某商業綜合體暖通空調系統設計

文／吳婷 同濟大學建筑設計研究院（集團）有限公司 上海 200092

1、工程概況

本項目位于江蘇南京市秦淮區，卡子門大街東側，繞城公路北側，機場四路南側，夾崗一路西側，是集商場、餐飲娛樂、辦公、住宅及酒店式公寓為一體的城市綜合開發項目。項目總建筑面積73503.67m2，商辦部分總建筑面積107421.62m，地上總建筑面積77087.13m2，地下建筑面積30019.03m2，共3 棟單體子項建筑。14 號樓為商業、辦公，總建筑面積43083.24m2，地上20 層其中1 層～4 層為商業、餐飲、電影院，建筑高度100m；地下車庫總建筑面積29853.82m2，地下兩層，其中地下一層局部為商業、超市。根據本項目不同功能、運行時間及管理方便，超市、電影院分別采用獨立的冷熱源[1]，本文將主要對14 號樓自持商業部分的空調系統設計進行分析。

2、自持商業空調冷熱源系統方案與技術經濟分析

2.1 冷熱源配置方案

該項目的室內設計參數如表1 所示[2]。該項目自持商業建筑面積為19081.8 m2（建筑面積為扣除車庫、設備用房外建筑面積），自持商業空調總冷負荷為3303.2 kW，空調熱負荷為1841.8 kW?？紤]到真空鍋爐占地面積最小、系統簡單、維護管理要求低等優點，熱源采用真空鍋爐。本項目地處夏熱冬冷區，考慮到本項目的性質和特點，該項目無可利用的廢熱、工業余熱，無城市或區域熱網，因此做出以下三種可行方案[3]。方案1：離心式冷水機組2 臺+真空熱水鍋爐2 臺；方案2：風冷熱泵機組3 臺；方案3：變制冷劑流量多聯機組。不同方案主要設備的部分參數詳見表2。

表1 室內設計參數

表2 不同方案主要設備的部分參數

2.2 設備初投資的比較

方案1 和方案2 的空調末端均采用風機盤管加新風，方案3 的新風采用新風處理機。根據市場調研，在考慮土建成本、計費系統、自動控制和管道保溫的情況下[4]，不同方案的初投資情況詳見表3，從表3 中可以看出，方案1 初投資最大，方案3 次之，方案2 最小，其中方案2 和方案3 初投資相差不大。這是因為方案1 不僅需要冷源設備還需要熱源設備，另外方案1 增加了冷卻水系統及土建的投資成本。

表3 不同方案的初投資情況（單位：萬元）

2.3 運行費用比較

在計算年運行費用時，85%～100%設計負荷按照100%設計負荷計算耗電量，60%～85%設計負荷按照75%設計負荷計算耗電量，30%～60%設計負荷按照50%設計負荷計算耗電量。根據負荷計算統計，供冷工況下100%負荷分布天數為30 天，75%負荷天數為60 天，50%負荷天數為60 天，共計150 天；供熱工況下100%負荷分布天數為25 天，75%負荷天數為40 天，50%負荷天數為35 天，共計100 天。各空調方案運行費用統計見表4所示。從表4 中可以看出，方案2 運行費用最大，方案3 次之，方案1 最小。

表4 不同空調方案運行費用分析

2.4 空調系統技術分析（見表5）

表5 空調系統技術分析

自持商業用戶之間的負荷特點和工作時間相同或相似，在空調冷熱源方案中，空調系統的穩定性、能力調節的靈活性、舒適度及運行費用作為優先考慮因素。綜合建筑特點，業態管理，投資成本及節能運行等方面，本項目自持商業部分的空調冷熱源采用離心式冷水機組+真空鍋爐。

3、空調冷熱源設計

3.1 冷源設計

該項目選用兩臺高效型離心式電制冷冷水機組，單臺標準工況下的制冷量1758KW，冷水機組放置于地下一層制冷機房內。空調冷凍水供回水溫度7℃/12℃，供回水溫差5℃，冷卻塔進、出水溫度37°C/32°C，冷卻水系統配置2 臺橫流式冷卻塔，兩臺冷卻塔并聯運行，冷卻塔設置在14 號樓裙房屋面上。冷卻塔、冷卻水泵、冷凍水泵、冷水機組均采用一一對應設置。冷源部分原理圖如下圖1 所示。

圖1 冷源部分原理圖

3.2 熱源設計

14 號樓集中商業空調熱源采用兩臺燃氣真空熱水鍋爐，單臺機組額定熱負荷930KW，額定熱效率92%，鍋爐設計供回水溫度為60℃/50℃，供回水溫差10℃，接至地下一層制冷機房分集水器。鍋爐房置于14 號樓裙房屋面，鍋爐房底板為雙層樓板，距離屋頂樓梯間疏散口距離需大于6 米，鍋爐房與貼鄰房間采用防爆墻和現澆樓板隔開，泄爆口面積按不小于鍋爐間占地面積的10%計算。

4、空調水系統設計

空調水系統為一級泵變頻變流量系統，采用兩管制，壓差旁通控制，水系統采用閉式膨脹罐定壓，水系統設有全自動智能控制在線加藥保障系統?？照{水系統水平和豎向均采用異程式系統，在每層橫干管接立管處設置靜態平衡閥以保證水系統的水力平衡。空調機組末端采用電動調節閥，風機盤管末端采用電動兩通閥（ON/OFF）。

5、空調風系統設計

根據空調區的使用時間、使用功能、室內參數要求、空氣潔凈度標準及噪聲標準的要求來劃分系統。商鋪內為風機盤管+新風，公區為薄型吊裝空調器+新風，氣流組織形式為上送上回。其中一層商業入口門廳（挑空區域）空調風口采用單層柵格風口，氣流組織形式為側送側回。新風集中設置于5F 屋頂，不僅節省了機房面積，而且減少了每個機房所必須考慮的檢修空間、走道等面積的疊加。多樓層集中送風空調系統采用的設備容量一般較大，較之分樓層的空調系統設備，大型設備的運行效率更高。空調運行設備數量少且集中，為日常的運行控制、維護管理提供了許多便利，十分顯著地有利于人力資源和運行成本地節省。新風空調箱選用輪轉式全熱回收機組，商業部分按照區域設置，機組設置轉輪熱回收段，用回風對新風進行預處理后再由豎井送至各層空調機組，從而達到節能的目的[5]。為平衡風量和保證新風的順利進入，排風量按新風量的80%計算，排風風口設在公共走道、通廊內做集中排風。

6、設計總結與思考

6.1 暖通管井設置

暖通管井設置的合理性從某一角度上決定了項目的品質。商業建筑暖通管井包括新風井、排風井、排煙井、加壓送風井、空調水管井、廚房排油煙井等。商業區域空調冷、熱水管道分區豎向設置，豎向干管應布置于空調機房或專用管道井內，專用管道井檢修門需設于便于檢修的后勤走道等非商業區域處，以便于檢修[6]，每組立管至租戶內水平服務半徑不宜大于40 米且不宜穿越中庭。有后勤走道的商業，管井及管線盡量布置于靠近后勤走道處，或沿樓梯間設置。無后勤走道的商業，為保證吊頂標高及日后運行維護便捷，維修及調整頻率較高的管井及管線（如新風管、冷熱水管）盡量布置在公共區域。管井布置時應同時考慮各管井功能及間距，盡可能地使平面管路路線短，避免交叉。

6.2 避免中庭“煙囪”效應

該項目餐飲業態占比較大，冬季排油煙補風機不開啟或者補風量達不到原設計的80%，加劇了公共區域中庭的“煙囪”效應，底層負壓狀態加劇，室外冷空氣不斷浸入，室內實際溫度低于設計室內溫度，舒適度極差。針對上述現象可通過加大對餐飲租戶補風機的監管并檢查圍護結構的嚴密性，加強豎向排煙風道出口的封閉，屋頂加裝新風機，中庭與周圍場所之間的吊頂內增設空氣幕等措施來改善[7]。

6.3 末端選型

在項目設計中，同一規格的風機盤管，不同水流量對應的供回水溫差不一樣，且樣本的室內外設計參數一般不同于項目設計室內外參數。因此，為了避免末端選型與機組流量不匹配，末端選型時應根據冷熱源進出水溫度及室內外設計參數對末端的冷量、熱量進行校核。根據工程項目經驗，當空調末端以風機盤管為主時，供回水溫差不大于6℃；當空調末端以冷熱輻射裝置為主時，供回水溫差不大于5℃；當空調末端以VAV 為主時，供回水溫差不大于7℃；當空調末端以CAV 為主時，供回水溫差不大于8℃。因此，冷熱源設計要顧全末端情況，不能盲目追求大溫差。