淺析某商業綜合體的暖通空調系統設計

吳玲娜

【摘要】本文簡要介紹杭州某商業綜合體的工程概況，詳細闡述空調冷熱源、風系統、水系統的設計，最后陳述系統實際運行情況并淺談設計體會。

【關鍵詞】空調系統設計;冷熱源;風系統;水系統

1、工程概況

本項目位于浙江省杭州市，原設計為科研辦公及產品展示用房，總建筑面積122598㎡，其中地上建筑面積86212㎡，地下建筑面積36386㎡。地上部分為A座17層科研樓、B座16層科研樓及5層裙房;地下二層，局部三層。A、B座科研樓底層為辦公門廳、產品展示中心及部分辦公;2～5F均為辦公用房，5F局部設餐飲;六層及以上功能為科研辦公用房;地下二層平時為汽車庫及設備用房，戰時為人防物資庫;地下一層為汽車庫及戊類庫房;地下夾層為自行車庫及儲藏間。

本項目設計首次出圖為2008年11月，之后由于甲方的經營需要修改數次，尤其是2015年4月這版圖由于修改過大而重新圖審，當時本項目主樓已經結頂，主要設計規范均按照2015年4月之前的相關規范，即在新的《建筑設計防火規范》實施之前完成各項設計及審查，以及主體的建設。2016年為滿足甲方內部調整經營需要，需優化各層平面分割以及外立面的優化整合，和當地圖審及相關部門溝通后再進行設計并重新圖審。鑒于主體結構已經完成，本次設計在滿足原設計指導規范的前提下，盡量滿足新規范的要求，本次修改未涉及人防相關指標和內容。

2、空調冷熱源設計

根據建筑功能和使用要求，并結合建設方的要求空調冷熱源選擇如下：空調冷源選用離心式冷水機組，熱源選用燃氣真空熱水鍋爐。AB樓空調面積約為76000㎡，經計算：空調冷負荷為10500KW，空調熱負荷為5380KW。根據建設單位要求，AB樓冷凍機房和鍋爐房還需承擔CD、EF樓的冷熱負荷，其余樓的空調負荷數據由甲方提供，具體如表1所示。

設計選用二臺離心式冷水機組（帶變頻），單臺制冷量3389KW， COP=5.134，IPLV=8.850;四臺離心式冷水機組（高電壓），單臺制冷量6044KW，COP=5.495，IPLV=6.413;六臺燃氣真空熱水鍋爐，單臺制熱量2800KW，熱效率>92%。

3、空調風系統設計

（1）辦公門廳及1層裙房大門廳為全空氣系統， 室內回風和室外新風混合后， 經變風量空調器處理后， 通過風管和風口送到房間各個部位。室內溫度控制則由風管式溫度傳感器控制空調器回水管上電動調節閥的開度以及每臺變風量空調器的變頻控制器來實現，過渡季節可以實現全新風運行。

（2）A座、B座標準層辦公房間，1-5層小房間采用水風系統，即風機盤管加新風機組的方式。風機盤管安裝于吊頂內， 出風口頂送至室內，回風口則為吊頂下回。新風機組集中設置屋頂層，室外新風經冷卻或加熱處理后，通過風管送至室內。室內溫度控制則由每臺風機盤管的恒溫控制器（帶三速開關）來實現。

（3）空調風管保溫材料采用紅色超細離心玻璃棉板，材料密度48kg/m3，厚度30mm， 導熱系數≤0.033w/m.k，熱阻大于0.81m2.K/W。板材外貼面采用進口抗氧化防潮防火貼面W38II且復合貼面后的玻璃棉產品防火等級須達到A2級。

4、空調水系統設計

（1）定流量與變流量系統的選擇

本項目選擇變流量系統，因其系統的最大輸水量是按照綜合最大冷負荷計算的，可降低循環泵和管路的初投資。

（2）一次泵系統與二次泵系統的選擇

在冷源側和負荷側合用一組循環泵的稱為一次泵系統;在冷源側和負荷側分別配置循環泵的稱為二次泵系統。

一次泵變流量系統簡單、初投資較低、自控裝置少、管理方便，但由于不能調節水泵的流量，因而難以節省輸送能耗，無法適用于各供水分區的壓力損失相差較為懸殊的系統。

二次泵變流量系統較復雜，自控程度較高，初投資大，但在節能和靈活性方面表現優異。此系統有如下優點：①可實現變水量運行工況，節省水系統的輸送能耗;②水系統總壓力相對較低;③能適應供水分區不同壓降的需要。

本項目由于系統較大，各空調環路阻力相差較大，空調的冷凍水和熱水系統采用二次泵系統。

（3）供水方式為下供上回， 水系統為異程布置方式，為保證水力平衡，每個空調末端均安裝動態平衡電動調節閥。

（4）空調凝結水出水管與水平凝結水管的高差應在150-200mm以上， 凝結水管在吊頂高度允許的情況下， 沿流動方向做一定的坡度，坡度不小于0.3%。

（5）空調水管的最高點和容易積氣的部位應加裝自動排氣閥，管道最低點設排水閥。

（6）空調水系統工作壓力、試驗壓力和定壓裝置定壓值

空調冷凍水系統：工作壓力1.3MPa，試驗壓力1.8MPa，定壓裝置定壓值0.85MPa。

（7）空調水系統的溫差選擇

《民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范》GB 50736-2012第8.5.1條規定：采用冷水機組直接供冷時，空調冷水供水溫度不宜低于5℃;有條件時，宜適當增大供回水溫差。

本工程屬于大型商業綜合體項目，空調水系統的管線較長，水泵的耗電功率較大，為了降低水泵的耗能，實現系統的節能運行，夏季冷水的供回水溫度設為6℃/12℃，溫差6℃。

冬季熱水的供回水溫差為60℃/50℃，溫差10℃;冷卻水采用5℃溫差。

（8）空調水泵選型、輸送能效比及二次泵變流量系統的控制方法及群控系統圖

空調水泵選型及輸送能效比詳見下表。

表2 空調水泵選型及輸送能效比

從上表可出，冷凍水系統和熱水系統的耗電輸冷（熱）比EC（H）R值均小于系統的限制值。

空調冷熱水一次泵為定流量系統，其余循環水泵均采用變頻技術，冷凍水二次泵和熱水二次泵變頻控制采用壓差控制法，冷卻水泵變頻控制采用冷卻水進水溫度和溫差控制法。

下圖為空調冷熱水、冷卻水群控系統示意圖：

（9）空調水管保溫

空調水管保溫采用Durkblex鉑耐斯自帶鋁箔保護橡塑海綿（B級難燃材料），導熱系數為0.033W/K.m。

5、系統實際運行情況

本項目AB樓2019年投入使用至今，冷水機房和熱水機房均非滿負荷運行，目前已啟用的各樓層空調制冷、制熱效果較好。由于二次泵變流量系統可以分區控制，且管路內的流量可隨系統負荷變化而變化，節能效果顯著。但由于本系統較大，小流量運行成本較高，無法滿足單一業主“人在即開，人走即停”的運行模式，給某些需要延長工作時間的業主造成了一定的不便。此外，裙房部分未考慮餐飲的區域最后招商了重餐飲業主，出現空調冷熱負荷、新風等無法滿足業主需求的情況，權衡利弊后增設VRF及新風系統，滿足業主對舒適度的要求。

6、設計體會

商業綜合體的項目從方案—擴初-施工圖-竣工驗收往往需要3-5年，甚至更久，中間會有不停的修改和配合，需要設計者有足夠的能力、時間和精力。作為暖通設計師，從空調冷熱源的比較選用到空調末端管材的選擇，都應該在滿足國家規范、地方法規、甲方需求等的前提下，因地制宜，從舒適度、節能效果、成本權衡等多方面考慮。暖通專業機房、設備管井、立面百葉的合理規劃需與建筑、幕墻等專業密切配合，才能最大限度地保證建筑平面的合理布局，立面的美觀及減少結構剪力墻上的開洞?？照{系統應于自控系統密切結合，才能發揮更好的節能效果?？照{系統形式的合理性是由于其所服務區域的實際使用性質及要求所決定的，并不應簡單地認為集中式空調形式在節能、運行管理方面定然優于系統規模較小的相對獨立的空調系統。

2012年初出茅廬便有幸接觸到了這個項目，從設計其中的一部分到后來校對這個項目，再到后期配合、裝修時擔任此項目的暖通專業負責人，一步一個腳印，歷時8年。由于裙房商業業態的不斷調整，這中間經歷過空調負荷、空調水管、新風量、排煙量、餐飲油煙量及相應井道的復核，部分區域排煙根據新規范的調整，外立面增加廚房的進排風百葉與幕墻單位的配合等問題，我見證了這個項目的竣工，這個項目也見證了我的成長。

參考文獻：

[1]《民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范》GB50736-2012.

[2]黃翔.《空調工程》，機械工業出版社.