關(guān)于商業(yè)建筑空調(diào)設(shè)計(jì)節(jié)能分析研究

劉 艦

(遼寧工業(yè)大學(xué)土木建筑工程學(xué)院，遼寧錦州 121001)

隨著我國(guó)房地產(chǎn)市場(chǎng)的快速發(fā)展，越來(lái)越多的商業(yè)建筑正在拔地而起。商業(yè)建筑一般的建筑面積均在4萬(wàn)m2以上，大型的商業(yè)項(xiàng)目總建筑面積大都在10萬(wàn)m2以上，并由幾棟功能不同的商業(yè)建筑組合而成。由于內(nèi)部設(shè)施齊全，配有商場(chǎng)、超市、餐飲、影院以及家居廣場(chǎng)等多種業(yè)態(tài)，因此暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工決定著商業(yè)項(xiàng)目能否正常運(yùn)行，日常能耗的多與少以及項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)最終的利潤(rùn)點(diǎn)。根據(jù)對(duì)國(guó)內(nèi)已經(jīng)建成的部分商業(yè)項(xiàng)目空調(diào)運(yùn)行狀況的調(diào)查，我們發(fā)現(xiàn)目前國(guó)內(nèi)商業(yè)建筑的空調(diào)設(shè)計(jì)普遍存在著高能耗、低能效的狀況，“大馬拉小車”狀況比較嚴(yán)重。分別以上海和北京南北兩個(gè)區(qū)域?yàn)榇淼馁e館、商業(yè)建筑統(tǒng)計(jì)，上海地區(qū)類似建筑每年每平方米總耗電量為120 kg～140 kg標(biāo)準(zhǔn)煤，北京則為150 kg～200 kg標(biāo)準(zhǔn)煤，這其中暖通空調(diào)系統(tǒng)就占總電耗的50%～60%。如此看來(lái)，暖通空調(diào)系統(tǒng)是耗電大戶，根據(jù)《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定》中的指標(biāo)衡量，已經(jīng)超過(guò)其中規(guī)定的十幾倍以上。對(duì)于大型商業(yè)建筑的暖通空調(diào)設(shè)計(jì)，引入節(jié)能理念確實(shí)是當(dāng)務(wù)之急。下面我們分別就以下幾個(gè)方面對(duì)商業(yè)建筑空調(diào)設(shè)計(jì)的節(jié)能問(wèn)題進(jìn)行分析研究。

1 商業(yè)建筑冷、熱負(fù)荷指標(biāo)的合理選用

目前的暖通空調(diào)設(shè)計(jì)在確定冷熱負(fù)荷指標(biāo)時(shí)，基本上都是根據(jù)建筑物的功能劃分，套用空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)中的設(shè)計(jì)參數(shù)，再根據(jù)手冊(cè)中商場(chǎng)人員密度(人/m2)、室內(nèi)照明負(fù)荷、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)使用時(shí)的散熱負(fù)荷、新風(fēng)負(fù)荷以及建筑負(fù)荷來(lái)確定最終的設(shè)計(jì)冷、熱負(fù)荷。實(shí)際上這種計(jì)算思路是沒(méi)有問(wèn)題的，但是根據(jù)我們的測(cè)定，對(duì)于大型、多功能的商業(yè)建筑由于其業(yè)態(tài)分布較廣，冷熱負(fù)荷實(shí)際指標(biāo)在不同的商業(yè)業(yè)態(tài)中的差別是比較大的，使用手冊(cè)中的各種數(shù)據(jù)時(shí)需要密切和設(shè)計(jì)對(duì)象聯(lián)系在一起的，切不可機(jī)械套用。如在《商店建筑空調(diào)設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定:冬季室內(nèi)干球溫度為16℃～18℃，夏季為26℃～28℃，平均風(fēng)速在0.2 m/s～0.5 m/s之間，相對(duì)濕度55%～65%，室內(nèi)空氣CO2平均濃度不大于0.2%。而實(shí)際上冬季室內(nèi)溫度在16℃是最適合顧客逗留的溫度，這是因?yàn)樯虉?chǎng)顧客在購(gòu)物過(guò)程中穿著較多，并且是在不斷運(yùn)動(dòng)的，其本身散熱量較平時(shí)靜止時(shí)要多，體溫較高，在高于16℃的溫度環(huán)境里面會(huì)有過(guò)熱的感覺(jué)，并且18℃的設(shè)計(jì)室內(nèi)溫度將使空調(diào)耗電量至少要增加10%，同樣夏季室內(nèi)溫度設(shè)計(jì)過(guò)低，也會(huì)導(dǎo)致顧客在進(jìn)入展區(qū)時(shí)產(chǎn)生過(guò)冷感，很多商場(chǎng)的夏季室溫在實(shí)際運(yùn)行期間都達(dá)到22℃左右，實(shí)在是一種浪費(fèi)。這就是近幾年全國(guó)號(hào)召節(jié)能減排，將室內(nèi)空調(diào)溫度設(shè)定在26℃的最根本原因。再如商場(chǎng)人員密度的問(wèn)題，我們?cè)?jīng)在一天的不同時(shí)段對(duì)某一大型超市的客流量做過(guò)統(tǒng)計(jì)，每天上午9:00～下午15:00，賣場(chǎng)內(nèi)的人員密度約1.0人/m2～1.65人/m2，而從 16:00 ～19:30，則為 2.0 人/m2～2.4 人/m2，到了節(jié)假日，人員密度則達(dá)到 3.0 人/m2～3.5 人/m2，和規(guī)范中提供的2.0人/m2還是有出入的。因此在確定超市中的人體負(fù)荷的時(shí)候，就需要充分考慮客流量變化的因素，如果教條地套用手冊(cè)中的指標(biāo)，再加上設(shè)計(jì)中不考慮客流量變化導(dǎo)致的供冷、供熱量的即時(shí)控制調(diào)節(jié)，勢(shì)必會(huì)造成超市開門至中午時(shí)分，商場(chǎng)溫度較低，顧客感覺(jué)過(guò)冷，造成大量能源的浪費(fèi);而到了傍晚的客流高峰期，又會(huì)覺(jué)得室內(nèi)溫度過(guò)高的現(xiàn)象。

由于大型超市和百貨商場(chǎng)中展柜的射燈和筒燈等燈具數(shù)量較多，超市食品區(qū)域各種加工設(shè)備散熱量相當(dāng)?shù)么螅詣?dòng)扶梯營(yíng)業(yè)時(shí)間內(nèi)不間斷地工作，導(dǎo)致照明負(fù)荷和設(shè)備負(fù)荷作為超市商業(yè)項(xiàng)目中的耗能大戶，占到整個(gè)冷、熱負(fù)荷的60%左右。我們?cè)?jīng)測(cè)試過(guò)照明散熱量一般在50 W/m2，而自動(dòng)扶梯的單臺(tái)散熱在9 kW左右。新風(fēng)負(fù)荷中的新風(fēng)量目前一般都是按30 m3/(h·人)計(jì)取，但是對(duì)于超級(jí)市場(chǎng)的食品加工區(qū)域以及地下一層的賣場(chǎng)，這樣的新風(fēng)量明顯不夠，我們經(jīng)過(guò)測(cè)試認(rèn)為地下室的獨(dú)立新風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)新風(fēng)量至少要按照40 m3/(h·人)～45 m3/(h·人)考慮，才能滿足此區(qū)域的新風(fēng)供應(yīng)，尤其是過(guò)渡季節(jié)直接利用新風(fēng)調(diào)節(jié)室溫及冬季內(nèi)區(qū)排除余熱，加大新風(fēng)量，可以明顯起到節(jié)能的效果。目前保溫技術(shù)廣泛應(yīng)用于建筑墻體、門窗及屋面等建筑構(gòu)造部位中，因此建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的得(失)熱量和冷風(fēng)滲透量明顯降低，建筑負(fù)荷在空調(diào)冷、熱負(fù)荷計(jì)算中所占的比例比傳統(tǒng)建筑少很多，所以無(wú)大玻璃窗的超市和百貨商場(chǎng)由于內(nèi)區(qū)較大，在采用暖通空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)中建筑冷、熱負(fù)荷指標(biāo)數(shù)值時(shí)應(yīng)適度減小。

2 商業(yè)建筑冷、熱源的合理選用

目前的商業(yè)建筑，由于其地理位置均在城市的繁華地段，熱源形式基本上是利用城市集中供熱或供氣，在建筑物內(nèi)部設(shè)置換熱站經(jīng)換熱、減壓后供給室內(nèi)二次網(wǎng)系統(tǒng)，那種在建筑物地下室或者外圍單獨(dú)設(shè)置鍋爐房熱源的形式已經(jīng)很少見(jiàn)了。冷源一般采用獨(dú)立的電制冷或者吸收式制冷機(jī)獲取冷凍水。冷、熱源形式的選取對(duì)一個(gè)大型商業(yè)項(xiàng)目的建造成本和運(yùn)行費(fèi)用的高低至關(guān)重要。在確定冷、熱源之前，一定要了解清楚當(dāng)?shù)厥姓涮浊闆r，水、電、氣等能源的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)的優(yōu)惠政策，做到知己知彼，有的放矢。對(duì)于建筑面積在10萬(wàn)m2以上的多功能商業(yè)建筑群，建議采用由多種制冷方式形成中央制冷站:即由電制冷、吸收式制冷或者其他制冷方式并存于一個(gè)項(xiàng)目?jī)?nèi)，同時(shí)工作生成冷凍水并集中存儲(chǔ)，根據(jù)各業(yè)態(tài)負(fù)荷變化分配供應(yīng)量。這種方式的優(yōu)點(diǎn)在于可以利用DDC直接數(shù)字控制系統(tǒng)調(diào)整制冷機(jī)組的工作臺(tái)數(shù)及最佳工況，避免以往那種設(shè)備選用功率很大而實(shí)際長(zhǎng)期低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的狀況。在負(fù)荷需求較少的情況下，可以使用功率較小的冷水主機(jī)供應(yīng)，例如影院的晚場(chǎng)供冷;在負(fù)荷需求較高的情況下，可以以大功率主機(jī)為主，小功率主機(jī)為輔的方式聯(lián)合制冷，例如節(jié)假日或商業(yè)推廣活動(dòng)期間。尤其是在電費(fèi)和汽源費(fèi)政策性變化時(shí)，可以靈活調(diào)整各制冷機(jī)的工作數(shù)量，避免由于能源價(jià)格上漲因素帶來(lái)的成本風(fēng)險(xiǎn)。

3 空調(diào)系統(tǒng)的合理分區(qū)

商業(yè)建筑的空調(diào)分區(qū)正確與否直接關(guān)系到空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)成果的優(yōu)劣。商業(yè)建筑一般多是6層以下、結(jié)構(gòu)高寬比小于4、占地面積較大的建筑結(jié)構(gòu)形式。臨街商業(yè)店鋪和一層的賣場(chǎng)入口區(qū)域一般設(shè)為外區(qū)，冷、熱負(fù)荷需求較大。地下室、2層，3層賣場(chǎng)區(qū)域，由于其照明、人體、設(shè)備負(fù)荷等隨外界溫度變化的影響很小，在設(shè)計(jì)中都可以確定為內(nèi)區(qū)，商業(yè)建筑的內(nèi)區(qū)往往要大于外區(qū)。因此如何把握好內(nèi)區(qū)冬季排熱及熱回收、過(guò)渡季節(jié)如何利用新風(fēng)直接送入內(nèi)區(qū)調(diào)節(jié)室溫等思路是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵所在。百貨商場(chǎng)的內(nèi)區(qū)一般采用全空氣定風(fēng)量空調(diào)方式，而超市的內(nèi)區(qū)由于人員密度的變化則更適合采用變風(fēng)量空調(diào)方式，外區(qū)則適合采用風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)和VAV帶末端加熱裝置的空調(diào)方式。

4 輔助設(shè)備間的合理布置

大型商業(yè)建筑的設(shè)備主要由中央控制室、機(jī)械室、電氣室等組成，設(shè)備間的合理布局不僅對(duì)商場(chǎng)的營(yíng)銷策劃帶來(lái)事半功倍的效果，更能減少工程建造成本和設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用。制冷機(jī)房和換熱站一般應(yīng)盡可能布置在一個(gè)大開間內(nèi)，由分隔墻分割成幾個(gè)相對(duì)獨(dú)立的區(qū)域，互相之間既有聯(lián)系又有區(qū)分，這樣冷、熱源管線之間的連接、調(diào)控和維修，尤其是冬季、夏季的系統(tǒng)轉(zhuǎn)換時(shí)的調(diào)試更加方便。

5 結(jié)語(yǔ)

商業(yè)建筑的空調(diào)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)木C合性系統(tǒng)工程，主要涉及到建筑、結(jié)構(gòu)、給水排水、建筑電氣、消防等諸多相關(guān)聯(lián)專業(yè)，作為一個(gè)暖通空調(diào)專業(yè)工程師一定要與其他專業(yè)工程技術(shù)人員密切配合，并本著認(rèn)真求實(shí)、高效的工作作風(fēng)，時(shí)刻為建設(shè)單位商戶著想，把能源的使用率提高到最大，將空調(diào)能耗降低到最低，這樣才能符合我國(guó)目前大力提倡的低碳環(huán)保節(jié)能的時(shí)代要求。

［1］何雪冰，劉憲英.中央空調(diào)節(jié)能有關(guān)問(wèn)題的探討［J］.重慶建筑大學(xué)學(xué)報(bào)，1999，21(4)：40-44.

［2］邢麗娟，楊世忠.中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能措施［J］.微計(jì)算機(jī)信息，2006(28)：63-65.