商業綜合體穹頂節能改造分析

譚宏斌 譚雅勻

1. 上海陸家嘴物業管理有限公司 上海 200120

2. 上海電機學院 上海 201306

商業綜合體作為城市中心的重要組成部分，其能耗和環境影響日益受到關注。穹頂作為商業綜合體的重要組成部分，不僅是建筑外觀的亮點，還承擔著保溫、隔熱和采光等功能。然而，傳統的玻璃穹頂結構在能耗和效率方面存在一定的缺陷。因此，對商業綜合體穹頂進行節能改造成為一項迫切的任務。

1 商業綜合體穹頂散熱不佳原因分析

商業綜合體穹頂散熱不佳可能有以下原因：

（1）不足的隔熱材料：穹頂本身使用的隔熱材料可能不夠優質或老化，導致熱量無法有效阻擋傳輸到室內或室外環境。這會導致夏季陽光直射下的過多熱量進入建筑內部，增加了空調負荷和能源消耗。

（2）無隔熱窗或不合理的窗戶設計：如果穹頂采用的窗戶沒有隔熱功能，或者存在窗縫或密封性差，熱量可以通過窗戶進入或離開建筑。這會導致冷氣或暖氣系統需要更多能量來維持室內舒適溫度。

（3）缺乏通風機制：商業綜合體穹頂缺乏良好的通風機制，導致熱氣在穹頂內滯留，無法及時排出。缺乏空氣流通會導致熱量在建筑內頂部積聚，使得室內溫度上升，增加了空調負荷。

（4）大面積玻璃幕墻：商業綜合體穹頂可能使用大面積的玻璃幕墻，這雖然可以提供良好的視野和光線，但也容易導致室內熱量過大。玻璃本身的熱傳導性質以及陽光直射會使得室內溫度升高，增加了空調負荷。

（5）缺乏遮陽措施：商業綜合體穹頂如果沒有遮陽措施，夏季陽光直射會直接進入建筑內部，增加了熱量負荷。因此，在穹頂上設置遮陽設施（如簾幕、百葉等）可以有效地減少熱量的進入。

針對商業綜合體穹頂散熱不佳的原因，可以進行相應的改造措施，如更換優質隔熱材料、優化窗戶設計、改善通風機制、降低玻璃幕墻的面積或使用遮陽措施等，以提高穹頂的散熱性能，減少能源消耗。改造方案需根據具體情況進行定制化設計和實施。

2 商業綜合體穹頂節能改造分析

2.1 穹頂鍍膜設計

商業綜合體穹頂玻璃鍍膜是一種常見的節能改造措施，可以有效地提高穹頂的隔熱性能和光照控制。通過在穹頂玻璃上進行隔熱膜或低輻射膜的鍍膜，可以顯著減少外界熱量傳輸到室內的程度。這些鍍膜具有優異的隔熱性能，可以有效阻擋太陽輻射和熱量的進入，降低空調系統的負荷，減少能源消耗。玻璃鍍膜可以根據需要控制室內的光線透過率，實現光照的合理調節。例如，可以選擇具有遮陽功能的鍍膜，可以減少室內的日照強度，避免過于明亮的光線對室內環境和展示商品的損害。

本文以蘇州砂之船為例，其使用隔熱玻璃鍍膜涉及一種絕熱涂覆玻璃，其特點是在玻璃表面形成圓形、多重形變或圓形與多重形變相結合；該斑點具有超過60μ m的電鍍（涂布）層，并且各個斑點具有5到3000mm2的區域。部分鍍膜技術可以過濾掉紫外線的輻射，減少紫外線對室內商品和人體的傷害。這對于商業綜合體中展示的商品和藝術品保護非常重要。適當的玻璃鍍膜可以改善穹頂的外觀和視覺效果，提升建筑的整體形象和吸引力[1]。

在鍍膜過程中，最先需要制造覆蓋層，該覆蓋層包括多個復合孔，該孔的總面積為涂層面積的5～95%，對應于該涂層面積的5～95%的面積；所述覆蓋膜是一種可以與所述玻璃緊密結合的膜；復合孔按規律布置，以圓形或多角形為主；在基片玻璃上粘貼覆蓋薄膜；在覆蓋薄膜上涂敷保溫材料，并按施工技術將隔熱效果不同的涂料分層涂敷；待保溫材料凝固后，將覆蓋在玻璃上的遮光薄膜除去，使該隔熱涂料留在玻璃表面，形成有斑點的隔熱涂料。該種節能改造方法與傳統穹頂節能方法不同的是，其能夠將照射的紫外線以漫反射的方式折走，并不會讓其直接穿透照射到商業綜合體內部。在經過該種施工方式鍍膜之后，其鍍膜前玻璃外部照射溫度達到50℃，經過鍍膜之后，對整體穹頂玻璃進行測溫，發現面積1200m2的玻璃穹頂在鍍膜后平均降溫13.7℃以上。其空調能耗一年節省274519.4度，電費一年節約176076.7元，其說明穹頂鍍膜可以起到良好的節能效果。

圖1 穹頂鍍膜前后能耗電費對比

值得注意的是，對于商業綜合體穹頂的玻璃鍍膜選擇，需要根據建筑的具體需求進行定制化設計。考慮到不同氣候條件、朝向、建筑用途等因素，可以選擇適合的鍍膜類型和特性。此外，鍍膜的質量和施工技術也是確保其有效性和耐久性的關鍵，需要專業的技術團隊進行施工和維護。

2.2 優化穹頂結構設計

商業綜合體穹頂的節能改造還可以包括穹頂結構的改造，以提高隔熱性能和能源效率。通過在穹頂結構中增加隔熱層，可以有效地減少熱量傳輸和阻擋外界熱量進入建筑內部。隔熱層可以采用保溫材料，如聚苯板、巖棉板等，將其安裝在穹頂結構內部或下方，以避免熱量的損失和能源浪費[2]。商業綜合體穹頂的外墻材料選擇也會影響能源效率。考慮選擇易于熱隔離和隔熱的外墻材料，如保溫板、彩鋼板等，以減少熱量傳導和室內溫度的變化。

比如在濱江寶龍城項目中，在經過認真檢查后發現，由于穹頂在其內部形成至高點，導致陽光照射穿透后的熱量聚集在一起在5層頂部形成蒸籠效應，大量熱量集中在穹頂上部。這導致商業綜合體空調能耗加劇，室內空氣不流通。經實測在外界溫度達到37℃的情況下，其5層上人屋面扶梯口的溫度可達到41.4℃，舒適度極差。在濱江寶龍城的測試過程中，還發現5層的扶梯口處由于陽光照射，導致熱量高，且由于該處幕墻結構，對于高溫氣流的聚集效果好，導致大量熱氣聚集在此處。熱氣流在聚集過程中不斷加厚，進一步加劇了濱江寶龍城該部位的熱量上升。

根據該種情況，商管公司決定對該部位穹頂幕墻的鋼化玻璃以及風幕機予以拆除重裝。施工人員將被拆卸的鋼化玻璃處，用一種密封的方式，將鋁合金外墻的裝飾面板封住，裝飾面板為銀灰色。銀灰色的外墻裝飾面板上，在最上面10cm的中央，預留一個62×62cm小孔。用50×50×5mm的方形鋁合金管，在裝飾板孔的內側邊緣對齊，形成框架結構，用以安裝排氣軸流風機。風機的排氣口設置防雨罩，法蘭連接部位采用鋁合金U形溝槽，寬度稍大于法蘭螺栓總長度。U形凹槽安裝完畢后，再用結構膠粘劑將接合處封住，然后在最下面的邊緣上開一個100×3mm的切口[3]。改造后的穹頂在通風功能以及光照散熱功能方面有著較大改進，降低了空調能耗。

在改造后，濱江寶龍城的樓梯口聚熱以及穹頂日照溫度過高的情況得到有效緩解，空調效果提高，且內部溫度下降，樓梯口的熱氣體聚集情況不再出現。改造后扶梯口現場情況如圖2所示。

圖2 濱江寶龍城上人屋面扶梯口

通過對商業綜合體穹頂結構進行節能改造和優化，可以提高建筑的隔熱性能、防水性能和采光效果，減少能源消耗并降低運營成本。具體的改造方案需要根據項目的特點和需求進行定制化設計。在進行穹頂結構改造時，務必咨詢專業的建筑工程師或相關領域的專業人士，確保設計施工的質量。

2.3 噴霧降溫改造

噴霧降溫改造是在商業綜合體穹頂安裝噴霧系統，利用水分的蒸發帶走熱量，從而降低穹頂表面溫度。同時，水霧噴灑還可增加周圍空氣濕度，緩解干燥感，提高環境舒適度。該技術具有投資成本低、能耗低、維護簡單等優點，是一種較高性價比的節能改造方案。在進行噴霧降溫改造時，須綜合考慮項目的實際情況和需求，進行定制化方案設計和施工。

本文以濱江寶龍城為例進行分析。為確保噴霧系統的正常運行，需選擇合適的水泵和控制系統。水泵應具備足夠的壓力，確保水源的順利輸送，控制系統應具備智能控制功能，根據室內外溫濕度自動調節噴水頻率和水量。管道選擇可承受2.5 MPa壓力的 PPR管熱熔焊。主要管線和設備基座進口管徑為DN40，出口口徑為PPR，分支口徑為DN20。

噴霧降溫改造的水源，須考慮水質純凈要求，使用自來水或中水處理后的回收水，同時需對進水進行過濾處理，確保水質達標，避免出現噴頭堵塞等問題。該系統設計耗水量1.5m3/H，最大供水量3.0 m3/H。預留擴展余量。后期如需增加其他管路可直接接入，不必更換設備。

根據商業綜合體屋面的實際情況，布置合理的噴霧設備。結合環境溫度和經營需求，合理設置噴霧量和噴霧頻率。過多噴霧可能導致周圍地面潮濕帶來安全隱患，而噴霧量過少則無法達到有效的降溫效果。通過監測環境溫度、濕度等參數，采用智能化的控制系統，自動調整噴霧的工作狀態。同時為了提高安全性和節能降溫效果，在冬季考慮了防凍措施，設置分區控制，保證噴頭自動運行調控，減少人力依賴。水泵揚程47m，功耗1100W，流量2.0m3/H，口徑DN25mm，整體采用綠色仿真植物掩蓋，在附近冷卻塔中取水，為降低對周邊環境的影響[4]，同時實現節能環保，選用綠色材料對噴霧系統美化。同時將噴霧后的水進行回收過濾和循環利用，減少水的浪費。噴霧降溫技術改造運行效果測試數據如表1所示。

表1 噴霧降溫技術改造運行效果測試數據

結合表1數據可以看出，在進行噴霧降溫技術改造后，項目取得良好的節能效果。

噴霧降溫技術可以有效地降低商業綜合體穹頂區域的溫度，改善室內外的舒適度，并且相對于傳統的空調系統，噴霧降溫具有能耗低、環保且經濟的優勢。但改造須根據實際情況進行合理設計和運行管理，以確保其節能效果和安全性。

3 結語

商業綜合體穹頂的節能改造是一項重要的任務，旨在降低能耗、提高能源效率，并促進可持續發展。在本文中，我們分析了商業綜合體穹頂節能改造的多個方面，通過不斷推進商業綜合體穹頂的節能改造，我們可以為創建更可持續、環保的城市環境做出貢獻，為未來的發展鋪平道路。希望本文提供的分析和方案能夠對相關行業的從業者和決策者提供有價值的指導，并共同推動可持續發展的實踐。