大型商业综合体的暖通空调设计

摘要：进入 21 世纪随着对可持续发展认识的深入，环保问题日益受到人们的重视，建设可持续发展的“绿色建筑”受到关注。同时，由于人们生活水平的提高，大家对室内环境品质也越来越重视。因此，暖通空调方案成为暖通空调系统生命周期中最为关键的环节。本文就基于大型商业综合体对暖通空调设计要求进行简要分析。

关键词：大型商业综合体；暖通空调；设计要点

中图分类号： TU96文献标识码：A

大型商业综合体的概述

业态多样化与消费享受化，引导了商业地产的升级与变革，形成了休闲商业聚集的全新创造——商业综合体。而所谓的商业综合体其实是指将城市中商业、办公、居住、旅店、展览、餐饮、会议、文娱等城市生活空间的三项以上功能进行组合，并在各部分间建立一种相互依存、相互裨益的能动关系，从而形成一个多功能、高效率、复杂而统一的综合体。这一概念源自于“城市综合体”的概念，但是两者有着明显区别。城市综合体是以建筑群为基础，融合商业零售、商务办公、酒店餐饮、公寓住宅、综合娱乐五大核心功能于一体的“城中之城”。

商业综合体是出于城市土地资源的高度集约需要而产生的，它是多个使用功能不同的建筑空间组合而成的建筑群，其合理性在于节约用地、缩短交通距离、提高工作效率、发挥投资效益等，因此其在城市的核心区域和未来的核心区域。由此可以看出大型商业综合体是具有高可达性、功能复合强、大空间尺度高、密度集约及高科技集成设施的特征。因此，对该处的暖通空调设计的要求也是不言而喻的。下面就围绕大型商业综合体的空调负荷、采暖通风设计要点及节能环保进行探讨。

空调设计

2.1、空调负荷计算

空调负荷计算依据是人体的舒适性及空调室内空气的设计参数。第一空气调节建筑的一个主要目的就是要为其使用人员创造一个舒适的生活，工作，娱乐或购物等的环境空间。因此，也可称为人工环境工程的一部分，而对于大型商业综合体而言，影响人体舒适性的环境因素主要是室内温度、相对湿度、CO2浓度及新风量、周围物体的表面温度、噪声等；第二是空调室外空气的计算参数及室外空气计算参数的取值大小将直接影响室内空气状态和空调费用。因此，在空调设计中，暖通空调工程师要严格按照规范选用室外空气计算参数作为建筑物围护结构的温差传热量和新风负荷的计算依据。而空调房间的冷负荷是确定空调送风系统风量和空调设备的依据。另外，冷负荷计算是围护结构瞬变传热形成冷负荷的计算，该计算方法主要包括外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷和内围护结构冷负荷。①外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷的计算：

Qw=AK(tc-tn)（式1）

式1中，Qw--外墙和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷，W；A--外墙和屋面的面积，㎡；K--屋面和外墙的传热系数，W/(㎡.℃)；tn--室内设计温度，℃；tc--外墙和屋面的冷负荷计算温度的逐时值，℃；

②内围护结构冷负荷的计算：

Qn=AnKn(tw+t-tn) （式2）

式2中，Kn--内墙或内楼板传热系数，W/(㎡.℃)；An--内墙或内楼板面积，㎡；tw--夏季空调室外计算日平均温度，℃；t--附加温升，取邻室平均温度与室外平均温度的差值，℃；

③外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷（在室内外温差作用下，玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷）的计算：

Qw=AwKw(tc-tn) （式3）

式3中，Qw--外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷，W；Aw--窗口面积，㎡；Kw--玻璃窗的传热系数，W/(㎡.K)；tc--玻璃窗的冷负荷温度的逐时值，℃；

④透过玻璃窗的日射得热引起冷负荷的计算方法

Qw=CaAwCsCiDj.maxCLQ （式4）

式4中，Qw--透过玻璃窗的日射得热形成的冷负荷，W；Aw--窗口面积，㎡；Ca---有效面积系数；Cs--窗玻璃的遮阳系数；Ci--窗内遮阳设施的遮阳系数；Dj.max--日射得热因数最大值，W/㎡；CLQ----------窗玻璃冷负荷系数，无因次。

2.2、冷热源设置

中央空调系统常见的冷热源配置，本文就以水冷冷水机组+锅炉这种配置为例，夏季用水冷冷水机组制冷，冬季用锅炉供热。用水冷冷水机组制冷时消耗电能。在设计工况的能效比( 制冷量／耗电量) 较高。水冷冷水机组要有一个冷却水系统，包括冷却塔和水泵等，机组运行时有一定的耗水量，在水源比较充足的地区使用水冷冷水机组比较合适。冬季的供热锅炉有燃煤、燃油、燃气锅炉和电锅炉，其中燃煤锅炉为多。我国虽然煤的储量较大，但燃煤锅炉运行产生的SOX等有害气体对环境有较为严重的影响，且大量排放的CO2气体对地球会产生“温室效应”。与燃煤相比，燃油、燃气对环境的影响较小。但使用燃油锅炉要考虑储油罐安放处的安全问题。对于天然气丰富的地区可适当使用燃气锅炉。根据我国目前的电力供应状况，不应提倡使用电锅炉。

2.3、空调风系统

高端办公楼很多都采用全空气变风量空调系统，它具有以下优点: ( 1) 区域温度可控; (2)空气品质高，室内相对湿度抵，热舒适性好，( 2)部分负荷时，可变频调速，节能效果好等特点。本项目办公层采用的是单风道的变风量系统，新鲜空气由室外引入，经过设置在避难层的带转轮式热交换器的中央变风量新风处理机处理后，再经由竖管按通风要求配送至各层，并于每层设置变风量风箱控制新风量以实现风平衡。每层设两台变风量空调机组，空气经空调机组处理后，送至环形主送风管。经各支干管送至变风量末端设备。

2.4、通风及防排烟

大型商业综合体进深大，业态复杂，房间自然通风换气效果受外立面影响非常大，往往效果极差。因此对于通风要有相应的措施。第一对于大型的商业中心、人流量大的场所采用室内微正压无组织排风与室内多个区域设置双速机械排风机相结合的方式；第二对于人流量相对集中或面积较小的商业场所，通过在步行街中庭屋顶设置机械排风系统达到通风换气的要求。

对于大型商业综合体的排烟系统应按防火分区设置,同时防烟系统设计按现行防火规范执行，对不具备自然排烟条件的防烟楼梯间、消防电梯前室设置机械加压送风系统。而排烟口的数量及位置应符合有关国家规范，对于防烟楼梯间加压送风口应采用自垂百叶风口，并且每层或每隔一层设置；对于消防电梯前室加压送风口应采用常闭的多叶送风口，每层设置，火灾时开启着火层及其相邻层多叶送风口。

空调系统节能分析

首先要对暖通空调系统能效进行检测与评价，这是进行节能潜力分析及节能改造的基础；其次是利用建筑环境绿化节能，即就是在建筑物种植多年生攀缘类植物后，室内环境温度较室外气温可低 3～9℃。跟据研究证明，有绿化的建筑的空调负荷可减少约 12.7%，中午高温时刻可达到 20%；第三是采取遮阳、绝热等措施也可以减小空调冷热负荷，达到节能的效果，因为围护结构的保湿性能在建筑的节能中也起着很重要的作用；第四是变频系统节能，中央空调系统使用变频技术初投资也会略有增加，但是后期运行是可以节省费用的，达到了节能减排的目的；第五是变风量系统节能，在空调系统的风系统中风机的能耗占相当大的比例，因变风量系统能随时根据建筑负荷的变化，及时调节送风量，从而减少了风机能耗，达到节能目的。另外，大型商业综合体有条件的，对于冷热源中心可借用消防水池兼作空调蓄冷水池，利用夜间低焓值的室外空气提高制冷机运行效率，并利用夜间低价电能储存冷量，达到电力移峰填谷和节省空调系统运行费用的目的。

结束语

总而言之，随着我国人民生活水平的提高，空调系统的应用越来越普及，空调系统是按满足用户最大需求而设计，所有的空调系统长时间处在低负荷下运行。由于我国能源十分紧张，同时暖通空调的能耗在国民经济总能耗中所占比重越来越大，所以进一步优化暖通空调节能技术，使空调系统在不同负荷下、不同工况条件下，都能以最佳效率运行，并且达到最好的控制效果。因此，对于设计人员必须树立综合设计思想，提高思想认识水平、增强紧迫感，在这方面任重而道远。

参考文献：

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