商場建筑中庭豎向變風量空調系統的應用

呂勝華

筑博設計股份有限公司

摘要：本文從豎向變風量空調系統形式、特點和控制方式等幾方面簡單介紹筆者參與的南寧華潤一期購物中心項目中庭空調系統設計。

關鍵詞：豎向變風量；變風量閥；定風量閥；變頻；

0 引言

隨著改革開放及經濟建設的發展，我國興建了大量的商業建筑，大型百貨商業的數量也與日俱增，這些大型百貨多采用的中央空調系統。早期建設的百貨商場大部分存在空調冷量不足，能耗過大，空氣品質差等情況。近年來隨著大商業空調設計經驗積累，商業空調設計及技術更趨于完善，但還是存在整體能耗太大的情況。下面筆者結合自己所參與設計的南寧華潤一期購物中心項目具體分析中庭豎向變風量空調系統。

1 中庭送風形式

傳統中庭空調系統的形式，有全空氣系統、空氣—水系統，現對各種方式特點分析：

（1）空氣—水系統。此系統的常見方式為風機盤管+新風系統或者吊頂風柜+新風系統。此系統靈活性強，可分區獨立控制，可隨商場中庭的功能、布局的改變而靈活調整末端布置，有較強的適應性。而且不需要機房面積，增加租賃空間。但是此系統的新風量是按最小新風量來設計，空氣的品質和舒適度，會受到很大的限制，且過渡季節，無法盡可能多的利用室外天然冷源，空調系統需要主機運行來維持，全年的能耗高。水管數量比較多，受到施工水平的限制，容易發生漏水。末端設備繁多，盤管電氣線路多，維修量大。

（2）全空氣系統，對于大型商場來講，只要商場空間足夠（一般比空氣-水系統需要高200～300的空間），全空氣系統是常用也是較佳的選擇。此系統換氣次數大，舒適性高，而且在過渡季節，可以不開啟主機和水泵等設備，全新風系統運行，特別是在南方夏熱冬冷地區，秋冬季節都可以全新風運行，節能效果非常顯著。

目前國內大中型商場中，絕大多數采用的是全空氣系統（定風量或變風量）.定風量系統的優點是初投資少且系統簡單，缺點是在絕大多數時間內，室內負荷低于設計值時，風量不能隨之變化，因而節能性差。變風量系統初投資大，但節能效果大大優于定風量系統。

2 中庭變風量系統設計

2.1本項目商業建筑中庭由地下一層至地上六層，地下一層建筑高度高度為6.5米，地上中庭總建筑高度為37.2米。地下中庭總建筑面積約為4500平方米；地上中庭總建筑面積約為18500平方米。由于受到消防規范限制，建筑專業把中庭分成地上和地下兩個防火分區，空調系統按照不同防火分區中庭也相應設置兩套不同形式。地下中庭單獨在本層設置定風量空調系統。地上中庭設置豎向變風量空調系統。本文章主要研究地上豎向變風量空調系統。

2.2本項目中庭系統如下圖所示：

本項目豎向變風量空調系統與定風量空調系統主要有以下幾個不同地方：

（1）空調機組集中放置在裙房屋面，通過送、回風管井送至各層中庭區域。

（2）每層空調送風支管均設置一個變風量閥，回風支管均設置一個定風量閥。

（3）屋頂空調機組均采用變頻控制方式。

2.3本項目豎向變風量空調系統優點

2.3.1空調系統節能效果顯著

（1）空調機組采用自動變新風量系統。在過渡季節和冬天，當室外空氣焓值小于商場內空氣時候，可以通過新風管和回風管上的電動風閥，自動改變新風和回風比例，甚至可以達到使用全新風滿足室內空調要求，不需要主機和水泵運行，省下大量的空調電費。在空調季節，當商場人員較少的時候，可以減少新風量的取入，減少新風能耗。

（2）每層空調送風支管設置變風量閥，閥門可根據所負責樓層的負荷變化，自動調節閥門的開度。屋頂風機根據各個變風量閥門的開度情況，自動調節風機的總送風量，減少風機的能耗。變風量與定風量空調系統的能耗對比分析，變風量系統節能率達到29%以上[1]。

2.3.2空調機組集中放置在裙房屋面，維護管理方便。更可以取消每層空調機房，增加商業的面積，給甲方創造更大的價值。

2.3.3空調系統有效克服中庭上熱下冷現象。

現在很多商場設計成中庭挖空通高，兩邊設計一個個的百貨商鋪，會使公共區間和商鋪的各自空間，形成兩個相對獨立的空間。中空部分由于空氣的自重由高向低流動，出現上熱下冷現象。

本項目靠近屋面的五、六層中庭空調風管風速取4米/秒左右，當靠近屋面的樓層某些時刻室內出現冷負荷比較大，設計空調送風量無法使室內溫濕度參數達到設計值的時候，就把五、六層送風支管上的變風量閥開度加大，同時把一、二層送風支管上的變風量閥開度減小，使五、六層的中庭室內溫濕度參數達到設計值，一、二層不足的冷負荷就由中庭中空部分空氣的自重由高向低流動自然補充。

3 商場中庭變風量空調系統控制方式

本項目中庭豎向變風量空調系統控制方式主要有以下幾個特點：

（1）每層回風口上均設置一個溫度傳感器。用以控制送風管上變風量閥門的開度，回風溫度低于設定溫度時，變風量閥門關小，反之開大。

（2）空調機組新風閥門的開度采用模糊控制方式。物管人員根據商場各個時段人流量不同，制定一個新風閥門開度表，由物管人員每天手動控制方式。

（3）空調機組變頻控制方式。每層的變風量閥開度信號反饋回空調機組控制器，控制器接收到閥門開度信號后與設計時閥門開度情況作對比，自動調節空調機組的頻率，改變整個系統送風量。

4、結束語、

項目在2012年9月份已經竣工開業，中庭空調系統經過1年多時間的運行，空調效果比較好，基本能達到預期的設計效果，甲方比較滿意。但同時發現有幾個不足之處：（1）商業中庭頂層變風量閥全開某些時刻溫度比較高，達不到設計溫度。改進辦法：屋頂天窗增加電動遮陽百葉等外遮陽方式，減少太陽直接輻射得熱量。（2）屋頂風管保溫材料采用普通橡塑保溫，經常日曬雨淋，保溫材料腐蝕和老化比較嚴重。改進辦法：保溫材料采用鋁箔橡塑保溫，可以有效防止腐蝕和老化。

通過以上幾點對項目過程中的總結，希望對以后類似項目的設計有一定的借鑒。

參考文獻：

[1]趙加寧.商場建筑的冷負荷特點及變風量空調系統的應用[J].流體機械，2002-30-10

[2]陸耀慶.實用供熱空調設計手冊第二版[M].北京：中國建筑工業出版社，2008

[3]住房和城鄉建設部工程質量安全監管司，中國建筑標準設計研究院.全國民用建筑工程設計技術措施暖通空調.動力2009版[M].北京：中國計劃出版社，2009

[4]中國人民共和國住房和城鄉建設部，中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局.民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范[M].北京：中國建筑工業出版社，2012