長沙某商業綜合體暖通空調設計及設計體會

文/黃冰 深圳華陽國際工程設計股份有限公司長沙分公司 湖南長沙 410000

1、項目概況

項目位于湖南省長沙市，總建筑面積422580.25㎡，主要功能包括集中商業、高層公寓、多層辦公、地下車庫及配套設備用房等功能，其中集中商業部分面積為73197.50㎡，主要功能包括：零售、餐飲、兒童娛樂、美食廣場、影院、超市等功能。

2、冷熱源設計

根據甲方的運行管理要求、結合本項目的特點，本項目集中商業設置三臺1000RT的10KV高壓離心式制冷機組和一臺600RT的離心式制冷機組，冷卻泵和冷凍泵、冷卻塔與主機之間采用一一對應布置，制冷機房設置在B3層，上方設置有吊裝口；冷卻塔采用超低噪音橫流冷卻塔，設置在商業裙房屋面。

圖1 集中商業冷熱源系統圖

超市冷源采用水冷冷水機組，選2臺200RT的螺桿式冷水機組,冷卻泵、冷凍泵、冷卻塔與主機之間采用一一對應布置，制冷機房設置在B1層，冷卻塔設置在商業裙房屋面，超市與集中商業共同采用3臺制熱量為2100KW的冷凝式燃氣真空鍋爐，影院采用獨立的風冷熱泵機組。

3、空調水系統

集中商業空調水系統采用一次泵主機側變流量系統，冷凍水、冷卻水分別設六臺循環水泵,冷凍水泵變頻運行，冷凍水系統共分4個環路，其中2個環路服務于A地塊，另外2個環路經直埋后接至B地塊。空調冷水供、回水溫度為6/12℃，冷卻水供回水溫度為32/37℃，空調熱水供、回水溫度為60/50℃。

超市空調水系統采用一次泵主機側定流量末端變流量系統，冷凍水、冷卻水分別設3臺循環水泵,空調冷水供、回水溫度為7/12℃，冷卻水供回水溫度為32/37℃，空調熱水供、回水溫度為60/50℃。

4、空調風系統

商業一層和四層回廊區域、影院部分采用定風量全空氣系統，二層和三層回廊區域采用吊頂式空調機組加新風形式，商鋪、超市采用風機盤管（或吊頂式空調機組）加新風系統。四層位于玻璃頂下方的連廊采用落地明裝風機盤管送風，二層沿玻璃幕墻狹長型的通高區域在二層和三層分別設置吊頂式空調機組沿往幕墻方向側送風，用于防止冬季沿外立面幕墻冷空氣下沉導致人員出現冷感的現象。

5、消防排煙系統

商業所有商鋪、超市、長度超過20米的內走道和地上大于100㎡其他房間、地下室大于50㎡其他房間均設置機械排煙系統（凈高均小于6m），其排煙量按不小于60m m3/h.㎡計算，且取值不小于按15000 m3/h,其排煙風量按任意兩個相鄰防煙分區的排煙量之和的最大值計算。裙房中庭及與之相連的回廊分別設置機械排煙系統。中庭排煙量按周圍場所防煙分區中最大排煙量的2倍數值計算，且不小于107000m3/h回廊機械排煙量按不小于60m3/h.㎡計算，且不小于13000 m3/h，商業四層影院各影廳、放映走道等均設置單獨的機械排煙及補風系統。

6、排油煙系統

本項目地上部分餐飲商鋪排油煙均采用每戶獨立設置風管至屋面的形式，地下餐飲商鋪采用多鋪共用一根干管的形式排油煙，戶內設置排油煙風機和油煙凈化器并于屋頂設置二級變頻風機和二級油煙凈化處理器的形式。排油煙風量前期按60次換氣次數進行估算，美食廣場各檔口采用按60次換氣次數并不小于5000m3/h.戶進行設計，美食廣場每個檔口的排油煙、補風支管均設置電動風閥。

7、關于大型商業綜合體暖通設計的心得

現代商業綜合體項目中庭承載著整個商場人員交通、引導顧客購物、供人員休憩交流等功能，通常采用大面積的通高鏤空的設計，此類設計造成了嚴重的“煙囪效應”，在空調設計中必須引起重視。以本項目為例：中庭高度大部分在27m左右，經計算本工程中庭夏季在設計工況下產生的熱壓為11.5Pa，冬季在設計工況下產生的熱壓達27.0Pa，如不加以控制將嚴重影響空調效果和能耗。夏季空調工況下煙囪效應會導致高層呈負壓熱空氣從高層吸入，大量室外熱空氣的吸入會加劇惡化頂層的空調狀況，冬季由于更大的室內外溫差故其煙囪效應比夏季更強，如不采取措施必將導致低層大量冷空氣吸入導致底層難以保證設計溫度，主要出入口附近受嚴重尤其嚴重。本項目設計中主要采用以下措施降低煙囪效應帶來的影響：屋頂排風、排煙風機均設置與風機聯動啟閉電動密閉風閥，主要出入口均設置門斗，并設計有熱風幕；主要出入口外門均預留安裝防風條的條件，門窗均安裝密封條；進行施工交底強調各類孔洞要求做到嚴密封堵；進行嚴格的風量平衡計算，保持整體微正壓；適當加大出入口位置空調負荷，降低其冬季冷感。

大型商業綜合體頂層玻璃頂附近夏季空調負荷具有其特殊性，設計時必須加以重視。通過對長沙市多個大型商業綜合體的實地考察和咨詢，絕大部分都存在夏季頂層人員感覺悶熱的情況，結合商場實際情況加以分析可知導致頂層較熱的原因有以下幾點：①頂層沒有設計遮陽措施或者采用了遮陽系數較高的遮陽材料導致太陽輻射直接或者間接進入室內加熱周圍的空氣造成所謂的“溫室效應”，而高溫氣體不斷向周圍空氣進行對流換熱造成回廊等人員活動區域溫度升高②穹頂下方空氣等在陽光照射下溫度可達60℃，玻璃頂蓋和鋼構架等在陽光的直射下則溫度更高，高溫的物體通過熱輻射影響周圍人員的舒適度，由PMV計算公式可知平均輻射溫度決定著人體輻射散熱強度，其值越高，PMV值越高，人體感覺越熱③室內熱空氣上浮的特性導致室內熱源產生熱空氣通過中庭源源不斷的往頂層聚集，產生分層效應 ④中庭煙囪效應（前文已述）。本項目設計中通過采用遮陽系數低的電動折疊遮陽簾，加大頂層回廊空調布置負荷，設置穹頂排熱風機等措施保證頂層空調效果，空調送風口采用沿店鋪側設置條縫風口，送風方向為45度朝往店鋪側方向，防止送風直接進入中庭影響回廊空調效果。

大型商業綜合體暖通設計需要充分了解建設方需求和工程特點，應力求做到通過合理的系統選型和設計達到整體管理方便和運行節能的目的。本項目集中商業采用10KV高壓冷水機組降低了變壓器的損耗同時高壓冷水機組具有更小的運行電流和啟動電流從而減小線路損耗；熱源方面采用冷凝式真空熱水鍋爐，對煙氣熱量予以回收，其運行效率較普通非冷凝式鍋爐提高8%以上。物業、商運辦公區等需要考慮在商場打烊后繼續運行的區域設置獨立的多聯機系統，影院等運行時間與集中商業不一致的區域獨立設置風冷熱泵系統從而避免了大型冷水機組長時間低負荷運行而導致運行效率低的情況；集中商業采用一次泵主機側變流量系統，冷凍水泵變頻運行，提高部分負荷下運行效率；中庭頂部設置有多臺排風風機，可靈活開啟運行，既可以作為夏季頂部排熱使用也可作為夏季或者過渡季節凌晨通風換氣用，可利用凌晨室外冷空氣對建筑進行“預冷”，既能利用室外天然冷量又改善室內空氣品質；末端方面：考慮到后期招商存在一定的不確定性，另外商業綜合體為應對消費升級往往面臨 “三年一小調,五年一大調”的狀況，本設計末端按柱跨進行布置、接入租戶的供回水總管做適當放大，末端系統在初期增加極少的成本的情況下即可做到后期只需少量調整就能快速的應對商場業態的調整。

大型商業綜合體項目應注重優化水系統設計以降低運行能耗，本項目冷、熱源機房均設置在建筑物負荷中心位置，冷、熱源機房外水管管徑選擇參考《全國民用建筑工程設計技術措施—暖通空調·動力》(2009)5.8.3條將其比摩阻控制在100～300Pa/m范圍內，同時校核其流速保證空調房間內空調管道流速不宜超過技術措施中表5 .8 .3 -1 的限值。而機房內的管道因為管道彎頭、三通、閥門等構件特別多其局部阻力系數遠大于機房外管線，所以不能簡單以控制比摩阻為目標，必須適當控制流速從而控制動壓達到最終控制機房內整個阻力損失的目的。本項目冷熱水系統設有四個總環路，每個環路均設置有靜態平衡閥，環路劃分既能促進了水力平衡，也利于后期管理，自立管接出的樓層干管均設有靜態平衡閥，靜態平衡閥均標注設計流量，從而保證后期的調試效果；另外考慮商業大型主力店等議價能力較強的商家可能要求自機房獨立環路引出以便于計量或者管理，設計中分集水器位置預留1～2個環路接口作為后期備用。

餐飲業態往往占據商業面積的40%以上，排油煙系統的優劣直接影響商戶的運營和工作人員的身體健康和商場運行能耗。商業綜合體項目排油煙系統設計常面臨著油煙凈化器和油煙風機放置在屋面還是放置在戶內的討論，兩者在實際工程中均有一定比例。油煙凈化器和油煙風機放置在屋面的優點在于機組檢修方便、管道呈負壓減少煙氣泄露，其缺點在于煙道容易積累油污，不及時清理時甚至存在火災隱患，煙凈化器和油煙風機放置在戶內的優點在于機組免受日曬雨淋使用壽命更好、操作人員能方便觀察到機組的工作狀態，風管不易積累油污，其缺點在于管道正壓存在煙氣泄露，排風風機風量較大時存在噪音大影響室內環境、檢修困難，占用層高較多等問題，因此選擇排油煙風機和油煙凈化器的放置位置時應該結合項目具體分析后確定，不能盲目套用。

排油煙補風風量應滿足整體風量平衡要求，應與排油煙風機聯動啟閉，經了解實際運營過程中經常出現租戶只開排油煙風機不開補風風機的現象，不開補風風機對于商戶而言不僅節約了電費，而且從公共區域抽取的為室溫空氣也增加廚房工作人員的舒適度，但對整個商場的平衡造成嚴重的破壞，造成商場整體負壓大量空氣直接從外墻、門窗縫等進入室內，嚴重影響空調效果，導致商場出現溫度不達標、風口凝露等問題。該現象如果僅依靠后期人員管理很難完全杜絕，所以應在設計階段考慮必要的技術措施進行防治。本項目設計中將商戶各排油煙風機、補風風機均納入BA監控，設置未聯鎖開啟報警，可從技術層面實現杜絕不開補風風機的現象。

結語：

隨著人們生活水平的提高，商場已從原來的單純的百貨為主導的賣場形式轉變為吃喝玩樂購一體的商業綜合體。現代商業綜合體各種復雜的建筑形態百花齊放，各類新型業態的涌現以及不斷改變的管理運營理念都對商業的暖通空調設計帶來挑戰，暖通專業必須充分了解各種業態運營特點，緊密結合建設單位運營管理需求進行設計。本文以實際設計為基礎，對商業綜合體設計、運營中遇到常見的問題加以分析和解決，希望能對今后類似建筑的暖通空調設計有借鑒和參考意義。