某商業(yè)綜合體暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

吳婷

【摘要】“本文以南京某商業(yè)綜合體為例，針對(duì)空調(diào)冷熱源、空調(diào)水系統(tǒng)、空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)、設(shè)計(jì)配合中的總結(jié)及思考進(jìn)行了介紹，以期為其他類似項(xiàng)目提供設(shè)計(jì)參考。

【關(guān)鍵詞】商業(yè)綜合體;方案比選;風(fēng)系統(tǒng);水系統(tǒng);管井設(shè)置;“煙囪”效應(yīng)

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.09.046

1、工程概況

本項(xiàng)目位于江蘇南京市秦淮區(qū)，卡子門大街東側(cè)，繞城公路北側(cè)，機(jī)場四路南側(cè)，夾崗一路西側(cè)，是集商場、餐飲娛樂、辦公、住宅及酒店式公寓為一體的城市綜合開發(fā)項(xiàng)目。項(xiàng)目總建筑面積73503.67m2，商辦部分總建筑面積107421.62m，地上總建筑面積77087.13m2，地下建筑面積30019.03m2，共3棟單體子項(xiàng)建筑。14號(hào)樓為商業(yè)、辦公，總建筑面積43083.24m2，地上20層其中1層～4層為商業(yè)、餐飲、電影院，建筑高度100m;地下車庫總建筑面積29853.82m2，地下兩層，其中地下一層局部為商業(yè)、超市。根據(jù)本項(xiàng)目不同功能、運(yùn)行時(shí)間及管理方便，超市、電影院分別采用獨(dú)立的冷熱源，本文將主要對(duì)14號(hào)樓自持商業(yè)部分的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析。

2、自持商業(yè)空調(diào)冷熱源系統(tǒng)方案與技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

2.1冷熱源配置方案

該項(xiàng)目的室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示。該項(xiàng)目自持商業(yè)建筑面積為19081.8 m2（建筑面積為扣除車庫、設(shè)備用房外建筑面積），自持商業(yè)空調(diào)總冷負(fù)荷為3303.2 kW，空調(diào)熱負(fù)荷為1841.8 kW?？紤]到真空鍋爐占地面積最小、系統(tǒng)簡單、維護(hù)管理要求低等優(yōu)點(diǎn)，熱源采用真空鍋爐。本項(xiàng)目地處夏熱冬冷區(qū)，考慮到本項(xiàng)目的性質(zhì)和特點(diǎn)，該項(xiàng)目無可利用的廢熱、工業(yè)余熱，無城市或區(qū)域熱網(wǎng)，因此做出以下三種可行方案。方案1：離心式冷水機(jī)組2臺(tái)+真空熱水鍋爐2臺(tái);方案2：風(fēng)冷熱泵機(jī)組3臺(tái);方案3：變制冷劑流量多聯(lián)機(jī)組。不同方案主要設(shè)備的部分參數(shù)詳見表2。

2.2 設(shè)備初投資的比較

方案1和方案2的空調(diào)末端均采用風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)，方案3的新風(fēng)采用新風(fēng)處理機(jī)。根據(jù)市場調(diào)研，在考慮土建成本、計(jì)費(fèi)系統(tǒng)、自動(dòng)控制和管道保溫的情況下，不同方案的初投資情況詳見表3，從表3中可以看出，方案1初投資最大，方案3次之，方案2最小，其中方案2和方案3初投資相差不大。這是因?yàn)榉桨?不僅需要冷源設(shè)備還需要熱源設(shè)備，另外方案1增加了冷卻水系統(tǒng)及土建的投資成本。

2.3 運(yùn)行費(fèi)用比較

在計(jì)算年運(yùn)行費(fèi)用時(shí)，85%～100%設(shè)計(jì)負(fù)荷按照100%設(shè)計(jì)負(fù)荷計(jì)算耗電量，60%～85%設(shè)計(jì)負(fù)荷按照75%設(shè)計(jì)負(fù)荷計(jì)算耗電量，30%～60%設(shè)計(jì)負(fù)荷按照50%設(shè)計(jì)負(fù)荷計(jì)算耗電量。根據(jù)負(fù)荷計(jì)算統(tǒng)計(jì)，供冷工況下100%負(fù)荷分布天數(shù)為30天，75%負(fù)荷天數(shù)為60天，50%負(fù)荷天數(shù)為60天，共計(jì)150天;供熱工況下100%負(fù)荷分布天數(shù)為25天，75%負(fù)荷天數(shù)為40天，50%負(fù)荷天數(shù)為35天，共計(jì)100天。各空調(diào)方案運(yùn)行費(fèi)用統(tǒng)計(jì)見表4所示。從表4中可以看出，方案2運(yùn)行費(fèi)用最大，方案3次之，方案1最小。

2.4 空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)分析（見表5）

自持商業(yè)用戶之間的負(fù)荷特點(diǎn)和工作時(shí)間相同或相似，在空調(diào)冷熱源方案中，空調(diào)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、能力調(diào)節(jié)的靈活性、舒適度及運(yùn)行費(fèi)用作為優(yōu)先考慮因素。綜合建筑特點(diǎn)，業(yè)態(tài)管理，投資成本及節(jié)能運(yùn)行等方面，本項(xiàng)目自持商業(yè)部分的空調(diào)冷熱源采用離心式冷水機(jī)組+真空鍋爐。

3、空調(diào)冷熱源設(shè)計(jì)

3.1冷源設(shè)計(jì)

該項(xiàng)目選用兩臺(tái)高效型離心式電制冷冷水機(jī)組，單臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)工況下的制冷量1758KW，冷水機(jī)組放置于地下一層制冷機(jī)房內(nèi)。空調(diào)冷凍水供回水溫度7℃/12℃，供回水溫差5℃，冷卻塔進(jìn)、出水溫度37°C/32°C，冷卻水系統(tǒng)配置2臺(tái)橫流式冷卻塔，兩臺(tái)冷卻塔并聯(lián)運(yùn)行，冷卻塔設(shè)置在14號(hào)樓裙房屋面上。冷卻塔、冷卻水泵、冷凍水泵、冷水機(jī)組均采用一一對(duì)應(yīng)設(shè)置。冷源部分原理圖如下圖1所示。

3.2 熱源設(shè)計(jì)

14號(hào)樓集中商業(yè)空調(diào)熱源采用兩臺(tái)燃?xì)庹婵諢崴仩t，單臺(tái)機(jī)組額定熱負(fù)荷930KW，額定熱效率92%，鍋爐設(shè)計(jì)供回水溫度為60℃/50℃，供回水溫差10℃，接至地下一層制冷機(jī)房分集水器。鍋爐房置于14號(hào)樓裙房屋面，鍋爐房底板為雙層樓板，距離屋頂樓梯間疏散口距離需大于6米，鍋爐房與貼鄰房間采用防爆墻和現(xiàn)澆樓板隔開，泄爆口面積按不小于鍋爐間占地面積的10%計(jì)算。

4、空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

空調(diào)水系統(tǒng)為一級(jí)泵變頻變流量系統(tǒng)，采用兩管制，壓差旁通控制，水系統(tǒng)采用閉式膨脹罐定壓，水系統(tǒng)設(shè)有全自動(dòng)智能控制在線加藥保障系統(tǒng)。空調(diào)水系統(tǒng)水平和豎向均采用異程式系統(tǒng)，在每層橫干管接立管處設(shè)置靜態(tài)平衡閥以保證水系統(tǒng)的水力平衡?？照{(diào)機(jī)組末端采用電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，風(fēng)機(jī)盤管末端采用電動(dòng)兩通閥（ON/OFF）。

5、空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)空調(diào)區(qū)的使用時(shí)間、使用功能、室內(nèi)參數(shù)要求、空氣潔凈度標(biāo)準(zhǔn)及噪聲標(biāo)準(zhǔn)的要求來劃分系統(tǒng)。商鋪內(nèi)為風(fēng)機(jī)盤管+新風(fēng)，公區(qū)為薄型吊裝空調(diào)器+新風(fēng)，氣流組織形式為上送上回。其中一層商業(yè)入口門廳（挑空區(qū)域）空調(diào)風(fēng)口采用單層?xùn)鸥耧L(fēng)口，氣流組織形式為側(cè)送側(cè)回。新風(fēng)集中設(shè)置于5F屋頂，不僅節(jié)省了機(jī)房面積，而且減少了每個(gè)機(jī)房所必須考慮的檢修空間、走道等面積的疊加。多樓層集中送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)采用的設(shè)備容量一般較大，較之分樓層的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備，大型設(shè)備的運(yùn)行效率更高?？照{(diào)運(yùn)行設(shè)備數(shù)量少且集中，為日常的運(yùn)行控制、維護(hù)管理提供了許多便利，十分顯著地有利于人力資源和運(yùn)行成本地節(jié)省。新風(fēng)空調(diào)箱選用輪轉(zhuǎn)式全熱回收機(jī)組，商業(yè)部分按照區(qū)域設(shè)置，機(jī)組設(shè)置轉(zhuǎn)輪熱回收段，用回風(fēng)對(duì)新風(fēng)進(jìn)行預(yù)處理后再由豎井送至各層空調(diào)機(jī)組，從而達(dá)到節(jié)能的目的。為平衡風(fēng)量和保證新風(fēng)的順利進(jìn)入，排風(fēng)量按新風(fēng)量的80%計(jì)算，排風(fēng)風(fēng)口設(shè)在公共走道、通廊內(nèi)做集中排風(fēng)。

6、設(shè)計(jì)總結(jié)與思考

6.1 暖通管井設(shè)置

暖通管井設(shè)置的合理性從某一角度上決定了項(xiàng)目的品質(zhì)。商業(yè)建筑暖通管井包括新風(fēng)井、排風(fēng)井、排煙井、加壓送風(fēng)井、空調(diào)水管井、廚房排油煙井等。商業(yè)區(qū)域空調(diào)冷、熱水管道分區(qū)豎向設(shè)置，豎向干管應(yīng)布置于空調(diào)機(jī)房或?qū)Ｓ霉艿谰畠?nèi)，專用管道井檢修門需設(shè)于便于檢修的后勤走道等非商業(yè)區(qū)域處，以便于檢修，每組立管至租戶內(nèi)水平服務(wù)半徑不宜大于40米且不宜穿越中庭。有后勤走道的商業(yè)，管井及管線盡量布置于靠近后勤走道處，或沿樓梯間設(shè)置。無后勤走道的商業(yè)，為保證吊頂標(biāo)高及日后運(yùn)行維護(hù)便捷，維修及調(diào)整頻率較高的管井及管線（如新風(fēng)管、冷熱水管）盡量布置在公共區(qū)域。管井布置時(shí)應(yīng)同時(shí)考慮各管井功能及間距，盡可能地使平面管路路線短，避免交叉。

6.2 避免中庭“煙囪”效應(yīng)

該項(xiàng)目餐飲業(yè)態(tài)占比較大，冬季排油煙補(bǔ)風(fēng)機(jī)不開啟或者補(bǔ)風(fēng)量達(dá)不到原設(shè)計(jì)的80%，加劇了公共區(qū)域中庭的“煙囪”效應(yīng)，底層負(fù)壓狀態(tài)加劇，室外冷空氣不斷浸入，室內(nèi)實(shí)際溫度低于設(shè)計(jì)室內(nèi)溫度，舒適度極差。針對(duì)上述現(xiàn)象可通過加大對(duì)餐飲租戶補(bǔ)風(fēng)機(jī)的監(jiān)管并檢查圍護(hù)結(jié)構(gòu)的嚴(yán)密性，加強(qiáng)豎向排煙風(fēng)道出口的封閉，屋頂加裝新風(fēng)機(jī)，中庭與周圍場所之間的吊頂內(nèi)增設(shè)空氣幕等措施來改善。

6.3末端選型

在項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，同一規(guī)格的風(fēng)機(jī)盤管，不同水流量對(duì)應(yīng)的供回水溫差不一樣，且樣本的室內(nèi)外設(shè)計(jì)參數(shù)一般不同于項(xiàng)目設(shè)計(jì)室內(nèi)外參數(shù)。因此，為了避免末端選型與機(jī)組流量不匹配，末端選型時(shí)應(yīng)根據(jù)冷熱源進(jìn)出水溫度及室內(nèi)外設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)末端的冷量、熱量進(jìn)行校核。根據(jù)工程項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)空調(diào)末端以風(fēng)機(jī)盤管為主時(shí)，供回水溫差不大于6℃;當(dāng)空調(diào)末端以冷熱輻射裝置為主時(shí)，供回水溫差不大于5℃;當(dāng)空調(diào)末端以VAV為主時(shí)，供回水溫差不大于7℃;當(dāng)空調(diào)末端以CAV為主時(shí)，供回水溫差不大于8℃。因此，冷熱源設(shè)計(jì)要顧全末端情況，不能盲目追求大溫差。

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