长沙某商业综合体暖通空调设计及设计体会

文/黄冰 深圳华阳国际工程设计股份有限公司长沙分公司 湖南长沙 410000

1、项目概况

项目位于湖南省长沙市，总建筑面积422580.25㎡，主要功能包括集中商业、高层公寓、多层办公、地下车库及配套设备用房等功能，其中集中商业部分面积为73197.50㎡，主要功能包括：零售、餐饮、儿童娱乐、美食广场、影院、超市等功能。

2、冷热源设计

根据甲方的运行管理要求、结合本项目的特点，本项目集中商业设置三台1000RT的10KV高压离心式制冷机组和一台600RT的离心式制冷机组，冷却泵和冷冻泵、冷却塔与主机之间采用一一对应布置，制冷机房设置在B3层，上方设置有吊装口；冷却塔采用超低噪音横流冷却塔，设置在商业裙房屋面。

图1 集中商业冷热源系统图

超市冷源采用水冷冷水机组，选2台200RT的螺杆式冷水机组,冷却泵、冷冻泵、冷却塔与主机之间采用一一对应布置，制冷机房设置在B1层，冷却塔设置在商业裙房屋面，超市与集中商业共同采用3台制热量为2100KW的冷凝式燃气真空锅炉，影院采用独立的风冷热泵机组。

3、空调水系统

集中商业空调水系统采用一次泵主机侧变流量系统，冷冻水、冷却水分别设六台循环水泵,冷冻水泵变频运行，冷冻水系统共分4个环路，其中2个环路服务于A地块，另外2个环路经直埋后接至B地块。空调冷水供、回水温度为6/12℃，冷却水供回水温度为32/37℃，空调热水供、回水温度为60/50℃。

超市空调水系统采用一次泵主机侧定流量末端变流量系统，冷冻水、冷却水分别设3台循环水泵,空调冷水供、回水温度为7/12℃，冷却水供回水温度为32/37℃，空调热水供、回水温度为60/50℃。

4、空调风系统

商业一层和四层回廊区域、影院部分采用定风量全空气系统，二层和三层回廊区域采用吊顶式空调机组加新风形式，商铺、超市采用风机盘管（或吊顶式空调机组）加新风系统。四层位于玻璃顶下方的连廊采用落地明装风机盘管送风，二层沿玻璃幕墙狭长型的通高区域在二层和三层分别设置吊顶式空调机组沿往幕墙方向侧送风，用于防止冬季沿外立面幕墙冷空气下沉导致人员出现冷感的现象。

5、消防排烟系统

商业所有商铺、超市、长度超过20米的内走道和地上大于100㎡其他房间、地下室大于50㎡其他房间均设置机械排烟系统（净高均小于6m），其排烟量按不小于60m m³/h.㎡计算，且取值不小于按15000 m³/h,其排烟风量按任意两个相邻防烟分区的排烟量之和的最大值计算。裙房中庭及与之相连的回廊分别设置机械排烟系统。中庭排烟量按周围场所防烟分区中最大排烟量的2倍数值计算，且不小于107000m³/h回廊机械排烟量按不小于60m³/h.㎡计算，且不小于13000 m³/h，商业四层影院各影厅、放映走道等均设置单独的机械排烟及补风系统。

6、排油烟系统

本项目地上部分餐饮商铺排油烟均采用每户独立设置风管至屋面的形式，地下餐饮商铺采用多铺共用一根干管的形式排油烟，户内设置排油烟风机和油烟净化器并于屋顶设置二级变频风机和二级油烟净化处理器的形式。排油烟风量前期按60次换气次数进行估算，美食广场各档口采用按60次换气次数并不小于5000m³/h.户进行设计，美食广场每个档口的排油烟、补风支管均设置电动风阀。

7、关于大型商业综合体暖通设计的心得

现代商业综合体项目中庭承载着整个商场人员交通、引导顾客购物、供人员休憩交流等功能，通常采用大面积的通高镂空的设计，此类设计造成了严重的“烟囱效应”，在空调设计中必须引起重视。以本项目为例：中庭高度大部分在27m左右，经计算本工程中庭夏季在设计工况下产生的热压为11.5Pa，冬季在设计工况下产生的热压达27.0Pa，如不加以控制将严重影响空调效果和能耗。夏季空调工况下烟囱效应会导致高层呈负压热空气从高层吸入，大量室外热空气的吸入会加剧恶化顶层的空调状况，冬季由于更大的室内外温差故其烟囱效应比夏季更强，如不采取措施必将导致低层大量冷空气吸入导致底层难以保证设计温度，主要出入口附近受严重尤其严重。本项目设计中主要采用以下措施降低烟囱效应带来的影响：屋顶排风、排烟风机均设置与风机联动启闭电动密闭风阀，主要出入口均设置门斗，并设计有热风幕；主要出入口外门均预留安装防风条的条件，门窗均安装密封条；进行施工交底强调各类孔洞要求做到严密封堵；进行严格的风量平衡计算，保持整体微正压；适当加大出入口位置空调负荷，降低其冬季冷感。

大型商业综合体顶层玻璃顶附近夏季空调负荷具有其特殊性，设计时必须加以重视。通过对长沙市多个大型商业综合体的实地考察和咨询，绝大部分都存在夏季顶层人员感觉闷热的情况，结合商场实际情况加以分析可知导致顶层较热的原因有以下几点：①顶层没有设计遮阳措施或者采用了遮阳系数较高的遮阳材料导致太阳辐射直接或者间接进入室内加热周围的空气造成所谓的“温室效应”，而高温气体不断向周围空气进行对流换热造成回廊等人员活动区域温度升高②穹顶下方空气等在阳光照射下温度可达60℃，玻璃顶盖和钢构架等在阳光的直射下则温度更高，高温的物体通过热辐射影响周围人员的舒适度，由PMV计算公式可知平均辐射温度决定着人体辐射散热强度，其值越高，PMV值越高，人体感觉越热③室内热空气上浮的特性导致室内热源产生热空气通过中庭源源不断的往顶层聚集，产生分层效应 ④中庭烟囱效应（前文已述）。本项目设计中通过采用遮阳系数低的电动折叠遮阳帘，加大顶层回廊空调布置负荷，设置穹顶排热风机等措施保证顶层空调效果，空调送风口采用沿店铺侧设置条缝风口，送风方向为45度朝往店铺侧方向，防止送风直接进入中庭影响回廊空调效果。

大型商业综合体暖通设计需要充分了解建设方需求和工程特点，应力求做到通过合理的系统选型和设计达到整体管理方便和运行节能的目的。本项目集中商业采用10KV高压冷水机组降低了变压器的损耗同时高压冷水机组具有更小的运行电流和启动电流从而减小线路损耗；热源方面采用冷凝式真空热水锅炉，对烟气热量予以回收，其运行效率较普通非冷凝式锅炉提高8%以上。物业、商运办公区等需要考虑在商场打烊后继续运行的区域设置独立的多联机系统，影院等运行时间与集中商业不一致的区域独立设置风冷热泵系统从而避免了大型冷水机组长时间低负荷运行而导致运行效率低的情况；集中商业采用一次泵主机侧变流量系统，冷冻水泵变频运行，提高部分负荷下运行效率；中庭顶部设置有多台排风风机，可灵活开启运行，既可以作为夏季顶部排热使用也可作为夏季或者过渡季节凌晨通风换气用，可利用凌晨室外冷空气对建筑进行“预冷”，既能利用室外天然冷量又改善室内空气品质；末端方面：考虑到后期招商存在一定的不确定性，另外商业综合体为应对消费升级往往面临 “三年一小调,五年一大调”的状况，本设计末端按柱跨进行布置、接入租户的供回水总管做适当放大，末端系统在初期增加极少的成本的情况下即可做到后期只需少量调整就能快速的应对商场业态的调整。

大型商业综合体项目应注重优化水系统设计以降低运行能耗，本项目冷、热源机房均设置在建筑物负荷中心位置，冷、热源机房外水管管径选择参考《全国民用建筑工程设计技术措施—暖通空调·动力》(2009)5.8.3条将其比摩阻控制在100～300Pa/m范围内，同时校核其流速保证空调房间内空调管道流速不宜超过技术措施中表5 .8 .3 -1 的限值。而机房内的管道因为管道弯头、三通、阀门等构件特别多其局部阻力系数远大于机房外管线，所以不能简单以控制比摩阻为目标，必须适当控制流速从而控制动压达到最终控制机房内整个阻力损失的目的。本项目冷热水系统设有四个总环路，每个环路均设置有静态平衡阀，环路划分既能促进了水力平衡，也利于后期管理，自立管接出的楼层干管均设有静态平衡阀，静态平衡阀均标注设计流量，从而保证后期的调试效果；另外考虑商业大型主力店等议价能力较强的商家可能要求自机房独立环路引出以便于计量或者管理，设计中分集水器位置预留1～2个环路接口作为后期备用。

餐饮业态往往占据商业面积的40%以上，排油烟系统的优劣直接影响商户的运营和工作人员的身体健康和商场运行能耗。商业综合体项目排油烟系统设计常面临着油烟净化器和油烟风机放置在屋面还是放置在户内的讨论，两者在实际工程中均有一定比例。油烟净化器和油烟风机放置在屋面的优点在于机组检修方便、管道呈负压减少烟气泄露，其缺点在于烟道容易积累油污，不及时清理时甚至存在火灾隐患，烟净化器和油烟风机放置在户内的优点在于机组免受日晒雨淋使用寿命更好、操作人员能方便观察到机组的工作状态，风管不易积累油污，其缺点在于管道正压存在烟气泄露，排风风机风量较大时存在噪音大影响室内环境、检修困难，占用层高较多等问题，因此选择排油烟风机和油烟净化器的放置位置时应该结合项目具体分析后确定，不能盲目套用。

排油烟补风风量应满足整体风量平衡要求，应与排油烟风机联动启闭，经了解实际运营过程中经常出现租户只开排油烟风机不开补风风机的现象，不开补风风机对于商户而言不仅节约了电费，而且从公共区域抽取的为室温空气也增加厨房工作人员的舒适度，但对整个商场的平衡造成严重的破坏，造成商场整体负压大量空气直接从外墙、门窗缝等进入室内，严重影响空调效果，导致商场出现温度不达标、风口凝露等问题。该现象如果仅依靠后期人员管理很难完全杜绝，所以应在设计阶段考虑必要的技术措施进行防治。本项目设计中将商户各排油烟风机、补风风机均纳入BA监控，设置未联锁开启报警，可从技术层面实现杜绝不开补风风机的现象。

结语：

随着人们生活水平的提高，商场已从原来的单纯的百货为主导的卖场形式转变为吃喝玩乐购一体的商业综合体。现代商业综合体各种复杂的建筑形态百花齐放，各类新型业态的涌现以及不断改变的管理运营理念都对商业的暖通空调设计带来挑战，暖通专业必须充分了解各种业态运营特点，紧密结合建设单位运营管理需求进行设计。本文以实际设计为基础，对商业综合体设计、运营中遇到常见的问题加以分析和解决，希望能对今后类似建筑的暖通空调设计有借鉴和参考意义。