商業建筑空調系統設計與節能

孫宇

（齊翔建工集團金豐建筑設計有限公司）

摘 要：城市發展對建筑行業產生了許多的積極性影響，由于城市中經濟建設的需要，商業建筑成為城市的建筑業建設的重點對象，而商業建筑與一般的居民建筑存在差異，其建設的重點不同，在商業建筑中為了滿足商業需求，對于空調系統的建設是一個重點，在進行設計時，不僅要保證空調設計的基本需求，同時還要保證空調的環保需求，保證商業建筑內部空調的節能性，本文根據對節能型空調的設計經驗，來分析其設計要點。

關鍵詞：商業建筑；空調系統設計；節能；運行費用

商業建筑是城市建筑的一個重要的類型，主要用于滿足使用主體的商業需要而存在，無論是新型的商業建筑，還是傳統的商業建筑，都在不斷地完善商業建筑的功能，而空調設施幾乎是商業建筑的必備設施，雖然我國空調設計的基本技術不斷完善，但是能夠與商業建筑相適應的空調系統還存在諸多弊端，影響空調的使用效果的同時也為商業建筑帶來了消極的影響，本文根據筆者進行設計商業建筑空調的基本經驗與對空調系統的了解情況，對這種特殊的空調系統進行技術分析，并提出使其節能性更強的措施。

1 選擇空調系統

1.1 依據建設方的需求

在選擇空調系統時，首先需要明確空調建設方的需求，在滿足這個需求的前提之下，制定相對合理的設計方案，同時還要滿足我國對于空調系統的規定。選擇的空調系統需要同時滿足國家規范、建設方的需求以及經濟性三方面的需求，充分實現商業建筑對空調的服務性的要求。

1.2 集中空調系統的選擇

不同類型的商業建筑對空調系統的選擇也存在不同，如果商業建筑的規模為大型或者中型，一般會采取集中型的空調系統，其中組合形式的空調以及薄款吊柜型空調是最為常見的兩種空調機組，這兩個空調機組的差異之處在于是否需要占用商業建筑內部的面積，前者需要，后者并不需要，可以使商業建筑的空間規劃更為合理。

處理占地面積方面的差異性，以上兩種空調機組還有以下不同點：組合式的空調具有較好的換氣功能，能夠使商業建筑的內部環境保持一定的清潔度，其水運行系統構造簡單，可以方便使用過程中的管理以及維護，但是其使用短板在于能以詳細精準地劃分空調的負荷特點，另外其風道斷面處的面積偏大。

吊柜型的空調不僅不需要太多的占地面積，還可以保持較為靈活的布置方法，其節能的功能較強，安裝方法極其簡單，與另一種空調機組不同，其劃分空調負荷的方法比較容易，但是其設計短板在于水運行系統相對復雜，后期的維護以及管理鞏固走開展的難度比較大。

2 商業建筑的空調負荷特點

根據商業建筑內部的空調的具體運行需要來看，一般在夏季由于氣候的原因，空調的運行的時間相對比較長，但是在對其負荷進行計算時，根據客流量來計算負荷比較缺乏精準性，因此在進行空調設計時，設計方需要與建設方通過溝通的方式，來確定計算負荷量的方式，在對冷負荷的基本情況進行分析時，可以清楚地發現，整日冷負荷情況與半日冷負荷情況存在不同，因此可以確定空調承載的冷負荷的情況隨機性相對較大。

商業建筑空調冷負荷在夏季有70%～80%以上的時間，都只計算日客流量冷負荷的60%左右。在商業性建筑空調設計中，冷負荷是取計算日客流量冷負荷，還是取70%～80%以上時間出現的50%計算日客流量冷負荷，在設計過程中，與建設方交換對此問題的意見時認為，如在計算日客流量冷負荷時，因空調效果影響顧客的消費心理，其結果可導致日客流量隨時間的推移成遞減趨勢。在與建設地區其它幾座大中型商場的有關人士交換意見時，均有同感。對商業建筑的冷負荷進行進一步分析，不難發現，隨著對商場計算日客流量取值不同，計算日客流量時的冷負荷與50%日客流量時冷負荷的比值也有不同。就長沙地區的實際情況，結合文獻的報道，建設地區大中型商場計算客流量根據不同地段、不同商場規模，宜按0.8～1.2人/m2取值，在此計算日客流量的條件下，兩種負荷的比值將在60%～75%之間變化。綜合上述分析，可以得出這樣的結論，商業建筑冷負荷的特征就是，在夏季需空調的70%～80%以上的時間里，其冷負荷只有計算冷負荷的60%～75%。

3 劃分空調系統

從對商業建筑負荷特征的分析來看，在定水量的空調系統中，不對空調系統按負荷特性進行合理劃分，是不合理的。假定50%計算日客流量時冷負荷為70%計算日客流量時的冷負荷，那么，在夏季空調時間里，80%的時間內，空調系統都在70%的計算負荷的狀態下運行，由水在管路中的流量特性。

在對空調系統進行劃分時，需要按照建筑自身的冷負荷情況進行劃分，其中要考慮的元素除了商業建筑的建設需要還有其客流量的拜年話，按照冷負荷的基本情況來合理劃分空調的運行系統。

管網的總水頭損失為設計工況的1/2，因而，將導致兩種情況：（1）流量不變，而又要使空調系統按部分負荷狀態運行，將致使制冷機處于部分負荷運行狀況；（2）通過人為的關小閥門，加大系統阻力，以達到部分負荷的運行工況，這將容易產生水擊，引起管路振動，風機盤管因水量的減少，而使其熱交換性能下降。解決這個問題一種可能的途徑是，依據50%計算客流量的冷負荷，設置商場主空調系統（獨立的供回水管路），按兩種客流量冷負荷的差值，設置商場空調副系統（獨立的供回水管路）。主、副系統承擔計算冷負荷的比值按不同工程的負荷計算情況，取值為65%～75%（主系統），35%～25%（副系統），從對商業建筑冷負荷特征的分析來看，這種系統設置方式較為接近商場負荷變化特征。在夏季運行工況下，80%時間內，只須啟動主系統，當出現計算客流量的情況下，主、副系統同時啟動。制冷機、空調水循環泵按照主、副空調系統所各自承擔的冷負荷進行匹配，在實際工程中是很容易實現這種匹配的。在商業建筑中，設置主、副空調系統與最常見的只設1個空調系統（指在同一空調面積內只設1個供回水管路的水系統）相比，有如下長處：（1）符合商業性建筑空調負荷的特征；（2）在兩種負荷狀態下，管路水力工況與設計工況趨于一致；（3）節省能源和運行費用。在80%需用空調的時間內，只須開啟主空調系統所拖動的吊柜式空調機組，節省空調機組運行費用及能源約20%～28%。

結束語

空調設計人員在對商業建筑內部的空調進行設計時，需要注意商業建筑中的空調的運行需求，一般是以建筑內部的顧客流量變化情況而變化的，因此其運行情況具有較強的隨機性。雖然這種變化是隨機，但是仍舊有規律可遵循，設計人員需要抓住空調負荷變化的穩定性，通過建設回水管路的兩個系統以供水管理的各個系統的設置，來對空調長時間運行的耗能問題進行解決，從根本上解決空調設計與實際運行方面的問題。

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