深圳某大型倉儲會員制超市暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

張 燕 （中國航空國際建設(shè)投資有限公司深圳分公司，廣東 深圳 518000）

近年來，隨著大型倉儲會員制超市的走紅，不少實(shí)體零售商超開始往倉儲會員制超市轉(zhuǎn)型，國內(nèi)倉儲會員制超市迎來井噴態(tài)勢[1]。暖通空調(diào)系統(tǒng)作為商業(yè)建筑中的耗能大戶，在我國“2030 年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，2060 年前實(shí)現(xiàn)碳中和”目標(biāo)的推動下對其進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)具有重要意義。

本文將從滿足使用方需求的角度，以節(jié)能設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，對深圳某倉儲會員制超市的暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)，為今后同類項(xiàng)目的設(shè)計(jì)及優(yōu)化提供參考。

1 項(xiàng)目概況

設(shè)計(jì)項(xiàng)目位于廣東省深圳市前海合作區(qū)，占地面積約2.7萬m2，總建筑面積約6.2 萬m2，功能區(qū)域主要包括倉儲會員制超市、外租商業(yè)區(qū)、車庫和配套用房等。項(xiàng)目地下共1 層，主要包括制冷機(jī)房、消防水泵房和生活水泵房；地上共3層，其中1層南側(cè)和2層為倉儲會員制超市，1 層夾層北側(cè)區(qū)域?yàn)橥庾馍虡I(yè)區(qū)，1層北側(cè)、3 層和屋面為車庫區(qū)；其余區(qū)域主要為設(shè)備用房和公共配套用房。

2 空調(diào)系統(tǒng)

廣東省深圳市位于我國華南地區(qū)，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，熱工分區(qū)為夏熱冬暖B 區(qū)。根據(jù)《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50176-2016）[2]，夏熱冬暖B 區(qū)的設(shè)計(jì)要求為“應(yīng)滿足隔熱設(shè)計(jì)要求，可不考慮保溫設(shè)計(jì)，強(qiáng)調(diào)自然通風(fēng)、遮陽設(shè)計(jì)”，結(jié)合《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50736-2012）[3]和使用方需求，該項(xiàng)目未設(shè)置供暖系統(tǒng)，僅進(jìn)行空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)?？照{(diào)形式采用集中式空調(diào)系統(tǒng)，主要由冷源系統(tǒng)、輸配系統(tǒng)及末端系統(tǒng)組成。

圖1 冷源系統(tǒng)原理圖

2.1 冷源系統(tǒng)

超市的空調(diào)冷負(fù)荷與室外氣候條件、室內(nèi)人員數(shù)量息息相關(guān)。曹婷[4]對南京某超市的客流量進(jìn)行了研究，結(jié)果表明超市在工作日的客流量約為雙休日的80%，最大人員密度約為雙休日的50%，客流量高峰時間二者亦存在明顯差異。

采用負(fù)荷計(jì)算軟件對該項(xiàng)目空調(diào)區(qū)域的夏季逐時冷負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算，得出夏季最大冷負(fù)荷時刻的總冷負(fù)荷為3625kW?？紤]到夏季空調(diào)冷負(fù)荷的逐時變化，為實(shí)現(xiàn)設(shè)備按時、按需調(diào)節(jié)，節(jié)約能源，項(xiàng)目選擇配置了2 臺1934kW的變頻離心式冷水機(jī)組，冷水機(jī)組滿足《建筑節(jié)能與可再生能源利用通用規(guī)范》（GB 55015-2021）[5]中對冷機(jī)性能系數(shù)（COP）和綜合部分負(fù)荷性能系數(shù)（IPLV）的要求。結(jié)合使用方需求，冷水機(jī)組不考慮設(shè)置備用。

2.2 輸配系統(tǒng)

該項(xiàng)目輸配系統(tǒng)包括冷凍水系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)和冷凝水系統(tǒng)，其中冷凝水系統(tǒng)由給排水專業(yè)負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)，暖通專業(yè)僅預(yù)留管道接口。

冷凍水系統(tǒng)是將冷水機(jī)組制備的低溫冷凍水通過冷凍水供水管輸送至末端空氣處理設(shè)備，與室內(nèi)空氣完成熱交換后再通過冷凍水回水管回到冷水機(jī)組進(jìn)入下一次循環(huán)。冷凍水循環(huán)系統(tǒng)主要包含冷水機(jī)組、冷凍水泵、末端空氣處理設(shè)備、管道及附件等，其中冷凍水泵為該循環(huán)的運(yùn)行提供動力。為減少初投資、節(jié)約能源，同時滿足《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50189-2015）[6]中對空調(diào)冷水系統(tǒng)耗電輸冷比（ECR-a）的要求，該項(xiàng)目將制冷機(jī)房設(shè)置在地塊東側(cè)偏中間位置的地下一層，冷凍水系統(tǒng)采用一次泵變流量、閉式循環(huán)雙管制、異程式系統(tǒng)，設(shè)計(jì)供回水溫度為7/12℃。根據(jù)冷水機(jī)組選型結(jié)果和使用方職責(zé)清單，該項(xiàng)目在制冷機(jī)房內(nèi)設(shè)置了3臺流量為370m3/h 的變頻式冷凍水泵(兩用一備)。為防止空調(diào)冷凍水系統(tǒng)中的水倒空、汽化，項(xiàng)目設(shè)置膨脹水箱進(jìn)行定壓，同時對進(jìn)入膨脹水箱的自來水進(jìn)行軟化處理以滿足冷凍水的補(bǔ)水需求，膨脹水箱設(shè)置于屋面并高出系統(tǒng)最高點(diǎn)1.5m以上。

設(shè)置冷卻水系統(tǒng)的目的是為了將冷凍水系統(tǒng)從空調(diào)區(qū)域內(nèi)吸取的熱量和消耗的功率釋放到環(huán)境中去[7]。該項(xiàng)目采用機(jī)械通風(fēng)冷卻塔循環(huán)系統(tǒng)，包含的主要設(shè)備有冷水機(jī)組、冷卻水泵、冷卻塔、管道及附件等。根據(jù)冷水機(jī)組選型結(jié)果和使用方職責(zé)清單，該項(xiàng)目在制冷機(jī)房內(nèi)設(shè)置了3 臺流量為440m3/h 的變頻式冷卻水泵(兩用一備)，在屋面設(shè)置了3 臺流量為350m3/h 的變頻式冷卻塔，冷卻水設(shè)計(jì)供回水溫度為32/37℃。

冷水機(jī)組、冷卻水泵和冷卻塔的設(shè)備選型滿足《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50189-2015）[6]中對空調(diào)系統(tǒng)電冷源綜合制冷性能系數(shù)（SCOP）的要求。

2.3 末端系統(tǒng)

根據(jù)使用方需求，超市賣場區(qū)域采用一次回風(fēng)全空氣空調(diào)系統(tǒng)，變風(fēng)量運(yùn)行，機(jī)組選用落地式空調(diào)處理機(jī)組。由負(fù)荷計(jì)算結(jié)果和室內(nèi)氣流組織狀況，該項(xiàng)目超市區(qū)域共設(shè)置14 臺送風(fēng)量為30000 m3/h 的變頻組合式空調(diào)機(jī)組，其中超市一層2 臺、超市二層12 臺。變頻組合式空調(diào)機(jī)組的功能段包括混合段、板式初效過濾段、電子空氣凈化器段、盤管段和風(fēng)機(jī)段。同時，該項(xiàng)目在建筑屋面設(shè)置14 臺24000m3/h 的排風(fēng)風(fēng)機(jī)，用于過渡季采用全新風(fēng)運(yùn)行時的空調(diào)排風(fēng)。

超市區(qū)域內(nèi)的辦公區(qū)、衛(wèi)生間等小空間采用了風(fēng)機(jī)盤管或吊頂式風(fēng)柜加獨(dú)立新風(fēng)系統(tǒng)，新風(fēng)由室外引入吊頂式新風(fēng)機(jī)組，經(jīng)處理后送入服務(wù)區(qū)域。

2.4 控制系統(tǒng)

該項(xiàng)目冷源、輸配系統(tǒng)及末端設(shè)備均采用變頻控制技術(shù)。

冷機(jī)采用變頻離心式冷水機(jī)組，設(shè)置機(jī)組群控方式，采用冷量來控制冷水機(jī)組及其對應(yīng)的水泵、冷卻塔的運(yùn)行臺數(shù)，控制系統(tǒng)與冷水機(jī)組自帶的控制單元建立通信連接。變頻冷凍水泵根據(jù)使用區(qū)域空調(diào)負(fù)荷的變化調(diào)節(jié)冷凍水流量，分集水器之間設(shè)壓差旁通裝置；變頻冷卻水泵根據(jù)空調(diào)負(fù)荷變化控制冷卻水流量，冷卻水供回水管間設(shè)電動旁通調(diào)節(jié)閥；變頻冷卻塔根據(jù)冷卻水回水溫度控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。

組合式空調(diào)機(jī)組采用變風(fēng)量機(jī)組，新風(fēng)管和回風(fēng)管設(shè)置電動比例積分調(diào)節(jié)閥控制新風(fēng)、回風(fēng)比例。該項(xiàng)目在空調(diào)季采用最小新風(fēng)量運(yùn)行，過渡季則按全新風(fēng)運(yùn)行，另外機(jī)組回風(fēng)管設(shè)置了CO2濃度探測器，用于調(diào)節(jié)空調(diào)季的新風(fēng)量。機(jī)組冷凍水回水管上設(shè)置了電動比例積分調(diào)節(jié)閥，由房間溫度或回風(fēng)溫度控制通過盤管的水量。

3 通風(fēng)及防排煙系統(tǒng)

3.1 防煙系統(tǒng)

該項(xiàng)目樓梯間包括封閉樓梯間和敞開樓梯間。按照《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 51251-2017）[8]和《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB 50016-2014）（2018年版）[9]，封閉樓梯間采用自然通風(fēng)系統(tǒng)，在最高位置設(shè)置了面積不小于1.0m2的可開啟外窗或開口。當(dāng)其建筑高度大于10m 時，在樓梯間的外墻上每5 層內(nèi)設(shè)置總面積不小于2.0m2的可開啟外窗或開口，且布置間隔不大于3 層；敞開樓梯間無需設(shè)置防煙設(shè)施。

3.2 排煙系統(tǒng)

該項(xiàng)目超市區(qū)域?yàn)楦叽罂臻g，1 層層高為9.3m，主要功能包括分揀區(qū)、后勤辦公和中轉(zhuǎn)倉庫，其中后勤辦公為房中房，層高3m；2 層層高為9.0m，主要功能為超市賣場。按照《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 51251-2017）[8]對設(shè)置排煙系統(tǒng)的場所進(jìn)行防煙分區(qū)劃分，采用擋煙垂壁或隔墻進(jìn)行分隔，各防煙分區(qū)最大允許面積及長邊最大允許長度滿足相關(guān)規(guī)范要求。

超市一層采用機(jī)械排煙、自然補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)，二層采用機(jī)械排煙、機(jī)械補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)，一、二層排煙系統(tǒng)豎向共用，排煙風(fēng)機(jī)設(shè)置于屋面排煙機(jī)房內(nèi)，一層采用疏散外門進(jìn)行自然補(bǔ)風(fēng)，二層設(shè)置消防補(bǔ)風(fēng)機(jī)進(jìn)行機(jī)械補(bǔ)風(fēng)，消防補(bǔ)風(fēng)機(jī)設(shè)置于超市二層，與空調(diào)機(jī)組共用機(jī)房。

根據(jù)防煙分區(qū)排煙量和單個排煙口的最大允許排煙量計(jì)算，高大空間每個防煙分區(qū)設(shè)置兩臺74000m3/h的排煙風(fēng)機(jī)和12 個排煙口，設(shè)置一臺74000m3/h的補(bǔ)風(fēng)風(fēng)機(jī)和1 個補(bǔ)風(fēng)口，補(bǔ)風(fēng)口設(shè)置在儲煙倉下沿以下，且距排煙口的水平距離不小于5m。

3.3 通風(fēng)系統(tǒng)

后勤辦公區(qū)、復(fù)印機(jī)區(qū)域設(shè)置機(jī)械排風(fēng)、自然補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)；垃圾房設(shè)置機(jī)械排風(fēng)、自然補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)（一用一備）；充電間采用氣體滅火，設(shè)置氣體滅火災(zāi)后排風(fēng)系統(tǒng)，災(zāi)后排風(fēng)系統(tǒng)與平時排風(fēng)系統(tǒng)合用，自然補(bǔ)風(fēng)，排風(fēng)風(fēng)機(jī)采用防爆風(fēng)機(jī)；衛(wèi)生間設(shè)置機(jī)械排風(fēng)、自然補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)。

4 管線綜合

該項(xiàng)目為倉儲會員制超市，因貨架擺放需求，業(yè)主對建筑凈空高度要求較高，施工方需保證項(xiàng)目完工后的燈底及管線底凈高不低于7.15m。但設(shè)計(jì)院出圖成果為CAD 二維施工圖，這種方式不能很好的體現(xiàn)出各類管線的豎向位置及項(xiàng)目完工后的建筑凈空高度，因此為滿足業(yè)主方使用需求和指導(dǎo)施工，設(shè)計(jì)人員對超市賣場區(qū)域進(jìn)行了機(jī)電管線綜合應(yīng)用。

超市賣場區(qū)域不設(shè)置吊頂，建筑一層層高9.3m，二層層高9.0m，賣場內(nèi)的機(jī)電管線主要有給排水管、消火栓管、噴淋管、排煙風(fēng)管、空調(diào)送回風(fēng)管、空調(diào)水管、強(qiáng)弱電線槽及通訊管線。其中暖通管線所占空間最大，對建筑凈高影響最多，為滿足使用需求，設(shè)計(jì)人員在方案階段對空調(diào)風(fēng)管主管和排煙風(fēng)管主管位置進(jìn)行了間隔布置，要求空調(diào)風(fēng)管主管和排煙風(fēng)管主管在水平上無交叉及重疊，當(dāng)任一風(fēng)管支管與其他風(fēng)管主管交叉時，將交叉位置布置在梁空內(nèi)，并將支管進(jìn)行翻彎處理。將給排水、消火栓、噴淋主管和強(qiáng)弱電主線槽與暖通風(fēng)管主管平行布置，避免重疊安裝。

通過對超市賣場區(qū)域進(jìn)行機(jī)電管線綜合應(yīng)用，項(xiàng)目完工后的管線底凈高可控制在7.15m 以上，能夠滿足業(yè)主方的使用需求。

5 結(jié)語

該項(xiàng)目為倉儲會員制超市，為達(dá)到節(jié)能減排的目的，空調(diào)設(shè)備均采用了變頻控制技術(shù)，為后期的節(jié)能運(yùn)行創(chuàng)造了必要條件。