超高层商业综合体暖通设计探讨

【摘要】超高层商业综合体通常集中了办公、百货、零售、超市、餐饮、娱乐等多种商业形态,是综合性的商业体。其暖通设计也与常规建筑不同,本文以超高层商业综合体暖通设计为研究对象，对大型商业综合体暖通设计别要注意的问题进行了分析。

【关键词】超高层商业综合体；暖通设计；问题

【 abstract 】 super-tall commercial complex usually focused on the retail, office, department stores, supermarkets, restaurants, entertainment and so on many kinds of business form, is a comprehensive business body. The hvac design also traditional building and different, in this paper the commercial complex hvac design for super-high hotels.based research object, large commercial complex hvac design special attention should be paid to the problem is analyzed.

【 key words 】 super-tall commercial complex; Hvac design; question

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

引言

随着人们生活水平的不断提高,国外流行的商业形式逐渐进入中国。这些购物中心的面积都相对较大,它集中了多种商业形态,是综合性的商业体。在人们越来越注重环境舒适性享受的今天，这种商业综合体的后期运行和维护显得尤为重要，暖通工程设计便是其中之一。笔者从参与设计的外滩中信城暖通系统设计的原则出发,对超高层商业综合体暖通设计进行了简要探讨。

一、超高层商业综合体暖通设计须遵循的原则

（一）经济性原则

经济性是目前暖通设计考虑最多的一个问题。在进行各项工程建设时，经济投入是决定工程建设能否顺利开展的关键因素。在进行设计之前，应针对工程建设作出详细的工程预算分析。如果在进行超高层商业综合体暖通设计施工时，忽视了经济性原则的存在，工程很可能会因资金问题而难以开展，甚至出现中途停建的状况。在考虑经济性原则时，不仅要考虑初期投资、运行费用以及设备的使用寿命，还要合理配置空调主机容量，选择合理的冷热源系统和设备管道配置。

（二）合理性原则

在坚持经济性原则的前提下，选择适合项目的暖通方案尤为重要。俗话说得好：系统没有对错，只有合理与否。笔者认为系统的合理性得从是否符合项目定位，是否便于安装施工，是否利于维护管理这三方面着重考虑。当然近几年，温室效应、大气污染等问题得到大家越来越多的关注，因此我们在进行超高层商业综合体暖通设计时也应考虑节能减排、绿色环保等相关内容。

二、超高层商业综合体暖通设计（以外滩中信城为例）

项目概要：外滩中信城新建塔楼为一座超高层商业综合体，建筑规模地上47层，屋顶层1层，总建筑高度为208米。建筑面积地上为87,475平方米。地下部分为停车库和设备机房物业管理用房，主楼为出租办公区，16层、27层、38层为避难设备层。裙房地下一层至地面四层为商业部分。

（一）冷热源系统的设计

在进行外滩中信城暖通设计时，对各种不同的空调方案进行了比较和分析后，冷热源采用维修管理简便的电气离心式冷冻机与直燃式溴化锂冷温水机组相结合的多能源方式。冷冻机、溴化锂冷温水机组的运行台数根据空调负荷进行控制；并且冷水和热水均采用节能的大温差和二次泵方式。项目全年有使用冷水的需求，主要配管采用热水和冷水的4管制方式，满足用户全年的冷负荷要求。为了有效的控制及降低空调机器设备的投资成本和提高系统的可靠性，冷水和温水在纵向分低区(地下三层-15层)和高区(17-47层)二个系统，使其各系统空调端末机器设备的工作压力均小于1.6MPa。从而提高系统的安全性同时又可使用相对廉价的标准品机器、以节省投资。

冷房和暖房单位面积负荷分别按逐时计算，以空调面积为120000m2计算冷负荷，冷房负荷：13200kw，选用机器容量：溴化锂机组为3520KWX2台，电动离心式冷冻机2816KWX2台,螺杆式机组1408KW，合计14080kw；冷冻机出水进水温度采用6-13℃的大温差机组；暖房负荷：4800kw，选用机器容量：溴化锂机组3700kwx2台，合计7200kw，进出水温度采用53-60℃的温度差。

冷却水系统共设2台1000吨/时冷却塔、2台650吨/时冷却塔和1台325吨/时冷却塔，布置在裙房商业建筑屋面上。配管分为溴化锂、离心机和螺杆机3组，溴化锂和离心机的2台冷却塔各自分别合用，冷却塔风机采用变频变速控制。根据对比，此种方法由于在部分负荷时利用全部淋水面积和风机部分负荷时的运转特性，能大量节约能源。并节省了管道、电动阀门的投资和建筑的空间。

由于采用四管制系统，需要在冬季供冷，和螺杆机对应的冷却塔在冬天使用，设置电加热器预热，水管通过阀门转换。

（二）空调冷热水系统的设计

外滩中信城主楼办公区的垂直高度较大，考虑到阻力、各环节特性和压力损失较大的影响,采用了二次泵变流量系统。二次泵采用特性曲线为陡降型的变频水泵并联运行方式，来进行压差控制，水泵频率上限为50Hz,这样设置的目的是尽量提高水泵运行时的工作效率。压差传感器设置在分水阀所连接的阻力损失最大的环路的最远端楼栋的热力入口处，取压点设置在靠近用户一侧。设定的压差值为满足该主楼办公区水系统正常运行时，热力入口的供、回水干管之间所需要的最小压力，依据实测数值与设定值之间的不同，变频运行循环水泵使二者趋于一致，在调试中还可以二次更改压差设定值及呆滞区范围，以获得最佳运行效果。当用户负荷减小，用户末端调节阀自动关小或开启数量减少，压差传感器所测得压差值增大时，则减小水泵运行频率，使实际运行压差值降低并与所选取的设定值趋于一致。当水泵运行频率已降到25Hz，而主楼办公区负荷继续下降时，则减少1台水泵运行，并调整剩下的单台水泵运行频率，以满足系统流量和压差要求。如果用户负荷继续减小，则继续减小该水泵的运行频率，直至与用户最小负荷需求量相匹配。

（三）客户用冷却水系统

由于本工程主楼办公区档次较高，有必要考虑入住客户将来对增设空调能力的需求。对其办公区域的4-15层；17-26层；28-37层和38-47层分别设置冷却水设备。其冷却塔分别设置在低层冷却塔设置空间和屋顶层的设备设置空间内。冷却水供水温度为32-37℃；客户机器送回水可利用压差为0.2MPa以下，机器耐压能力为1.0MPa。

根据办公区域电源的供给能力，以及标准层空调能力算出标准层单位负荷60-40=20VA/m2。由此决定4-15层冷却塔容量为：900kW；17-26层冷却塔容量为：900kW；28-37层冷却塔容量为：900kW；39-47层冷却塔容量为：900kW。

（四）风系统的设计

1.设计方案

标准层的空调采用空调箱+变风量装置(VAV)方式，每层分内区和外区，每层设两个空调机房，每个机房内设两台空调机组，分别负责内区和外区。空调送风从空调箱送出后经分配短管送入圆形风管，从钢梁上预留的圆孔穿越，送到各个办公区。标准层划分为2-4个办公区，各办公区设数个功能小区。每个功能小区的面积在100m2上下，每个功能小区采用一个VAV BOX，送风经VAV BOX调节后送到各个风口，并在外窗周边设置辐射式电加热器以改善窗际温热环境。裙房商业分区域采用空调箱的变风量方式，用风管直接送风。低区诸栋商业设施全部采用变冷媒流量多联机(VRV)系统，各个房间都安装了带温度设定的风量三速开关，可以独立控制。

2.空调机房的安装

空调机房的新、回风管均直接接至空调箱，为了在过渡季节利用全新风，在新风管道的设计中，扩大了其有效尺寸，同时在每层设置相应的排风系统排向室外。

（五）防排烟系统的设计

外滩中信城面积较大,人员聚集，可燃物也非常多。一旦发生火灾，人员疏散工作就会很难开展,所以消防排烟系统的建立也非常重要。

1.防烟系统

当发生火灾时，为了保证人员的安全疏散、对疏散楼梯间和消防电梯井以及高度超过100米的电梯井进行机械加压送风、使该部分保持正压防止烟火侵入。并与建筑的避难计划相匹配、设置低层(B3-16层);中间层(17-32层)；高层 (33-47层)等3个系统。疏散楼梯间的送风口每3层设置1个；由风道与加压送风机连接送风。并对高度超过100米的电梯井由加压送风机直接向其井内加压。避难区的加压风机与其换气送风机兼用。

主要防烟加压系统及设计参数

防烟加压系统 加压送风设计参数 送风量

塔楼疏散楼梯间1,2(前室不送风) 压力差40～50Pa 每系统27,500m3/h

塔楼疏散楼梯间3(前室不送风) 压力差40～50Pa 每系统19,000m3/h

塔楼疏散楼梯间4(前室不送风) 压力差40～50Pa 每系统19,000m3/h

裙房疏散楼梯间(前室不送风) 压力差40～50Pa 每系统14,000m3/h

电梯井(高度100m以上) 压力差40～50Pa 每层每梯1350m3/h

避难区 压力差25～30Pa ≥30m3/hm2

2.排烟系统

当火灾发生时、为了保证人员的安全疏散对发生火灾的房间(排烟区)进行排烟。排烟方式及系统按照上海市以及国家的有关规范规定选定设置。贯穿水平及竖向防火分区的风道均设防火阀。

(1) 地下停车库排烟系统为兼用平时通风，排烟量相当于6次/时；

(2) 地下丙类仓库排烟系统采用机械排烟，排烟量为60m3/hm2、7200m3/h以上；

(3) 地下和裙房大于500平方米的商业用房排烟系统采用机械排烟，排烟量为60m3/hm2、30000m3/h；

(4) 地上小于500平方米的商业用房排烟系统采用自然排烟，排烟面积不小于房间面积的2%；

(5) 地下室走廊排烟系统采用机械排烟，排烟量为60m3/hm2、13000m3/h；

(6) 塔楼标准层办公室及走廊排烟采用机械排烟系统。考虑标准层分为两防烟分区，按照储烟仓理论，烟气经平顶上的回风口进入吊顶内，然后由位于平顶内的排烟口吸入排至垂直立管，排烟量相当于6次/小时（每系统不小于30000 m3/h），并且设置机械补风系统，补风量大于排烟风量的50%。同时此排烟量亦可照顾当分割为小房间的排烟量。

(7) 标准层垂直排烟管分为4个立管，当标准层分割为小房间可变换为走廊排烟，排烟量为13000m3/h。由于高度超过200米，排烟系统按照避难层分为垂直4个区，为1～16、17～27、28～38、39～PH(屋面)层。机械补风系统分为2个立管，在储烟仓高度以下补风，要求补风口和排烟口距离大于5米。

(8) 中庭为独立防烟分区，由于无可燃物，不设排烟系统。

三、超高层商业综合体暖通设计别要注意的问题

通过参与外滩中信城的暖通设计工作，经过了仔细的调查和分析之后，我总结出在进行超高层商业综合体暖通设计过程中需注意如下问题：

（一）功能区的确定

一般情况下，超高层商业综合体都有大的主力店和一些供租赁的零售专卖店,还有大中型规模的餐饮和娱乐场所。在设计阶段,由于招商工作未正式开展,因而不能完全确定各个房间的功能和面积。这给设计工作带来了一定的难度,尤其是对空调负荷的计算影响较大。因此,在这个设计阶段要与业主密切配合,尽可能地将各功能区域划分清楚并对可能的变化作适当的估计,使得空调负荷计算有较准确的依据并能适应一定的功能变化。

（二）零售单元面积的确定

确定每个小的零售专卖店的单元面积相当重要,它会影响空调末端的布置。一般零售专卖店划分60～80左右为一个基本单元,有些可以自由组合成稍大一些的单元,以便将来的店铺划分有较大的灵活性。

（三）设计参数的确定

商业的室内温度既要考虑顾客购物环境的需要,更要考虑商业内职工长期工作环境的要求。结合新颁布的公共建筑节能设计标准的要求,夏季,一般取25～26℃,60%的相对湿度。冬季,顾客身穿防寒服,营业厅温度不宜过高,一般取18℃。由于人员众多,人体的散发潜热较多,所以冬季一般不用加湿。

结语

在现代超高层商业综合体的建设中，暖通工程的设计是一项非常重要的内容。在暖通工程的设计过程中，作为设计人员，我们要充分了解项目的全过程生命周期，总体考虑在此过程中遇到的各种问题，最终通过多方案比选选择合适项目自身的暖通设计方案，从而保证超高层商业综合体暖通设计工作的顺利进行。

【参考文献】

[1] 陆耀庆．实用供热空调设计手册(第二版)．北京：中国建筑工业出版社．

[2] GB50045―95(2005年版)，高层民用建筑设计防火规范[S]．

[3] GB50019―2003，采暖通风与空气调节设计规范．

[4] 建筑工程设计文件编制深度规司[M]．2003．

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