某大型商業建筑暖通空調節能優化設計

孟偉茂

上海安悅節能技術有限公司

某大型商業建筑暖通空調節能優化設計

孟偉茂

上海安悅節能技術有限公司

本文著重介紹了一個大型的商業建筑的暖通空調節能設計。本項目采用了定變結合的冷源配置方式，熱源采用熱回收型真空熱水鍋爐，空調系統采用了分層空調和普通的散流器送風相結合，通風系統也綜合考慮人防、建筑等因素，合理設計排風再利用，水系統采用分區兩管制，兼顧節能和運行調節的方便性。

定變結合 免費冷源 熱回收油煙凈化機組系統分層空調分區兩管制

1　基礎資料

1.1室外計算參數

采用《民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范》（GB 50736-2012）中4.1條附錄A中參數，詳見表1[1]。

表1　室外空氣計算參數

1.2室內設計參數

室內設計參數主要是室內溫度和新風量的選擇。室內溫度需保證人的舒適性，新風量需保證衛生和節能兩方面的要求，且新風量與人員密度具有很大相關性，人員密度除了業主提出的特殊要求外，基本根據經驗值確定。具體采用的參數如表2[2]。

表2　室內空氣設計參數

2　適合商業建筑的冷熱源選配

2.1負荷計算

負荷計算常用的方法有諧波反應法和冷負荷系數法，隨著計算機技術的發展，計算逐時空調負荷采用的多為計算機軟件法，其具有計算精準、使用方便快捷、修改容易、輸出數據直觀等特點[3]。本工程面積較大，使用華電源作為本次負荷計算的軟件，最終計算總冷負荷為13360.12kW，總熱負荷為6556.18kW。

2.2冷源選配

商業建筑的常規冷源為螺桿和離心機冷水制冷機組。本建筑的商業部分為B1商業和餐飲，1F～8F為商業（包括大型主力店和小型零售商店）和餐飲以及影院，餐飲面積也較大。負荷的特點是總的負荷量大，且一天之中負荷相對穩定，并且商業建筑對系統的穩定性要求較高。根據所計算的結果及項目節能方面要求，采用定變結合制冷機配置方案。三臺3350kW的定頻離心機組，一臺3350kW的變頻冷水機。

按照此種配置方式四臺同等大小的機器可免去備品備件型號不一致導致的運行維護復雜問題。其中一臺采用變頻式水冷冷水機組，在春秋季冷負荷不大的情況下采用單臺變頻冷水機組制冷，根據實際冷負荷情況實時調整冷水機組的輸出功率，達到節能目。

水冷機組具有效率高、系統穩定性高的特點，并且四臺大的設備可以保證其中一臺不能正常運行的情況下，其他冷水機組仍然能滿足80%以上的冷量需求。

大型商業建筑的另一特點是：外區和內區對冷熱的需求往往不均衡。冬季工況下，部分內區的房間仍舊對冷量有需求，考慮到項目中已配置了冷卻塔，對該部分區域供冷采取由板式水-水換熱器及冷卻塔組合的“免費冷源”方案；當冷卻塔提供的冷卻水溫低于9℃時，經板式水-水換熱器的冷水作冷源使用，滿足該部分區域空調制冷需要。免費制冷總冷量按總冷負荷的10%考慮，約為1300kW。這樣就既保證了建筑內區冬季需求的冷量得到滿足，也起到了節能的效果。

2.3熱源配置

商業建筑的熱源也需要穩定性較高，且地處鬧市區，無埋管地區，運行時間段內負荷穩定且較大，因此應該選用產熱穩定的熱水鍋爐，為了保證能源的清潔要求采用燃氣作為燃料來源。同時，為了滿足節能的要求，采用熱回收型燃氣真空熱水鍋爐。

燃氣真空熱水鍋爐負壓運行，安全可靠，省去每年的年檢費用及專門的鍋爐房操作人員；鍋爐熱效率高，節能環保。熱回收型燃氣真空熱水鍋爐在其煙道尾部加設了煙氣冷凝余熱器，使排煙溫度降至煙氣露點溫度以下，利用煙氣中水蒸氣的潛熱來提高鍋爐熱效率，可提高鍋爐熱效率6.6%，對鍋爐節能具有很重要的意義[4]。

本工程熱源采用燃氣真空熱水鍋爐。鍋爐房設在地下一層；每臺鍋爐額定產熱量為2100kW，共3臺，總產熱量共6300kW，設置兩臺板式水－水熱交換器，每臺的換熱能力為3300kW，作為空調熱源?？照{熱水的供、回水溫度為60～50℃。

3　分區兩管制系統

為了滿足現行節能規范的要求，本項目的輸配效率也做出了相應的優化，盡可能減少管路的長度，實在有困難的地方均采用適當放大管徑的方法。同時，為了兼顧內外區同時制冷和制熱的問題，水系統采用切換兩管制，異程式系統。主機房分水器分為四組立管，分別供應B1商業內區、B1～8F商業北部外區、B1～8F商業南部外區、1F～8F內區。為了使水系統流量分配均勻，在有利的支路采用靜態平衡閥，調節各支路壓力。

4　分層空調和散流器送風綜合利用

風系統設計在室內設計中相當關鍵，末端空調設備的設計和換熱情況會影響整個房間和建筑的空調效果。商業區域的末端空調系統可以選擇組合式空調箱和風機盤管以及薄吊式空調器。空調箱和風機盤管的設計相對簡單，但是空調箱需要專門的空調機房，對建筑的防火分區更為敏感，并且商業建筑的吊頂存在噴淋管、冷凍水供回水管、電纜橋架、暖通排煙風管等，空調箱＋風管設計上不夠靈活。風機盤管因為壓頭過低不是特別適用于層高較大的大型商業建筑，因此主要采用了薄吊式空調器+新風系統的方式。各區域按照冷負荷和濕負荷進行選型，并校核冬季冷負荷。

同時由于本項目中有許多中庭空間，對于高大空間，采用常規的空調形式既浪費能源也不能達到很好的空調效果。因此本項目設置了分層空調系統，在中庭底層的口部采用噴口進行送風。這樣既能保證舒適性又能滿足制冷制熱的需求。

5　通風系統的排風再利用

房間內的新風量主要由該區域的人員數量來確定，大空間商業由于人員集中、面積較大，該區域的新風量較大，為了保證氣流的通暢、新風可以順利送入室內，大空間的商業需要進行部分排風設計，本項目中經過綜合考慮確定排風量為新風量的70%。

由于夏季室內的排風具有較低的溫度，直接排出室外勢必會造成冷量的浪費。而位于地下的變配電間通常需要進行通風以保證電氣設備的正常運行。本項目中考慮將商業的排風做為地下室變配電間的補風（詳見圖1），既解決了商業排風的熱回收問題，同時變配電間也有較冷的空氣送入，保證了變配電間的溫度。這樣設計的難點在于風量的平衡和風井的綜合布置。此做法還需注意排風系統不可橫向跨過防火分區，否則易造成火災隱患。

圖1　商鋪和變配電室通風示意圖

6　項目難點和亮點分析

1）冷熱源的選配。經過共同討論冷源采用定變結合的形式，熱源采用熱回收型燃氣真空熱水鍋爐，確保運行節能和維護方便。

2）節能和運行效果兼顧。采用免費冷源——利用冷卻塔+板換作為冬季冷量來源，解決冬季內區的供冷問題。普通的大空間商業需進行排風設計，在本項目中采用商業的排風做為地下室變配電間的補風。既解決了商業排風的熱回收問題，同時變配電間也有較冷的空氣送入，保證了變配電間的溫度。

3）分層空調、分區兩管制等綜合應用。每個項目均有自己的特點，設計師應該根據所學知識及所積累的經驗為每個項目量身定做合適的空調系統。分層空調，油煙凈化，中庭排煙，分區兩管制的處理都為項目的正常運行和優化做出了貢獻。

7　結語

商業項目由于體量大功能復雜，暖通設計的難度也較大，需要考慮的方面較多。要做好此類項目需要綜合考慮。本項目暖通空調設計相對于其他建筑更加復雜，無論是從冷熱源配置、設計的參數、空調水系統、空調風系統、通風系統、排煙系統等均做了探究，為了兼顧節能和運行調節的方便性，也做了多方比較?，F將該項目做上述總結希望對以后的同類建筑的暖通空調系統設計有所幫助。

[1]馬最良.民用建筑空調設計[M].北京:化學工業出版社,2003

[2]陸耀慶.實用供熱空調設計手冊[M].北京:中國建筑工業出版社，2007

[3]嚴啟森.空調調節用制冷技術[M].北京:中國建筑工業出版社, 2004

[4]張志紅.燃氣型真空熱水鍋爐熱效率研究[D].天津:天津大學, 2005

Optimization Design of HVAC Energy-saving for a Large Commercial Building

MENG Wei-mao
Shanghai Anyoee Energy-saving Technology Co.,Ltd.

This paper introduces energy-saving HVAC design for a large commercial building,which applys cold source with regular and frequency conversion configuration mode,vacuum hot water boiler with heat recovery,stratified air conditioning,ventilation system considering the factors such as air defense,construction,reasonable design of exhaust recycling,and partition two control water system considering both energy saving and convenient adjustment operation.

regular and frequency conversion configuration,free cold source,heat recovery,fume purification unit system,stratified air conditioning,zoned two-pipe system

1003-0344（2015）06-098-3

2014-6-24

孟偉茂（1983～），男，本科，助工；上海市上海安悅節能技術有限公司（200083）；E-mail:asdymeng@126.com