大型商業綜合體暖通空調節能設計

滿全文，孔偉偉

1.淄博市建筑設計研究院，山東 淄博 255000

2.威海市建筑設計院有限公司，山東 威海 264200

一座城市中的大型商業綜合體的建設數量和水平，在很大程度上反映了該城市的整體發展水平，因此近年來我國各城市中的大型商業綜合體工程數量正在逐年增多。暖通空調系統是大型商業綜合體中的一個重要系統，它的設計不但要滿足基本的系統功能，還要具備良好的節能效果。

1 大型商業綜合體簡介

商業綜合體是一種綜合性的建筑區，也是城市商業活動的聚集場所，其特點是業態繁多，集休閑、娛樂、購物、餐飲、住宿及寫字辦公等為一體，是一個多功能、高效率以及復雜統一的整體，體現出了商業功能的綜合性。大型商業綜合體是指規模較大的商業綜合體。從內部特征上看，大型商業綜合體擁有大空間尺度、通道樹型交通體系、現代景觀設計、高科技集成設施；而從外部特征上看，大型商業綜合體則擁有集約性、高可達性、高密度性、整體統一性、功能復合性。

2 大型商業綜合體暖通空調節能設計的要求

在大型商業綜合體暖通空調節能設計中，首先，要求結合實際情況合理分析節能設計的需求，并確保能夠滿足節能設計需求；其次，要求充分利用各種具有節能效果的新型設備元件，并借助傳感器有效收集整理相關數據信息，通過科技手段營造出更加舒適的系統運行環境；再次，要求將暖通空調系統的舒適度與節能效果有機結合，有效協調二者之間的關系，找到二者的平衡點，確保節能設計達到相關舒適性的原則標準；最后，要求在設計過程中深入施工現場進行實地考察，結合當地地質、水文、天氣等自然條件進行合理設計，實現節能減排，減少對周邊環境的不利影響。

3 大型商業綜合體暖通空調節能設計策略

3.1 合理設置冷熱源負荷指標

冷熱源負荷指標的合理設置是大型商業綜合體暖通空調節能設計中的一項重點內容。在設置冷熱源負荷指標時，一方面應基于設計標準的各項要求及參數進行負荷計算；另一方面應結合大型商業綜合體內的實際人流密度等數據。例如，按照《民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范》（GB 50736—2012）的要求，大型商業綜合體冬季室內設計溫度不低于18℃，實際上，由于來往商場人流密度大、人員活動多，且多數顧客著裝偏厚，因此實際冬季室內溫度為15℃時即可滿足多數顧客的舒適度要求，超過18℃時反而會使顧客感到過熱。另外，大型商業綜合體的功能空間劃分較多，而不同空間內對冷熱負荷指標的需求各不相同，故在實際設計中，需要充分結合具體空間內的業態功能合理設置冷熱負荷指標。因此，對冷熱源負荷指標的設置應綜合考慮多項因素，在計算的基礎上結合調查數據調整，避免不必要的浪費。

3.2 合理選擇冷熱源形式

冷熱源形式的選擇是否合理直接影響暖通空調系統的節能效果。在大型商業綜合體中，一般冷源主要選用離心式冷水機組和螺桿式冷水機組組合的方式，即“大小配”。當系統冷負荷大時，啟動容量較大的離心式冷水機組作為主要運行機組，螺桿式冷水機組可作為補充；當系統冷負荷低時，啟動容量較小的螺桿式冷水機組作為主要運行機組；根據負荷情況，調配組合運行。另外，冷水機組設置變頻控制系統，根據實際情況合理調整冷水機組的運行情況。組合配置和變頻控制的主要優勢在于穩定性強和運行效率高，在多臺設備同時運行的情況下，其中一臺設備發生故障并不會影響系統整體運行的穩定性。

在大型商業綜合體內，餐飲和電影院區域的面積占比較大，空調系統的總負荷也較大，并具有固定的負荷量，且對空調系統穩定性的要求較高。一般而言，這些區域空調系統可以通過采用設置獨立冷熱源的方式來降低能耗。

大型商業綜合體在熱源的選擇中應充分考慮熱量供應的穩定性問題。在有城市集中供暖的情況下，應優先選用；無條件時應選用運行安全可靠，并且能耗控制較好、維修成本較低的熱源形式。無論是冷源還是熱源的選擇，都需要充分結合當地的市政配套設施情況及水、電、氣的收費標準等。

3.3 合理進行通風設計

在大型商業綜合體中的精品店區、步行街區、百貨賣場區、電影院區等空間，可通過合理的通風設計實現節能。例如在這些區域設置機械排風與全空氣空調系統結合，保持排風與新風的動態平衡，并實現能量回收及過渡季節全新風運行。在廚衛間、垃圾房等空間中，也要重視通風節能設計，通過送風與排風的合理組合，與相鄰空間之間形成壓力梯度，采用室外直接補風或利用其他區域的低溫空氣補風，以此實現節能。在地下車庫空間的通風排煙設計中，合理劃分防煙分區，并通過設置一氧化碳檢測控制系統，按需運行排風系統。此外，冬季利用通風系統排除內區余熱，也可以較好地提升系統的節能效果。

3.4 合理應用變頻節能技術

在大型商業綜合體暖通空調節能設計中，應合理應用變頻節能技術，以提高系統的節能效果。變頻節能技術的主要原理是在系統出現負荷變化時，根據負荷需求，通過調節水泵、冷水機組等設備的運行情況來實現節能。例如，在空調季節的早晚時期，空調實際負載通常會低于設計負載，冷凍水泵和冷水機組如按照設計負荷和流量運行，將會造成大量的不必要浪費，而此時若應用變頻節能技術，則可有效降低運行能耗。實踐發現，通過合理應用變頻節能技術，可以使大型商業綜合體中的暖通空調系統節約45%的能源。

3.5 合理應用自動控制系統

通過在大型商業綜合體暖通空調中合理應用自動控制系統，可以實現對暖通空調系統的自動化控制。自動控制系統不但可以自動調控暖通空調的冷熱系統，同時還能夠自動收集分析冷熱系統功能的相關參數，并據此合理調控空調系統的水量、溫度及運行功率等，以保證系統更加高效、穩定地運行。在自動控制系統的實際應用中，總體可采用多工況空調運行的自動控制模式，通過實時控制風機和電動閥門來提高系統運行效率、降低系統運行能耗。首先，一般除了應用螺桿式冷水機組的區域，其他區域均可設計為一次泵負荷側變流量系統和冷熱源測定流量系統；其次，在供回水總管內，應設計有壓差旁通裝置；再次，在回水管上，應設計有電動二通閥；最后，在新風管、排風管及回風管上，還應設計有電動風閥和溫濕度傳感器。

3.6 合理應用分區兩管制系統

大型商業綜合體內的不同功能空間對溫度的要求也各不相同，即使當環境溫度較低時，部分空間內仍可能需要一定的冷量。基于此，需要在暖通空調系統中合理應用分區兩管制系統，以保證能夠及時為內部空間提供所需冷氣。分區兩管制系統在大型商業綜合體暖通空調中的應用，可以根據不同空間內的供應水量情況滿足其實際冷熱量需求，從而顯著降低系統運行能耗。在分區兩管制系統的實際應用中，注意盡量縮短管道敷設的長度，若管道敷設不便，可根據實際情況適當擴大管徑。

3.7 合理應用各類新能源

為了實現大型商業綜合體暖通空調的節能目的，應合理應用各類新能源，如地熱能、太陽能等。地熱能的應用主要是依靠地源熱泵技術來實現，其是一種將低品位熱能轉換為高品位熱能的技術，在應用中不會產生溫室氣體，可有效減少廢氣排放，并且在管理過程中也無需燃燒燃料，對能源的需求較小。地源熱泵技術與其他采暖技術相比，最大的特點是可以借助地表潛藏的熱量調整室內溫度，其具體的工作原理是利用地源熱泵輸入少量的高品位能源，將能量從低溫熱源轉移向高溫熱源，在夏季時將多余的熱量傳遞給大地，在冬季時則吸收地下的熱量并傳遞給建筑以供室內供暖。地源熱泵的類型較多，最常用的一種是地埋管，它由埋管和換熱器兩部分所組成，可以通過介質循環來實現傳熱。而且太陽能的應用則主要是太陽能熱水器，即利用太陽能進行加熱，從而減少暖通空調系統對傳統能源的應用。

3.8 降低能源傳輸損耗

在大型商業綜合體暖通空調的運行過程中，受各種因素的影響，能源必然會發生不同程度的損耗，為此應采取科學合理的措施盡可能地降低能源傳輸損耗。具體來說，首先，可以應用具有良好保溫性能的材料，并盡量縮短管線；其次，可以采用一些輸送性能良好的系統作為輸送系統的動力源，從而提高輸送能力，間接降低能源傳輸損耗；最后，還應加強能源管理，避免不必要的能源浪費。

4 結束語

綜上所述，大型商業綜合體作為現代化城市的重要組成部分，不但極大地方便了人們的生活，還是城市經濟建設發展的重要推動力。大型商業綜合體空間大、結構復雜、業態繁多、人員密度大、對室內舒適度要求高，這些特點決定了它必然會消耗大量能源。而且暖通空調系統作為大型商業綜合體的一個重要耗能板塊，降低其能耗需求意義重大。在工程設計階段就對大型商業綜合體暖通空調系統進行節能設計，是降低大型商業綜合體能耗的一項重要途徑。