動(dòng)風(fēng)閥，控制新風(fēng)比例或通過全新風(fēng)模式運(yùn)行，來消除室內(nèi)余熱。

4）內(nèi)區(qū)過渡季或冬季盡量通過加大新風(fēng)量來消除余熱，當(dāng)新風(fēng)不能滿足消除余熱時(shí)，再開啟空調(diào)水路上的電動(dòng)閥，通過向內(nèi)區(qū)供冷水進(jìn)行降溫。

5）外區(qū)新風(fēng)系統(tǒng)采用帶熱回收裝置的新風(fēng)機(jī)組（熱回收裝置帶旁通閥），利用排風(fēng)對(duì)新風(fēng)進(jìn)行預(yù)熱，當(dāng)室內(nèi)外溫差較小時(shí)開啟旁通閥，實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的。

6）由于建筑體量很大，內(nèi)區(qū)余熱也很大，充分合理利用冷卻塔和室外新風(fēng)等天然冷源供冷，對(duì)項(xiàng)目每年節(jié)省的運(yùn)行費(fèi)用很可觀。

7）制冷機(jī)訂貨階段，考慮建設(shè)方前期資金因素和商業(yè)運(yùn)行需要一定時(shí)間培養(yǎng)期等問題，給出建設(shè)方前期可暫時(shí)少安裝大小冷機(jī)各一臺(tái)及對(duì)應(yīng)水泵的方案，待商業(yè)運(yùn)行達(dá)到一定飽和度時(shí)，再安裝相應(yīng)設(shè)備來滿足負(fù)荷的要求。此方案得到建設(shè)方認(rèn)可。

7 總結(jié)

項(xiàng)目設(shè)計(jì)工作一直處于邊設(shè)計(jì)邊修改狀態(tài)，這導(dǎo)致在設(shè)計(jì)過程中難免會(huì)有些遺憾和不足之處，主要有以下三方面：1）初步設(shè)計(jì)階段主力店部分空調(diào)系統(tǒng)是采用部分冰蓄冷供冷方式，且方案階段已通過專家評(píng)審和建設(shè)方認(rèn)可，但施工圖階段由于運(yùn)營(yíng)管理的調(diào)整和投資限制等原因，最終建設(shè)方取消了冰蓄冷空調(diào)形式，這點(diǎn)個(gè)人覺得有些遺憾。2）餐飲區(qū)排油煙系統(tǒng)的整體規(guī)劃設(shè)計(jì)介入相對(duì)較晚，導(dǎo)致個(gè)別油煙管路較長(zhǎng)，且屋面的出風(fēng)口與樓下取風(fēng)百葉高度距離不夠遠(yuǎn)。3）個(gè)別空調(diào)機(jī)房位置選擇不理想且機(jī)組安裝緊張，不方便檢修。

對(duì)于商業(yè)綜合體項(xiàng)目，暖通設(shè)計(jì)應(yīng)從建筑方案階段就要介入，并及時(shí)與建筑專業(yè)密切溝通，隨時(shí)掌握項(xiàng)目變化信息，并對(duì)暖通空調(diào)方案進(jìn)行修正，才能盡量避免出現(xiàn)方案方面的遺憾，也給后續(xù)設(shè)計(jì)工作打下良好基礎(chǔ)。上述即為針對(duì)本工程案例的暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)介紹和總結(jié)，希望能給暖通同仁以后的設(shè)計(jì)工作提供參考。