浅析某商业综合体的暖通空调系统设计

吴玲娜

【摘要】本文简要介绍杭州某商业综合体的工程概况，详细阐述空调冷热源、风系统、水系统的设计，最后陈述系统实际运行情况并浅谈设计体会。

【关键词】空调系统设计;冷热源;风系统;水系统

1、工程概况

本项目位于浙江省杭州市，原设计为科研办公及产品展示用房，总建筑面积122598㎡，其中地上建筑面积86212㎡，地下建筑面积36386㎡。地上部分为A座17层科研楼、B座16层科研楼及5层裙房;地下二层，局部三层。A、B座科研楼底层为办公门厅、产品展示中心及部分办公;2～5F均为办公用房，5F局部设餐饮;六层及以上功能为科研办公用房;地下二层平时为汽车库及设备用房，战时为人防物资库;地下一层为汽车库及戊类库房;地下夹层为自行车库及储藏间。

本项目设计首次出图为2008年11月，之后由于甲方的经营需要修改数次，尤其是2015年4月这版图由于修改过大而重新图审，当时本项目主楼已经结顶，主要设计规范均按照2015年4月之前的相关规范，即在新的《建筑设计防火规范》实施之前完成各项设计及审查，以及主体的建设。2016年为满足甲方内部调整经营需要，需优化各层平面分割以及外立面的优化整合，和当地图审及相关部门沟通后再进行设计并重新图审。鉴于主体结构已经完成，本次设计在满足原设计指导规范的前提下，尽量满足新规范的要求，本次修改未涉及人防相关指标和内容。

2、空调冷热源设计

根据建筑功能和使用要求，并结合建设方的要求空调冷热源选择如下：空调冷源选用离心式冷水机组，热源选用燃气真空热水锅炉。AB楼空调面积约为76000㎡，经计算：空调冷负荷为10500KW，空调热负荷为5380KW。根據建设单位要求，AB楼冷冻机房和锅炉房还需承担CD、EF楼的冷热负荷，其余楼的空调负荷数据由甲方提供，具体如表1所示。

设计选用二台离心式冷水机组（带变频），单台制冷量3389KW， COP=5.134，IPLV=8.850;四台离心式冷水机组（高电压），单台制冷量6044KW，COP=5.495，IPLV=6.413;六台燃气真空热水锅炉，单台制热量2800KW，热效率>92%。

3、空调风系统设计

（1）办公门厅及1层裙房大门厅为全空气系统， 室内回风和室外新风混合后， 经变风量空调器处理后， 通过风管和风口送到房间各个部位。室内温度控制则由风管式温度传感器控制空调器回水管上电动调节阀的开度以及每台变风量空调器的变频控制器来实现，过渡季节可以实现全新风运行。

（2）A座、B座标准层办公房间，1-5层小房间采用水风系统，即风机盘管加新风机组的方式。风机盘管安装于吊顶内， 出风口顶送至室内，回风口则为吊顶下回。新风机组集中设置屋顶层，室外新风经冷却或加热处理后，通过风管送至室内。室内温度控制则由每台风机盘管的恒温控制器（带三速开关）来实现。

（3）空调风管保温材料采用红色超细离心玻璃棉板，材料密度48kg/m3，厚度30mm， 导热系数≤0.033w/m.k，热阻大于0.81m2.K/W。板材外贴面采用进口抗氧化防潮防火贴面W38II且复合贴面后的玻璃棉产品防火等级须达到A2级。

4、空调水系统设计

（1）定流量与变流量系统的选择

本项目选择变流量系统，因其系统的最大输水量是按照综合最大冷负荷计算的，可降低循环泵和管路的初投资。

（2）一次泵系统与二次泵系统的选择

在冷源侧和负荷侧合用一组循环泵的称为一次泵系统;在冷源侧和负荷侧分别配置循环泵的称为二次泵系统。

一次泵变流量系统简单、初投资较低、自控装置少、管理方便，但由于不能调节水泵的流量，因而难以节省输送能耗，无法适用于各供水分区的压力损失相差较为悬殊的系统。

二次泵变流量系统较复杂，自控程度较高，初投资大，但在节能和灵活性方面表现优异。此系统有如下优点：①可实现变水量运行工况，节省水系统的输送能耗;②水系统总压力相对较低;③能适应供水分区不同压降的需要。

本项目由于系统较大，各空调环路阻力相差较大，空调的冷冻水和热水系统采用二次泵系统。

（3）供水方式为下供上回， 水系统为异程布置方式，为保证水力平衡，每个空调末端均安装动态平衡电动调节阀。

（4）空调凝结水出水管与水平凝结水管的高差应在150-200mm以上， 凝结水管在吊顶高度允许的情况下， 沿流动方向做一定的坡度，坡度不小于0.3%。

（5）空调水管的最高点和容易积气的部位应加装自动排气阀，管道最低点设排水阀。

（6）空调水系统工作压力、试验压力和定压装置定压值

空调冷冻水系统：工作压力1.3MPa，试验压力1.8MPa，定压装置定压值0.85MPa。

（7）空调水系统的温差选择

《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB 50736-2012第8.5.1条规定：采用冷水机组直接供冷时，空调冷水供水温度不宜低于5℃;有条件时，宜适当增大供回水温差。

本工程属于大型商业综合体项目，空调水系统的管线较长，水泵的耗电功率较大，为了降低水泵的耗能，实现系统的节能运行，夏季冷水的供回水温度设为6℃/12℃，温差6℃。

冬季热水的供回水温差为60℃/50℃，温差10℃;冷却水采用5℃温差。

（8）空调水泵选型、输送能效比及二次泵变流量系统的控制方法及群控系统图

空调水泵选型及输送能效比详见下表。

表2 空调水泵选型及输送能效比

从上表可出，冷冻水系统和热水系统的耗电输冷（热）比EC（H）R值均小于系统的限制值。

空调冷热水一次泵为定流量系统，其余循环水泵均采用变频技术，冷冻水二次泵和热水二次泵变频控制采用压差控制法，冷却水泵变频控制采用冷却水进水温度和温差控制法。

下图为空调冷热水、冷却水群控系统示意图：

（9）空调水管保温

空调水管保温采用Durkblex铂耐斯自带铝箔保护橡塑海绵（B级难燃材料），导热系数为0.033W/K.m。

5、系统实际运行情况

本项目AB楼2019年投入使用至今，冷水机房和热水机房均非满负荷运行，目前已启用的各楼层空调制冷、制热效果较好。由于二次泵变流量系统可以分区控制，且管路内的流量可随系统负荷变化而变化，节能效果显著。但由于本系统较大，小流量运行成本较高，无法满足单一业主“人在即开，人走即停”的运行模式，给某些需要延长工作时间的业主造成了一定的不便。此外，裙房部分未考慮餐饮的区域最后招商了重餐饮业主，出现空调冷热负荷、新风等无法满足业主需求的情况，权衡利弊后增设VRF及新风系统，满足业主对舒适度的要求。

6、设计体会

商业综合体的项目从方案—扩初-施工图-竣工验收往往需要3-5年，甚至更久，中间会有不停的修改和配合，需要设计者有足够的能力、时间和精力。作为暖通设计师，从空调冷热源的比较选用到空调末端管材的选择，都应该在满足国家规范、地方法规、甲方需求等的前提下，因地制宜，从舒适度、节能效果、成本权衡等多方面考虑。暖通专业机房、设备管井、立面百叶的合理规划需与建筑、幕墙等专业密切配合，才能最大限度地保证建筑平面的合理布局，立面的美观及减少结构剪力墙上的开洞。空调系统应于自控系统密切结合，才能发挥更好的节能效果。空调系统形式的合理性是由于其所服务区域的实际使用性质及要求所决定的，并不应简单地认为集中式空调形式在节能、运行管理方面定然优于系统规模较小的相对独立的空调系统。

2012年初出茅庐便有幸接触到了这个项目，从设计其中的一部分到后来校对这个项目，再到后期配合、装修时担任此项目的暖通专业负责人，一步一个脚印，历时8年。由于裙房商业业态的不断调整，这中间经历过空调负荷、空调水管、新风量、排烟量、餐饮油烟量及相应井道的复核，部分区域排烟根据新规范的调整，外立面增加厨房的进排风百叶与幕墙单位的配合等问题，我见证了这个项目的竣工，这个项目也见证了我的成长。

参考文献：

[1]《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736-2012.

[2]黄翔.《空调工程》，机械工业出版社.