商場建筑中庭豎向變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用

呂勝華

筑博設(shè)計股份有限公司

摘要：本文從豎向變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)形式、特點和控制方式等幾方面簡單介紹筆者參與的南寧華潤一期購物中心項目中庭空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計。

關(guān)鍵詞：豎向變風(fēng)量；變風(fēng)量閥；定風(fēng)量閥；變頻；

0 引言

隨著改革開放及經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展，我國興建了大量的商業(yè)建筑，大型百貨商業(yè)的數(shù)量也與日俱增，這些大型百貨多采用的中央空調(diào)系統(tǒng)。早期建設(shè)的百貨商場大部分存在空調(diào)冷量不足，能耗過大，空氣品質(zhì)差等情況。近年來隨著大商業(yè)空調(diào)設(shè)計經(jīng)驗積累，商業(yè)空調(diào)設(shè)計及技術(shù)更趨于完善，但還是存在整體能耗太大的情況。下面筆者結(jié)合自己所參與設(shè)計的南寧華潤一期購物中心項目具體分析中庭豎向變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)。

1 中庭送風(fēng)形式

傳統(tǒng)中庭空調(diào)系統(tǒng)的形式，有全空氣系統(tǒng)、空氣—水系統(tǒng)，現(xiàn)對各種方式特點分析：

（1）空氣—水系統(tǒng)。此系統(tǒng)的常見方式為風(fēng)機盤管+新風(fēng)系統(tǒng)或者吊頂風(fēng)柜+新風(fēng)系統(tǒng)。此系統(tǒng)靈活性強，可分區(qū)獨立控制，可隨商場中庭的功能、布局的改變而靈活調(diào)整末端布置，有較強的適應(yīng)性。而且不需要機房面積，增加租賃空間。但是此系統(tǒng)的新風(fēng)量是按最小新風(fēng)量來設(shè)計，空氣的品質(zhì)和舒適度，會受到很大的限制，且過渡季節(jié)，無法盡可能多的利用室外天然冷源，空調(diào)系統(tǒng)需要主機運行來維持，全年的能耗高。水管數(shù)量比較多，受到施工水平的限制，容易發(fā)生漏水。末端設(shè)備繁多，盤管電氣線路多，維修量大。

（2）全空氣系統(tǒng)，對于大型商場來講，只要商場空間足夠（一般比空氣-水系統(tǒng)需要高200～300的空間），全空氣系統(tǒng)是常用也是較佳的選擇。此系統(tǒng)換氣次數(shù)大，舒適性高，而且在過渡季節(jié)，可以不開啟主機和水泵等設(shè)備，全新風(fēng)系統(tǒng)運行，特別是在南方夏熱冬冷地區(qū)，秋冬季節(jié)都可以全新風(fēng)運行，節(jié)能效果非常顯著。

目前國內(nèi)大中型商場中，絕大多數(shù)采用的是全空氣系統(tǒng)（定風(fēng)量或變風(fēng)量）.定風(fēng)量系統(tǒng)的優(yōu)點是初投資少且系統(tǒng)簡單，缺點是在絕大多數(shù)時間內(nèi)，室內(nèi)負荷低于設(shè)計值時，風(fēng)量不能隨之變化，因而節(jié)能性差。變風(fēng)量系統(tǒng)初投資大，但節(jié)能效果大大優(yōu)于定風(fēng)量系統(tǒng)。

2 中庭變風(fēng)量系統(tǒng)設(shè)計

2.1本項目商業(yè)建筑中庭由地下一層至地上六層，地下一層建筑高度高度為6.5米，地上中庭總建筑高度為37.2米。地下中庭總建筑面積約為4500平方米；地上中庭總建筑面積約為18500平方米。由于受到消防規(guī)范限制，建筑專業(yè)把中庭分成地上和地下兩個防火分區(qū)，空調(diào)系統(tǒng)按照不同防火分區(qū)中庭也相應(yīng)設(shè)置兩套不同形式。地下中庭單獨在本層設(shè)置定風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)。地上中庭設(shè)置豎向變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)。本文章主要研究地上豎向變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)。

2.2本項目中庭系統(tǒng)如下圖所示：

本項目豎向變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)與定風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)主要有以下幾個不同地方：

（1）空調(diào)機組集中放置在裙房屋面，通過送、回風(fēng)管井送至各層中庭區(qū)域。

（2）每層空調(diào)送風(fēng)支管均設(shè)置一個變風(fēng)量閥，回風(fēng)支管均設(shè)置一個定風(fēng)量閥。

（3）屋頂空調(diào)機組均采用變頻控制方式。

2.3本項目豎向變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)點

2.3.1空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能效果顯著

（1）空調(diào)機組采用自動變新風(fēng)量系統(tǒng)。在過渡季節(jié)和冬天，當(dāng)室外空氣焓值小于商場內(nèi)空氣時候，可以通過新風(fēng)管和回風(fēng)管上的電動風(fēng)閥，自動改變新風(fēng)和回風(fēng)比例，甚至可以達到使用全新風(fēng)滿足室內(nèi)空調(diào)要求，不需要主機和水泵運行，省下大量的空調(diào)電費。在空調(diào)季節(jié)，當(dāng)商場人員較少的時候，可以減少新風(fēng)量的取入，減少新風(fēng)能耗。

（2）每層空調(diào)送風(fēng)支管設(shè)置變風(fēng)量閥，閥門可根據(jù)所負責(zé)樓層的負荷變化，自動調(diào)節(jié)閥門的開度。屋頂風(fēng)機根據(jù)各個變風(fēng)量閥門的開度情況，自動調(diào)節(jié)風(fēng)機的總送風(fēng)量，減少風(fēng)機的能耗。變風(fēng)量與定風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的能耗對比分析，變風(fēng)量系統(tǒng)節(jié)能率達到29%以上[1]。

2.3.2空調(diào)機組集中放置在裙房屋面，維護管理方便。更可以取消每層空調(diào)機房，增加商業(yè)的面積，給甲方創(chuàng)造更大的價值。

2.3.3空調(diào)系統(tǒng)有效克服中庭上熱下冷現(xiàn)象。

現(xiàn)在很多商場設(shè)計成中庭挖空通高，兩邊設(shè)計一個個的百貨商鋪，會使公共區(qū)間和商鋪的各自空間，形成兩個相對獨立的空間。中空部分由于空氣的自重由高向低流動，出現(xiàn)上熱下冷現(xiàn)象。

本項目靠近屋面的五、六層中庭空調(diào)風(fēng)管風(fēng)速取4米/秒左右，當(dāng)靠近屋面的樓層某些時刻室內(nèi)出現(xiàn)冷負荷比較大，設(shè)計空調(diào)送風(fēng)量無法使室內(nèi)溫濕度參數(shù)達到設(shè)計值的時候，就把五、六層送風(fēng)支管上的變風(fēng)量閥開度加大，同時把一、二層送風(fēng)支管上的變風(fēng)量閥開度減小，使五、六層的中庭室內(nèi)溫濕度參數(shù)達到設(shè)計值，一、二層不足的冷負荷就由中庭中空部分空氣的自重由高向低流動自然補充。

3 商場中庭變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)控制方式

本項目中庭豎向變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)控制方式主要有以下幾個特點：

（1）每層回風(fēng)口上均設(shè)置一個溫度傳感器。用以控制送風(fēng)管上變風(fēng)量閥門的開度，回風(fēng)溫度低于設(shè)定溫度時，變風(fēng)量閥門關(guān)小，反之開大。

（2）空調(diào)機組新風(fēng)閥門的開度采用模糊控制方式。物管人員根據(jù)商場各個時段人流量不同，制定一個新風(fēng)閥門開度表，由物管人員每天手動控制方式。

（3）空調(diào)機組變頻控制方式。每層的變風(fēng)量閥開度信號反饋回空調(diào)機組控制器，控制器接收到閥門開度信號后與設(shè)計時閥門開度情況作對比，自動調(diào)節(jié)空調(diào)機組的頻率，改變整個系統(tǒng)送風(fēng)量。

4、結(jié)束語、

項目在2012年9月份已經(jīng)竣工開業(yè)，中庭空調(diào)系統(tǒng)經(jīng)過1年多時間的運行，空調(diào)效果比較好，基本能達到預(yù)期的設(shè)計效果，甲方比較滿意。但同時發(fā)現(xiàn)有幾個不足之處：（1）商業(yè)中庭頂層變風(fēng)量閥全開某些時刻溫度比較高，達不到設(shè)計溫度。改進辦法：屋頂天窗增加電動遮陽百葉等外遮陽方式，減少太陽直接輻射得熱量。（2）屋頂風(fēng)管保溫材料采用普通橡塑保溫，經(jīng)常日曬雨淋，保溫材料腐蝕和老化比較嚴(yán)重。改進辦法：保溫材料采用鋁箔橡塑保溫，可以有效防止腐蝕和老化。

通過以上幾點對項目過程中的總結(jié)，希望對以后類似項目的設(shè)計有一定的借鑒。

參考文獻：

[1]趙加寧.商場建筑的冷負荷特點及變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用[J].流體機械，2002-30-10

[2]陸耀慶.實用供熱空調(diào)設(shè)計手冊第二版[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008

[3]住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部工程質(zhì)量安全監(jiān)管司，中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計研究院.全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施暖通空調(diào).動力2009版[M].北京：中國計劃出版社，2009

[4]中國人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012