大型商場暖通設計分析及優化

陳 逸

（上海中森建筑與工程設計顧問有限公司，上海 200000）

1 大型商場暖通設計分析

1.1 工程概況

本工程位于江蘇省徐州市，功能為商業，地上四層，地下一層，建筑面積15.4 萬m2，綠建一星，屬于多層公共建筑。項目建筑概況如表1 所示。

表1 項目概況

1.2 設計范圍

一是空調冷熱源系統設計；二是舒適性空調系統設計；三是通風系統設計；四是消防防排煙系統設計；五是廚房通風系統設計。

1.3 空調系統

1#樓商業mall 根據甲方要求，冷源采用電制冷冷水機組，熱源采用燃氣真空熱氣鍋爐。2#和3#風情街采用了變制冷劑流量多聯式空調系統，預留室外機安裝位置、電量等條件。1#樓超市及影院應承租方要求，預留了風冷熱泵。消控室、值班室等要求24 小時制冷和供熱的房間采用分體空調。

空調冷源選用3 臺850RT 離心式冷水機組（2 臺定頻、1 臺變頻），制冷機房位于地下一層；空調熱源選用了3 臺2450kW 的燃氣真空熱水鍋爐，鍋爐房位于地下一層，其泄爆面積不小于鍋爐間的10%。

1.3.1 空調水系統

1.商業mall 空調冷凍水管路為分區兩管制，一次泵變流量、閉式機械循環系統。夏季為全區提供冷凍水，冬季僅為內區提供冷凍水。冷凍水泵根據末端負荷變化變頻變流量運行。

2.冷卻塔選用3 臺冷卻能力為850m3/h 的方型橫流式冷卻塔，冷卻水供回水溫度為37/32℃，冷卻塔置于通風良好的屋面上。冷卻塔采用公用集管并聯運行，各塔間設平衡管連通。冷卻塔和廚房排油煙等污染源距離確保大于10m。

3.冷卻水泵、冷卻塔風機采用臺數控制。

4.空調水系統采用異程式布置，在各環路總回水管上設置一級靜態平衡閥。樓層水平供水干管接立管處設置二級靜態平衡閥，同時水平回水管上設置壓差控制器。空調機組、新風機組回水管上設置比例積分電動調節閥，風機盤管回水管上設置電動二通閥。

5.系統采用高位膨脹水箱定壓補水，膨脹水箱位于屋頂層專用水箱間內，設置分體空調保障房間溫度。水系統最高點處設放氣閥，低處設置泄水閥。

6.空調熱水系統設置全自動軟化水裝置、自動化學加藥裝置，冷凍水系統設置自動化學加藥裝置，冷卻水系統設置自動化學加藥裝置和旁濾過濾器。

7.系統總供回水管之間設置電動調節型旁通閥（旁通管徑及旁通閥型號按容量最大的單臺制冷機的額定流量選取）。

8.空調管道優先采用自然補償，自然補償若不能達到要求則設置波紋補償器。

1.3.2 空調風系統

1.超市、影院觀眾廳和影院售票廳等大空間區域采用全空氣一次回風定風量系統，空調區域氣流組織采用頂送，機房附近集中頂回風的方式。

2.各商鋪和公共區域空調方式采用空氣-水空調系統，其中商鋪末端采用風機盤管加新風系統，公共區域末端采用吊頂式空氣處理機組。

3.商鋪新風由設置在屋頂的室外型臥式新風空調箱或吊裝在首層灰空間內的吊式新風空調箱提供，同一新風系統不得服務于同層的多個防火分區。新風口與排風口保證至少10m 水平間距。

4.新風機組及空調機組均設有初效過濾器，初效過濾器為G4 級，初阻力不超過50Pa，中效二級過濾為F7 級，初阻力不超過80Pa。

表2 空調負荷及指標

5.員工通道和一層疏散出口的外門設熱水風幕，地下一層設有濕式垃圾房，垃圾推入門內側設置加熱型風幕，風幕機和門禁、卷簾開關聯動。

1.4 鍋爐房設計

1.4.1 鍋爐房熱負荷

鍋爐房熱水主要用于空氣調節和熱水風幕，空調熱負荷5881kW，熱水風幕負荷1276kW。

1.4.2 設備選型

本工程采用3 臺額定熱功率為2450kW 的燃氣真空熱水鍋爐，鍋爐熱效率不小于93%，鍋爐額定壓力為1.0MPa，鍋爐供回水溫度為60/50℃。

1.4.3 熱水系統

1.鍋爐匹配的熱水泵為變流量泵，“3 用1 備”，鍋爐熱水循環水泵和鍋爐一一對應，鍋爐循環水泵與鍋爐連鎖。

2.鍋爐產出的熱水接至制冷機房的供回水總管，通過電動蝶閥切換冬夏季工況。

3.鍋爐熱水系統補水采用鈉離子交換軟化處理，由全自動軟水裝置提供。

4.鍋爐水系統定壓采用高位膨脹水箱定壓補水，膨脹水箱位于屋頂層專用水箱間內，設置分體空調保障房間溫度。水系統最高點處設放氣閥，低點設排污放水閥。

5.鍋爐房入口自來水壓力為0.2MPa。

6.鍋爐為全自動鍋爐，配置有獨立自控、檢測和報警系統，出水管上設能量計算裝置。

1.4.4 排煙氣系統

1.鍋爐煙氣經不銹鋼煙筒伸至屋頂高空排放，滿足環保要求。

2.鍋爐房雙層不銹鋼保溫成品煙囪設置防雷接地措施。

3.煙筒保溫材料采用離心玻璃棉氈，保溫厚度75mm，保溫層外表面溫度不超過60℃。

4.鍋爐排污排至機房地溝后匯總到集水坑內，后續進行專業排水處理。

1.5 通風系統

1.地庫設置機械排風，每1000 平設置一個CO 傳感器，排風機根據CO 濃度自動控制，機械補風或利用坡道自然補風。

2.廚房補風量為排風量的80%，其中1/3 經冷熱處理后送入廚房，具體根據廚房工藝最終要求風量和室內環境溫度深化。

3.廚房油煙經豎井引至屋頂排放，經凈化后的油煙氣排放口和周邊環境敏感目標或主樓距離需大于20m。不能達到要求時需增設異味凈化裝置，減少異味影響，排風口仍需設置在距離周邊敏感目標或主樓10m 以上的位置。

4.公共衛生間設置機械排風系統。

5.隔油間等異味較重房間獨立設置機械排風系統。

6.儲藏間等倉儲類房間設置機械排風系統。

7.水泵房設置獨立的機械送排風系統。

1.6 節能設計

1.離心式冷水機組COP 和IPLV 值詳見表3。

表3 離心式冷水機組COP 和IPLV 值

2.本工程選用的燃氣真空熱水鍋爐熱效率均大于90%。

3.空調系統電冷源綜合制冷性能系數SCOP 為4.83>4.50。

4.空調冷（熱）水系統循環水泵耗電輸冷（熱）比EC（H）-α 具體情況見表4。

表4 空調冷（熱）水系統循環水泵耗電輸冷（熱）比EC（H）-α

5.風系統最大單位風量耗功率，新風系統不超過0.24，通風系統不超過0.27。

6.空調風管、冷熱水管、冷凝水管均需設置保溫。

7.地庫設置CO 濃度檢測系統，排風機根據CO 濃度自動啟停控制。

8.采用分區兩管制系統，建筑內部全年供冷，其他區域按季節供冷供熱。

9.空調系統采用BAS 控制，高效準確地進行負荷分析，使得空調、通風設備在最佳工況運行，最大限度降低能耗。

2 優化建議與思考

2.1 集中空調系統冷源

大型商場暖通設計不僅要考慮空調負荷，還要考慮功能性，為使建筑內部功能參數不出現沖突，還應確保系統運行的平穩性[1]。此外，為了提高制冷效果，設計時可將制冷機房置于空調服務核心區域，盡量縮短服務半徑。維護保養時應根據系統最終應用表現精簡系統，既可使系統運行效率得到增強，還因為空調系統簡化，空調維修成本也會有所下降。集中空調系統制冷可以讓空調占地面積縮減，通過設置獨立機房，還可以在一定程度上減少對資源的消耗[2]。本項目通過方案比選，優化了中央制冷機房的設置位置，并最大程度壓縮了機房面積，在保證空調運行效果的同時為甲方節約了寶貴的空間。

2.2 冷卻水熱回收

制冷機組運行時不僅會消耗能源，還會釋放熱量，而這些熱量往往會并不會被回收利用，從而導致了資源浪費。為了響應可持續發展戰略，也為了降低空調系統運行成本以及實現節能減排，提高系統節能效果是需要重點考慮的問題[3]。因此暖通設計時可以將冷卻水熱回收，從而實現資源再利用。另外，進行冷卻水熱回收還會導致冷卻塔所在區域的環境溫度下降，如若將其和其他冷卻水混合，那么冷卻塔溫度就會變得更低。需要注意的是，在進行冷卻系統設計時不僅要考慮冷卻水循環情況，為了提高資源利用率，還需要充分考慮空調系統運轉方式，通過改進空調系統運轉方式能夠進一步控制其對環境造成的危害。遺憾的是，由于甲方內部標準所限，本項目未能在冷卻水系統上進行上述節能設計。

2.3 暖通管井設置優化

項目設計時，因時間緊任務重，細節問題未能考慮到位。如空調水管井的設置偏少且位置為迎合建筑需求不盡合理，導致水環路長度相差幅度較大，影響了系統水力平衡；又比如消防排煙及補風管井的設置，應根據建筑布局設置，盡量避免管線穿越回廊等公共區域，引起大范圍的管線交叉，影響吊頂高度；還有廚房油煙井、補風井及事故風井的設置，應根據餐飲規模集中或獨立設置，避免管線過長壓低商鋪高度，不利用日后租戶使用……之后設計中，暖通設計人員應盡量避免此類問題。

3 結語

大型商場建造需要考慮到多方面因素，不僅要考慮顧客使用感受，對于系統設計、影響系統運行的原因等也不能忽略，尤其是暖通設計更是要重視[4]。設計人員需要根據大型商場實際情況和具體要求開展設計工作，明確設計形式、技術要點，設置合理的系統配置參數，同時還要不斷優化設計內容，讓人民群眾可以在商場內感受到更加良好的體驗。