某商業(yè)綜合體暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計

文／吳婷 同濟大學建筑設(shè)計研究院（集團）有限公司 上海 200092

1、工程概況

本項目位于江蘇南京市秦淮區(qū)，卡子門大街東側(cè)，繞城公路北側(cè)，機場四路南側(cè)，夾崗一路西側(cè)，是集商場、餐飲娛樂、辦公、住宅及酒店式公寓為一體的城市綜合開發(fā)項目。項目總建筑面積73503.67m2，商辦部分總建筑面積107421.62m，地上總建筑面積77087.13m2，地下建筑面積30019.03m2，共3 棟單體子項建筑。14 號樓為商業(yè)、辦公，總建筑面積43083.24m2，地上20 層其中1 層～4 層為商業(yè)、餐飲、電影院，建筑高度100m；地下車庫總建筑面積29853.82m2，地下兩層，其中地下一層局部為商業(yè)、超市。根據(jù)本項目不同功能、運行時間及管理方便，超市、電影院分別采用獨立的冷熱源[1]，本文將主要對14 號樓自持商業(yè)部分的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計進行分析。

2、自持商業(yè)空調(diào)冷熱源系統(tǒng)方案與技術(shù)經(jīng)濟分析

2.1 冷熱源配置方案

該項目的室內(nèi)設(shè)計參數(shù)如表1 所示[2]。該項目自持商業(yè)建筑面積為19081.8 m2（建筑面積為扣除車庫、設(shè)備用房外建筑面積），自持商業(yè)空調(diào)總冷負荷為3303.2 kW，空調(diào)熱負荷為1841.8 kW。考慮到真空鍋爐占地面積最小、系統(tǒng)簡單、維護管理要求低等優(yōu)點，熱源采用真空鍋爐。本項目地處夏熱冬冷區(qū)，考慮到本項目的性質(zhì)和特點，該項目無可利用的廢熱、工業(yè)余熱，無城市或區(qū)域熱網(wǎng)，因此做出以下三種可行方案[3]。方案1：離心式冷水機組2 臺+真空熱水鍋爐2 臺；方案2：風冷熱泵機組3 臺；方案3：變制冷劑流量多聯(lián)機組。不同方案主要設(shè)備的部分參數(shù)詳見表2。

表1 室內(nèi)設(shè)計參數(shù)

表2 不同方案主要設(shè)備的部分參數(shù)

2.2 設(shè)備初投資的比較

方案1 和方案2 的空調(diào)末端均采用風機盤管加新風，方案3 的新風采用新風處理機。根據(jù)市場調(diào)研，在考慮土建成本、計費系統(tǒng)、自動控制和管道保溫的情況下[4]，不同方案的初投資情況詳見表3，從表3 中可以看出，方案1 初投資最大，方案3 次之，方案2 最小，其中方案2 和方案3 初投資相差不大。這是因為方案1 不僅需要冷源設(shè)備還需要熱源設(shè)備，另外方案1 增加了冷卻水系統(tǒng)及土建的投資成本。

表3 不同方案的初投資情況（單位：萬元）

2.3 運行費用比較

在計算年運行費用時，85%～100%設(shè)計負荷按照100%設(shè)計負荷計算耗電量，60%～85%設(shè)計負荷按照75%設(shè)計負荷計算耗電量，30%～60%設(shè)計負荷按照50%設(shè)計負荷計算耗電量。根據(jù)負荷計算統(tǒng)計，供冷工況下100%負荷分布天數(shù)為30 天，75%負荷天數(shù)為60 天，50%負荷天數(shù)為60 天，共計150 天；供熱工況下100%負荷分布天數(shù)為25 天，75%負荷天數(shù)為40 天，50%負荷天數(shù)為35 天，共計100 天。各空調(diào)方案運行費用統(tǒng)計見表4所示。從表4 中可以看出，方案2 運行費用最大，方案3 次之，方案1 最小。

表4 不同空調(diào)方案運行費用分析

2.4 空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)分析（見表5）

表5 空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)分析

自持商業(yè)用戶之間的負荷特點和工作時間相同或相似，在空調(diào)冷熱源方案中，空調(diào)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、能力調(diào)節(jié)的靈活性、舒適度及運行費用作為優(yōu)先考慮因素。綜合建筑特點，業(yè)態(tài)管理，投資成本及節(jié)能運行等方面，本項目自持商業(yè)部分的空調(diào)冷熱源采用離心式冷水機組+真空鍋爐。

3、空調(diào)冷熱源設(shè)計

3.1 冷源設(shè)計

該項目選用兩臺高效型離心式電制冷冷水機組，單臺標準工況下的制冷量1758KW，冷水機組放置于地下一層制冷機房內(nèi)。空調(diào)冷凍水供回水溫度7℃/12℃，供回水溫差5℃，冷卻塔進、出水溫度37°C/32°C，冷卻水系統(tǒng)配置2 臺橫流式冷卻塔，兩臺冷卻塔并聯(lián)運行，冷卻塔設(shè)置在14 號樓裙房屋面上。冷卻塔、冷卻水泵、冷凍水泵、冷水機組均采用一一對應(yīng)設(shè)置。冷源部分原理圖如下圖1 所示。

圖1 冷源部分原理圖

3.2 熱源設(shè)計

14 號樓集中商業(yè)空調(diào)熱源采用兩臺燃氣真空熱水鍋爐，單臺機組額定熱負荷930KW，額定熱效率92%，鍋爐設(shè)計供回水溫度為60℃/50℃，供回水溫差10℃，接至地下一層制冷機房分集水器。鍋爐房置于14 號樓裙房屋面，鍋爐房底板為雙層樓板，距離屋頂樓梯間疏散口距離需大于6 米，鍋爐房與貼鄰房間采用防爆墻和現(xiàn)澆樓板隔開，泄爆口面積按不小于鍋爐間占地面積的10%計算。

4、空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)計

空調(diào)水系統(tǒng)為一級泵變頻變流量系統(tǒng)，采用兩管制，壓差旁通控制，水系統(tǒng)采用閉式膨脹罐定壓，水系統(tǒng)設(shè)有全自動智能控制在線加藥保障系統(tǒng)。空調(diào)水系統(tǒng)水平和豎向均采用異程式系統(tǒng)，在每層橫干管接立管處設(shè)置靜態(tài)平衡閥以保證水系統(tǒng)的水力平衡。空調(diào)機組末端采用電動調(diào)節(jié)閥，風機盤管末端采用電動兩通閥（ON/OFF）。

5、空調(diào)風系統(tǒng)設(shè)計

根據(jù)空調(diào)區(qū)的使用時間、使用功能、室內(nèi)參數(shù)要求、空氣潔凈度標準及噪聲標準的要求來劃分系統(tǒng)。商鋪內(nèi)為風機盤管+新風，公區(qū)為薄型吊裝空調(diào)器+新風，氣流組織形式為上送上回。其中一層商業(yè)入口門廳（挑空區(qū)域）空調(diào)風口采用單層柵格風口，氣流組織形式為側(cè)送側(cè)回。新風集中設(shè)置于5F 屋頂，不僅節(jié)省了機房面積，而且減少了每個機房所必須考慮的檢修空間、走道等面積的疊加。多樓層集中送風空調(diào)系統(tǒng)采用的設(shè)備容量一般較大，較之分樓層的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備，大型設(shè)備的運行效率更高。空調(diào)運行設(shè)備數(shù)量少且集中，為日常的運行控制、維護管理提供了許多便利，十分顯著地有利于人力資源和運行成本地節(jié)省。新風空調(diào)箱選用輪轉(zhuǎn)式全熱回收機組，商業(yè)部分按照區(qū)域設(shè)置，機組設(shè)置轉(zhuǎn)輪熱回收段，用回風對新風進行預(yù)處理后再由豎井送至各層空調(diào)機組，從而達到節(jié)能的目的[5]。為平衡風量和保證新風的順利進入，排風量按新風量的80%計算，排風風口設(shè)在公共走道、通廊內(nèi)做集中排風。

6、設(shè)計總結(jié)與思考

6.1 暖通管井設(shè)置

暖通管井設(shè)置的合理性從某一角度上決定了項目的品質(zhì)。商業(yè)建筑暖通管井包括新風井、排風井、排煙井、加壓送風井、空調(diào)水管井、廚房排油煙井等。商業(yè)區(qū)域空調(diào)冷、熱水管道分區(qū)豎向設(shè)置，豎向干管應(yīng)布置于空調(diào)機房或?qū)Ｓ霉艿谰畠?nèi)，專用管道井檢修門需設(shè)于便于檢修的后勤走道等非商業(yè)區(qū)域處，以便于檢修[6]，每組立管至租戶內(nèi)水平服務(wù)半徑不宜大于40 米且不宜穿越中庭。有后勤走道的商業(yè)，管井及管線盡量布置于靠近后勤走道處，或沿樓梯間設(shè)置。無后勤走道的商業(yè)，為保證吊頂標高及日后運行維護便捷，維修及調(diào)整頻率較高的管井及管線（如新風管、冷熱水管）盡量布置在公共區(qū)域。管井布置時應(yīng)同時考慮各管井功能及間距，盡可能地使平面管路路線短，避免交叉。

6.2 避免中庭“煙囪”效應(yīng)

該項目餐飲業(yè)態(tài)占比較大，冬季排油煙補風機不開啟或者補風量達不到原設(shè)計的80%，加劇了公共區(qū)域中庭的“煙囪”效應(yīng)，底層負壓狀態(tài)加劇，室外冷空氣不斷浸入，室內(nèi)實際溫度低于設(shè)計室內(nèi)溫度，舒適度極差。針對上述現(xiàn)象可通過加大對餐飲租戶補風機的監(jiān)管并檢查圍護結(jié)構(gòu)的嚴密性，加強豎向排煙風道出口的封閉，屋頂加裝新風機，中庭與周圍場所之間的吊頂內(nèi)增設(shè)空氣幕等措施來改善[7]。

6.3 末端選型

在項目設(shè)計中，同一規(guī)格的風機盤管，不同水流量對應(yīng)的供回水溫差不一樣，且樣本的室內(nèi)外設(shè)計參數(shù)一般不同于項目設(shè)計室內(nèi)外參數(shù)。因此，為了避免末端選型與機組流量不匹配，末端選型時應(yīng)根據(jù)冷熱源進出水溫度及室內(nèi)外設(shè)計參數(shù)對末端的冷量、熱量進行校核。根據(jù)工程項目經(jīng)驗，當空調(diào)末端以風機盤管為主時，供回水溫差不大于6℃；當空調(diào)末端以冷熱輻射裝置為主時，供回水溫差不大于5℃；當空調(diào)末端以VAV 為主時，供回水溫差不大于7℃；當空調(diào)末端以CAV 為主時，供回水溫差不大于8℃。因此，冷熱源設(shè)計要顧全末端情況，不能盲目追求大溫差。