试论大型商场空调设计方案的优化

邱蓉

【摘 要】本文对某大型商场空调设计方案提出优化建议，重点对取消转轮全热回收装置、取消光催化氧化空气消毒净化装置、采用10℃大温差冷冻水技术、空调冷冻水管路系统采用分层环形同程管路进行阐述。

【关键词】转轮全热回收装置；光催化氧化空气消毒净化；空调冷冻水管路系统

0.工程概况

本工程位置佛山市，建设用地140090平方米，总建筑面积670491平方米；地上建筑面积586374平方米。地下一层，层高为4.5m，作为设备用房与停车库。地面以上建筑分为A～D栋四栋单体建筑，地上各栋建筑之间设连廊联系。 本工程设集中供冷站，8层以下（包括8层）由地下室集中冷站统一考虑，共设两个冷站，集中冷站1向C栋、D栋提供一对冷冻供、回水管；供、回水温度为6/13℃，温差为7℃；集中冷站2向A栋、B栋提供一对冷冻供、回水管；供、回水温度为6/13℃，温差为7℃。

1.优化建议宗旨

本优化建议的宗旨，是完全以业主的长远利益为出发点，结合我司多年的工程经验及业主的具体要求，从系统选择、结构运作及管理等各方面作出全面的探讨及评估，从而达到方案经济合理、技术先进实用、使用舒适可靠、运行管理方便、系统扩展和功能调整灵活为目标。通过精确计算、精心分析、合理的系统划分、科学严谨的材料选择为业主节约投资及运行管理成本，从而实现更大的经济利益。

本项目规模巨大。由于规模效应，任何一点微小的改进都能给业主带来可观的利益，反之，任何一点微小的疏忽，都会带来很大的损失。因此，作为项目全寿命周期成本管理控制的最前沿——设计方案，显得尤为关键。

我公司针对该项目组织了业内一些专家和本公司的技术骨干对该项目进行各项审核和技术评估，认为该项目系统设计计算合理，局部设备和材料的选择存在一定的优化空间。

我公司针对该项目主要大的优化意见如下：

（a）取消转轮全热回收装置。

（b）取消光催化氧化空气消毒净化装置。

（c）采用10℃大温差冷冻水技术。

（d）空调冷冻水管路系统采用分层环形同程管路。

我公司针对该项目一些细节的意见如下：

（e）空气处理机组表冷器之前增加中效过滤器。

（f）空调处理机组消声及其减震的一些技术措施。

（g）冷却塔增加平衡管路。

（h）其他一些技术标文件中的优化措施。

2.优化建议详细描述

2.1取消转轮全热回收装置优化设计建议

转轮热回收技术是近年来比较热门的一种节能技术。众所周知，随着人民生活水平的提高，人们对空调的要求已经不是单纯满足够“冷”就行的基本要求了，人们对新风的要求是越来越高。新风负荷占空调总冷负荷的比重越来越大。因此人们利用新风和排风之间的能量差进行全热交换，既增大了新风量，又不增加新风负荷，于是诞生了转轮换热技术。

但就本项目来说，转轮全热回收技术并不适用。一是本项目中并没有现成的排风可以利用。原设计中的新风量仅为4.4m3/平方[1]，刚好满足商场正压风量要求。原设计中为了转轮换热特意增加了排风系统，势必造成整个商场正压不足。由于商场卫生间排风的存在，整个商场甚至于产生负压。室外空气由于负压的作用不经过处理进入商场，增大了空调系统的负荷，造成靠近门口位置的商场温湿度不容易控制。夏季室外新风湿度大，不经过空调处理直接进入商场后还会在金属部件（如：风口、家居拉手和装饰件）处形成结露现象。

另外，转轮换热的节能效果主要看两方面：一是换热效率，二是新风和排风之间的温差。就本项目来说，采用进口转轮，其焓交换能满足大于70%的设计要求，但造价昂贵。二是过低的新排风温差也让转轮全热回收的经济效益大打折扣。

本项目设计新风和排风的最大温差为8℃，理论热回收效果为总冷量的20%。但实际运行情况并非如此，转轮全热回收过程中自身要消耗一部分能量，如增加排风机的功率、空调机组由于转轮的使用而额外增加的功率，转轮自身旋转所消耗的功率。另外由于转轮的应用，空调必须考虑渗透新风带来的冷负荷、转轮温升带来的冷负荷，空调设计负荷也在实际需求中有所加大。综合本项目实际情况考虑转轮只有在室外温度大于28℃的时候才有应用价值，且运行节能效益不足空调总能耗的1%，全年节能效益不足空调运行费用的0.2%，投资方在付出巨大的初投资基础上，还要为此付出一笔不菲的维护费用，设备的维护费用要高于其节能收益。鉴于上述考虑，我公司建议取消热回收装置。

2.2取消光催化氧化空气消毒净化装置

家居商场中，由于胶水和油漆在家居中的应用，散发甲苯和甲醛等有害气体比较多。光催化氧化空气消毒净化装置能将甲苯和甲醛通过电解作用，分解成水和二氧化碳。但目前光催化氧化空气消毒净化装置制造行业不够规范，设备价格较高，除异味效果，尤其是其电解效果无明确的检测指标。且其主要配件紫外灯发射管属于易损耗配件，需要定期更换，日后维护费用不菲。

但就消除甲苯和甲醛等有害气体来说，通风换气是最好的办法。在加上对有害气体散发比较大的局部商场局部放置木炭或者活性炭进行进一步除臭，降低家具散发的有害气体对室内环境的破坏。

光催化氧化空气消毒净化装置技术先进，但目前设备造价较高，产品技术不够成熟，维护成本较高。但该设备安装简单，方便后期增加。因此我司建议，本项目可以先不安装催化氧化空气消毒净化装置，待其技术成熟、质量稳定、产品价格下降后再进行加装也不失为一种解决办法。

2.3采用10℃大温差冷冻水供冷技术

常规中央空调中冷冻水供回水温差为5℃。1冷吨空调负荷需要0.66m3/h的空调水量。如果采用10℃温差设计，冷冻水载冷能力提升一倍，也就是说1冷吨空调负荷只需要0.33m3/h的空调水量。空调水泵和管网的投资下降40%左右。并且水泵的运行费用下降50%。因此输送距离比较远，水泵能耗高的大型冷冻站中节能效果更为显著，经济效果十分可观。

另外10℃温差的冷冻水我们可以由两台常规5℃温差的冷水机组串联制得。以本项目为例，如果采用6/16℃供回水温差设计，可以使得一台制冷机组工作在6/11℃的工况下，另一台制冷主机工作在11/16℃的工况下。相比原设计工况，6/11℃的工况的制冷主机的能效比与原设计工况基本一致，而11/16℃的工况下的制冷主机由于其出水温度的提高，其能效比要高出原设计运行工况20%左右，节能效果极为显著。

但是大温差供冷，对末端送风设备要求较高，其送风温差设置在8℃左右，经过我司核算，优化设计后本项目在风量不变的情况下，其末端仍然能够满足大温差换热要求，局部末端设备只需要增加2P盘管即可。

大型商场空调室内负荷低，但是其规范要求的最低的换气次数不低于5次。因此整个空调运行在大风量、小冷量的工况下。给大温差供冷提供了良好的前提条件。也就是说在本项目中，原来的末端风量可以不做调整，单纯增加表冷器排数即可达到大温差供冷的要求。其末端造价要比其水系统节约的造价要低。

在本项目中，10℃温差供冷系统的整体造价与原设计7℃温差整体投资略有降低；且由于水泵功率的减少和制冷主机能效比的提升。其空调运行费用下降10%左右，节能收益较大。

3.结论

经过我司优化设计之后，本项目造价有了一定的降低，造价降低幅度约1000万人民币。其运行费用大大降低，每年节约运行费用约412万元。其优化设计经济效益可观。

【参考文献】

[1]采暖通风与空气调节设计规范（GB50019—2003）[S].