长沙某商业综合体暖通设计

黄晓康

摘要：本文介绍了长沙某商业综合体暖通设计，结合大型商业建筑空调系统设计的要求，从空调负荷及冷热源、空调水系统及空调通风系统等方面介绍设计思路，面对本项目的特殊的重点难点如何处理，并对设计进行了一些简单的分析总结。

关键词：大型商业综合体;空调冷热源;空调水系统;溴化锂直燃机

1 工程概况

本工程是幢以商业为主的大型商业综合体建筑，位于长沙中心商圈。

本工程总建筑面积为53万平方米，由6幢公寓塔楼与商业裙房组成。6幢塔楼高度均为40m-45m，功能为公寓式办公;地上6层裙房，为商场、餐饮及影院等;地下4层，其中负一、负二层为商场、超市等，负三、负四层为汽车库及设备用房。

2 设计思想

本工程位于长沙市核心商圈，建筑体量较大且造型复杂，因此空调系统容量较大，相对复杂。在系统设计过程中，始终把业主节约设备初投资且系统运行经济可靠的设计要求放在首位。

本工程6栋公寓式办公及其底商外街商铺为出售，主体商业裙楼为自持。根据这个使用特点，空调系统按上述两个区域独立设置。公寓式办公每间房间面积均很小，为灵活出售，设计分体空调，每间预留空调室外机位置及电源。公寓底商均为小面积临街商铺，有良好通风，亦设计分体空调。

主体商业裙楼体量较大，能源系统在项目初期经过了多轮的多种方案对比分析，最后综合考虑到运行稳定性、成本控制等因素，确定为采用溴化锂直燃机组作为冷热源。用以热定冷的方式，冬季均采用溴化锂直燃机组作为热源，夏季不足的负荷用离心冷水机组补足。夏季运行时优先采用电制冷。本系统采用复合能源系统，当夏季电力或燃气不足时扔能以部分负荷运行，可以有效提高系统运行的安全性、可靠性。

影院与超市考虑到其负荷特性与使用时间均与主体商场差异较大，并且未来由第三方独立运营，因此集中舒适性空调系统均由业主招商二次设计，仅在屋面预留机组位置和电量。

3 空调系统

3.1 空调负荷及冷热源

经详细计算本工程各区域的空调负荷值如下表3.1：

由于商场热负荷约为冷负荷的55%，考虑以热定冷的方式选择溴化锂机组容量，按总热负荷选择溴化锂机组，不足的冷负荷由电制冷机组补足。设计采用3台制冷量5815kW，制热量4760kW的溴化锂直燃机，和2台制冷量4200kW的离心式冷水机组为冷水机组做为空调系统的冷热源。综合分析投资与节能，设计冷冻水采用6℃温差系统，冷冻水出水及回水温度为6℃/12℃。热水出水及回水温度为65℃/55℃。考虑到长沙夏季室外湿球温度过高，冷却水回水温度不宜过低，设计冷却水出水及回水温度为37.5℃/32℃。能源站设置在负一层，冷却塔设置在屋面。

3.2 空调水系统

本工程采用两管制水系统，采用一级泵变流量系统，冷冻水泵与冷却水泵均设置在地下室能源站内，同时机房内还设置有完备的加药和水处理设施。空调水的定压补水通过定压补水真空排气机组进行。管程为异程结合同程式，立管异程水平同程;各区域空调冷水回水管的支管上设置压差式平衡閥。

空调处理机组的回水支管上设置动态平衡电动调节阀，风机盘管回水支管上设置动态平衡电动二通阀。

空调水系统共分4个环路：西区商业;东区商业;超市预留;影院预留。集分水器设置在主机房内，供向各个区域的空调水环路上设置能量计量装置。主管通过地下车库接至各空调水井内，竖向通至各层接支管到每个末端。

3.3 空调风系统

超市等大空间区域采用全空气一次回风低速送风空调系统。气流组织为上送上回。设置过渡季节全新风运行。商铺、餐饮区域采用风机盘管加新风系统。新风采用立式或吊顶式新风处理机组送风。公共区域采用吊顶式空调器送风。公共区域不单独设置新风系统，通过加大商铺内新风量满足公共区域新风需求。

商场层高较高，功能主要是大开间商业及餐饮等，空调形式采用全空气系统，气流组织采用顶送顶回的方式。空调系统过渡季节采用全新风运行。裙房排风系统与全空气系统对应设置，排风机设置于裙房屋顶。排风系统除平时满足空调新风的80%风量外，还考虑了系统在过渡季节全新风运行时的风量排风要求，而单独设置了过渡季节使用的排风机。

3.4 空调自控系统

对于中央空调通过对冷水机组、锅炉和相关设备的运行参数的监测与控制，实现系统中各相关设备及附件与冷水机组实顺序启停，并提供节能优化策略功能，对中央空调系统进行节能控制。采用智能化预期控制技术，实现冷冻水泵、热水泵、冷却水泵的优化控制。通过系统数据库以及检测水系统温度、流量和压力（或压差）的变化，基于对负荷的预测方法，准确判断系统的当前以及下一个时间段的负荷变化，计算主机输出负荷和空调负荷，实现对水泵流量的动态调节。

4 工程设计中的主要难点

4.1 本工程商场正中间有南北向地铁线穿过，将商场分隔成东西两片。东商西商仅在二层以上连通，对集中空调系统设计带来困难。分隔开后东商空调面积约8.6万平米，西商空调面积约5.3万平米。如分设两套集中空调系统，可解决东西商无法连通问题，但是将分设两个能源站，初投资较高，后期运营复杂不可靠。经过多次方案论证比较，最终决定东商西商合用一套集中空调系统，总能源站设置在东商负一层。东商西商分别设置2个空调水系统环路。经与地铁公司协商，在G层设置一个综合管廊穿越地铁站，西商的水系统环路通过管廊接至西商。该方案可大幅节省初投资，虽然西商水系统环路过长，导致输送能耗增加，但由于仅适用一套空调系统，可提高主机房运行效率，总体运行能耗反而可以得到降低。

4.2 由于东商西商仅设置一个集中空调系统，主能源站由于有泄爆要求，设置在东商的东面，并不在负荷中心，导致东商西商两个水系统环路长度差距较大。西商水系统最不利环路达到850m。如仅设一次泵，经水力计算冷冻水泵扬程需要38mH2O。各环路压差不均可能导致不平衡率过大。设计考虑过在西商增设一组二次泵，可解决压差不平衡问题，提高能效，但是需增设一组水泵与机房，增加初投资，并且运营稳定性降低，调试不当反而会不节能。最终设计未考虑设置二次泵。在水系统设置动态平衡阀调节压差，解决压差不平衡问题。

4.3 商场有大面积的中庭和回廊，其空调末端的设置方式值得探讨。采用全空气系统气流组织与空气品质最佳，但是空调箱需占用专用空调机房，并且风管较大，会影响回廊净高。采用吊顶式空调器不需专用空调机房，并且风管较小占用层高低，缺点是气流组织较差，噪音较大，水管接入回廊，漏水点较多，需设大量检修口，对回廊吊顶布置有影响。综合考虑分析后，为了提高回廊的净高，回廊末端采用吊顶式空调器。由于商场平时运营时，商铺与回廊的门是敞开的，因此回廊与中庭不单独设新风系统，采用加大商铺内新风量的做法，平衡排风集中设置在中庭的顶面上，这样气流组织为新风到回廊到中庭最后到屋顶，形成良好循环。

4.4 能源站采用泄爆口兼作吊装孔，设计时未考虑大型设备的运输路线问题。施工过程中，由于吊装口位置一侧紧挨6#栋，一侧是下沉广场，仅另外两侧可作为设备运输通道，而附近有一处售楼部距离较近，大型吊车悬臂过长可能会有阻碍。后与施工方综合规划吊车运输路线和步骤，专门为运输路线设置通道，成功运送设备。

5 结语

本文阐述了大型商业综合体空调设计方法及相关系统和参数的选择，列举了一些工程实际问题和难点具体分析和解决办法，为此类空调系统设计在其他项目中的应用提供了案例。

本工程仍在安装过程中尚未投入运营，从调试来看运行效果基本满足设计要求。

随着城市的发展和扩张，商业趋向于集中，商业综合体趋向于大型、有特色。并且新型的商业业态也随之增多，电影院与大型超市基本成为商业综合体的标配，如电竞场馆、蹦床公园、游泳馆、特色展览馆、特色餐饮等特殊业态也逐渐出现并且增多。如何将这些与商场负荷特性相差较大的业态设计空调既满足使用效果，又达到节能，这对空调系统的设计带来难点和挑战。

参考文献：

[1] 陆耀庆主编： 《实用供热空调设计手册》（第二版），中国建筑工业出版社，2008。

[2] 马最良、姚杨主编： 《民用建筑空调设计》（第二版），化学工业出版社，2009。