某商業綜合體空調通風系統設計

徐紅星

中國建筑設計咨詢有限公司

1 工程概況

項目位于北京市，總建筑面積63萬m2，地上建筑面積35萬m2，地下建筑面積28萬m2，其中空調建筑面積約33.6萬 m2，屬大型商業綜合體，建筑高度52 m。該項目地下共3層，主要為車庫、自行車庫、設備用房和超市；地上最高13層，主要業態分布為一至四層為商場，五層及六層局部為餐飲，六層及七層局部為影院，七層局部為KTV，C1～C4四座樓和D棟樓四層以上為公寓。具體各子項概況見表1：

表1 各子項目概況

2 工程特點分析

1）總建筑面積比較大，集中制冷機房應設在位于負荷中心附近[1]。

2）本工程無蒸汽需求，集中設一個真空燃氣熱水鍋爐房即可。

3）空調總冷負荷非常大，本工程采用了10 kV電壓冷水機組+380 V電壓冷水機組的大小機組合方式[2-3]。

4）由于空調系統作用半徑很大，且各種業態空調水系統阻力差異也較大，空調水系統采用了二級泵系

統[1-4]。

5）電影院的運營時間及負荷特性與其它業態不同，其空調冷熱水應能滿足可單獨管理的需求。

6）項目建筑體量很大，存在大量內區需常年供冷問題。

7）餐飲區域面積很大且種類繁多，廚房油煙處理和排放是設計難點。

3 空調系統設計

3.1 空調冷熱源設計

本工程除沿街獨立商鋪外，其它商業區空調負荷均由集中制冷機房負擔，機房設在A8樓座地下三層?？照{冷水供回水溫度6/12℃，冷卻水供回水溫度32/37℃。

空調總冷量47260 kW，共設7臺制冷機組。5臺制冷量為7737 kW（2200 RT）的高壓離心式冷機，啟動電壓10 kV；2臺制冷量為4220 kW（1200 RT）的離心式冷機，啟動電壓380 V。

選用高壓離心機組可節省變壓器的投資和運行費用，另由于項目總冷負荷較大，應避免最小制冷機組開機率過低情況發生。

鍋爐房貼臨C3樓地下一層庫房區建設，總供熱量32200 kW，共設5臺真空燃氣鍋爐帶冷凝熱回收裝置，其中4臺鍋爐供熱量為7.0 MW，為空調系統提供60/50℃熱水（其中1臺兼顧為散熱器采暖系統供熱），另1臺鍋爐供熱量4.2 MW，為散熱器采暖系統提供75/50℃熱水。鍋爐煙囪沿C3樓敷設至屋頂排放。

由于北京地區對熱水鍋爐房總供熱量和單臺供熱量均有限制，所以鍋爐房審批應提前做相應咨詢工作，同時其燃氣使用也應事前征求燃氣集團意見。

鍋爐房位置選址主要遵守鍋爐房設計規范要求[1]，當從運行節能等角度出發希望機房設在負荷中心的原則與消防安全的設置原則發生沖突時，首先應遵循生命安全第一的原則進行設計，同時再兼顧節能和方便管理等設計原則。

冬季內區冷源由冷卻塔提供一次冷水[3]，經板式換熱器進行熱交換后為內區提供二次空調冷水。冷卻塔冬季運行時應做好集水盤和室外冷卻水管的防凍措施。

3.2 空調水系統

由于空調水系統作用半徑較大，且各種業態空調末端系統的使用功能、使用時間、服務區域和水系統阻力均不同，故采用了二級泵空調水系統。

空調水系統一級泵定頻運行，二級泵變頻運行。一級泵水系統回路與二級泵水系統回路之間設置盈虧連通管?？照{水一級泵與制冷機一一對應，二級泵空調水系統根據各商業區特點劃分為四個環路，每個環路設一組變頻水泵，一用一備。

空調水系統根據商業內、外區分別設置，并采用異程兩管制形式，內、外區水系統通過制冷機房內閥門實現不同季節冷熱水源的切換。

二級泵空調水系統四個環路的內、外區風機盤管水管和空調機組水管分別從分集水器上接出，且在集水器各環路上設置靜態平衡閥，并根據業態需求在分水器供水管路上設置熱計量裝置。

制冷機房位置和二級泵空調水系統分區見圖1。

圖1 制冷機房位置和二級泵空調水系統分區示意圖

電影院部分除制冷機房單獨為其設置一路空調水管外，屋頂另預留一套風冷熱泵機組，熱源處并為影院預留一路空調熱水管路。

由于C系列樓座和D棟樓四層以上均為小隔間公寓，建設方要求采用散熱器采暖加分體式空調形式，此部分系統不再贅述。

3.3 空調風系統

空調風系統設計原則：豎向分層、橫向按防火分區設置空調系統，主要空調區域房間均按微正壓設計。

超市、百貨和主力店等業態功能確定的大空間均采用全空氣雙風機空調系統；精品店、小商鋪、KTV及各業態未確定的區域采用風機盤管加新風系統，新風機組帶熱回收功能段。

影院每個影廳單獨設置一臺空調機組，氣流組織為上送上回，但風口均需與熒幕保持一定距離，避免氣流吹動電影屏幕?？照{機房均內貼吸聲材料，并采用防火隔聲門，送、回風管路至少設置兩節消聲器。級別較高院線空調機房樓板建議采用浮筑樓板隔聲技術。

4 通風系統

通風系統（包括空調風系統）主要按“內庭進氣，外圍排氣”和“內區排氣高空排放”的兩個原則結合進行設計。

各商業樓座分別對空調通風系統進行全樓氣體平衡計算，通過控制中庭屋頂排風機臺數，使其內部維持微正壓狀態。沒有中庭的商業，通過設排風豎井實現全樓的氣體平衡。

廚房油煙處理和排放一直是商業綜合體的一個難點，本工程廚房油煙排放主要采用“就地處理兩級排放”的原則，主要是指：

1）每個廚房內設油煙凈化處理設備，油煙處理到滿足衛生防疫標準后在再排至主管道，即為就地處理。

2）每個廚房設排油煙風機，把處理過的油煙排向一根或若干根油煙母管，并在母管頂部設置排風機，即為兩級排放。如條件許可屋頂排風機前端可再設一級油煙處理設備。

“就地處理兩級排放”技術上要求油煙母管內為負壓，屋頂排風機風壓主要負擔母管壓力損失，且保證母管內部為負壓，否則會因各排油煙支管系統風壓不同，引起油煙互相串味兒問題。這要求設計時需對各油煙支路及母管的風量風壓關系進行分析和計算。

排油煙管道盡量避免穿越防火分區，如不能避免則不能再兼其它防火分區的排油煙，同時油煙管道應設置防火閥和防火包覆。

5 空調自控系統

空調和通風系統采用直接數字式監控系統，即DDC。它由中央電腦及終端設備加上若干個DDC控制盤組成，在空調控制中心能顯示打印出空調、通風、制冷等各系統設備運行狀態及主要運行參數，并進行集中遠距離程序控制，并納入樓宇自控系統（BAS）。在DDC系統之下，冷水機組的控制可實現單獨控制。

5.1 空調冷源系統

空調自控系統的冷水機組，鍋爐，水泵，冷卻塔，空調機組，新風機組，通風機，空調系統的各種風機、電機、電動風閥、電動水閥等均納入空調能源管理系統，并作為樓宇自控系統一個子系統接入。

制冷機房主要設備啟停控制順序為：冷水電動閥及冷水循環泵—冷卻塔風機—冷卻水電動閥及冷卻水循環泵—冷水機組。停機順序與之相反。

5.2 空調末端

空調機組和新風機組與房間溫度聯鎖控制，通過調節空調送、回風管上電動風閥、冷（熱）水管上電動二通調節閥以及風機頻率等方式，可設定多運行工況模式。

新風機組和空調機組加濕通過房間內外空氣的相對濕度差來控制調節加濕量。

冬季空調機組和新風機組停機時，電動二通水閥保留5%的開度，且在表冷器之后設防凍溫度監控，防止表冷器凍裂。

風機盤管除室內設三速開關外，回水管上還應設置電動兩通閥，由室內溫控器控制其啟閉。風機盤管不納入空調自控系統。

樓宇自控系統可實現對整個綜合體的能源優化集中管理，達到節約能源，降低管理費用，提高管理可靠性以及管理制度的規范性。

6 空調系統節能措施

1）通過合理劃分二級泵空調水系統，使各部分二級泵水系統更加適應空調負荷變化，達到節能目的。

2）提高空調冷水供回水溫差，減小流量，從而降低空調水系統的輸送電耗。

3）通過調節空調機組新、回風管上電動風閥，控制新風比例或通過全新風模式運行，來消除室內余熱。

4）內區過渡季或冬季盡量通過加大新風量來消除余熱，當新風不能滿足消除余熱時，再開啟空調水路上的電動閥，通過向內區供冷水進行降溫。

5）外區新風系統采用帶熱回收裝置的新風機組（熱回收裝置帶旁通閥），利用排風對新風進行預熱，當室內外溫差較小時開啟旁通閥，實現節能目的。

6）由于建筑體量很大，內區余熱也很大，充分合理利用冷卻塔和室外新風等天然冷源供冷，對項目每年節省的運行費用很可觀。

7）制冷機訂貨階段，考慮建設方前期資金因素和商業運行需要一定時間培養期等問題，給出建設方前期可暫時少安裝大小冷機各一臺及對應水泵的方案，待商業運行達到一定飽和度時，再安裝相應設備來滿足負荷的要求。此方案得到建設方認可。

7 總結

項目設計工作一直處于邊設計邊修改狀態，這導致在設計過程中難免會有些遺憾和不足之處，主要有以下三方面：1）初步設計階段主力店部分空調系統是采用部分冰蓄冷供冷方式，且方案階段已通過專家評審和建設方認可，但施工圖階段由于運營管理的調整和投資限制等原因，最終建設方取消了冰蓄冷空調形式，這點個人覺得有些遺憾。2）餐飲區排油煙系統的整體規劃設計介入相對較晚，導致個別油煙管路較長，且屋面的出風口與樓下取風百葉高度距離不夠遠。3）個別空調機房位置選擇不理想且機組安裝緊張，不方便檢修。

對于商業綜合體項目，暖通設計應從建筑方案階段就要介入，并及時與建筑專業密切溝通，隨時掌握項目變化信息，并對暖通空調方案進行修正，才能盡量避免出現方案方面的遺憾，也給后續設計工作打下良好基礎。上述即為針對本工程案例的暖通空調系統設計介紹和總結，希望能給暖通同仁以后的設計工作提供參考。