大型商业综合体暖通空调节能设计

满全文，孔伟伟

1.淄博市建筑设计研究院，山东 淄博 255000

2.威海市建筑设计院有限公司，山东 威海 264200

一座城市中的大型商业综合体的建设数量和水平，在很大程度上反映了该城市的整体发展水平，因此近年来我国各城市中的大型商业综合体工程数量正在逐年增多。暖通空调系统是大型商业综合体中的一个重要系统，它的设计不但要满足基本的系统功能，还要具备良好的节能效果。

1 大型商业综合体简介

商业综合体是一种综合性的建筑区，也是城市商业活动的聚集场所，其特点是业态繁多，集休闲、娱乐、购物、餐饮、住宿及写字办公等为一体，是一个多功能、高效率以及复杂统一的整体，体现出了商业功能的综合性。大型商业综合体是指规模较大的商业综合体。从内部特征上看，大型商业综合体拥有大空间尺度、通道树型交通体系、现代景观设计、高科技集成设施；而从外部特征上看，大型商业综合体则拥有集约性、高可达性、高密度性、整体统一性、功能复合性。

2 大型商业综合体暖通空调节能设计的要求

在大型商业综合体暖通空调节能设计中，首先，要求结合实际情况合理分析节能设计的需求，并确保能够满足节能设计需求；其次，要求充分利用各种具有节能效果的新型设备元件，并借助传感器有效收集整理相关数据信息，通过科技手段营造出更加舒适的系统运行环境；再次，要求将暖通空调系统的舒适度与节能效果有机结合，有效协调二者之间的关系，找到二者的平衡点，确保节能设计达到相关舒适性的原则标准；最后，要求在设计过程中深入施工现场进行实地考察，结合当地地质、水文、天气等自然条件进行合理设计，实现节能减排，减少对周边环境的不利影响。

3 大型商业综合体暖通空调节能设计策略

3.1 合理设置冷热源负荷指标

冷热源负荷指标的合理设置是大型商业综合体暖通空调节能设计中的一项重点内容。在设置冷热源负荷指标时，一方面应基于设计标准的各项要求及参数进行负荷计算；另一方面应结合大型商业综合体内的实际人流密度等数据。例如，按照《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》（GB 50736—2012）的要求，大型商业综合体冬季室内设计温度不低于18℃，实际上，由于来往商场人流密度大、人员活动多，且多数顾客着装偏厚，因此实际冬季室内温度为15℃时即可满足多数顾客的舒适度要求，超过18℃时反而会使顾客感到过热。另外，大型商业综合体的功能空间划分较多，而不同空间内对冷热负荷指标的需求各不相同，故在实际设计中，需要充分结合具体空间内的业态功能合理设置冷热负荷指标。因此，对冷热源负荷指标的设置应综合考虑多项因素，在计算的基础上结合调查数据调整，避免不必要的浪费。

3.2 合理选择冷热源形式

冷热源形式的选择是否合理直接影响暖通空调系统的节能效果。在大型商业综合体中，一般冷源主要选用离心式冷水机组和螺杆式冷水机组组合的方式，即“大小配”。当系统冷负荷大时，启动容量较大的离心式冷水机组作为主要运行机组，螺杆式冷水机组可作为补充；当系统冷负荷低时，启动容量较小的螺杆式冷水机组作为主要运行机组；根据负荷情况，调配组合运行。另外，冷水机组设置变频控制系统，根据实际情况合理调整冷水机组的运行情况。组合配置和变频控制的主要优势在于稳定性强和运行效率高，在多台设备同时运行的情况下，其中一台设备发生故障并不会影响系统整体运行的稳定性。

在大型商业综合体内，餐饮和电影院区域的面积占比较大，空调系统的总负荷也较大，并具有固定的负荷量，且对空调系统稳定性的要求较高。一般而言，这些区域空调系统可以通过采用设置独立冷热源的方式来降低能耗。

大型商业综合体在热源的选择中应充分考虑热量供应的稳定性问题。在有城市集中供暖的情况下，应优先选用；无条件时应选用运行安全可靠，并且能耗控制较好、维修成本较低的热源形式。无论是冷源还是热源的选择，都需要充分结合当地的市政配套设施情况及水、电、气的收费标准等。

3.3 合理进行通风设计

在大型商业综合体中的精品店区、步行街区、百货卖场区、电影院区等空间，可通过合理的通风设计实现节能。例如在这些区域设置机械排风与全空气空调系统结合，保持排风与新风的动态平衡，并实现能量回收及过渡季节全新风运行。在厨卫间、垃圾房等空间中，也要重视通风节能设计，通过送风与排风的合理组合，与相邻空间之间形成压力梯度，采用室外直接补风或利用其他区域的低温空气补风，以此实现节能。在地下车库空间的通风排烟设计中，合理划分防烟分区，并通过设置一氧化碳检测控制系统，按需运行排风系统。此外，冬季利用通风系统排除内区余热，也可以较好地提升系统的节能效果。

3.4 合理应用变频节能技术

在大型商业综合体暖通空调节能设计中，应合理应用变频节能技术，以提高系统的节能效果。变频节能技术的主要原理是在系统出现负荷变化时，根据负荷需求，通过调节水泵、冷水机组等设备的运行情况来实现节能。例如，在空调季节的早晚时期，空调实际负载通常会低于设计负载，冷冻水泵和冷水机组如按照设计负荷和流量运行，将会造成大量的不必要浪费，而此时若应用变频节能技术，则可有效降低运行能耗。实践发现，通过合理应用变频节能技术，可以使大型商业综合体中的暖通空调系统节约45%的能源。

3.5 合理应用自动控制系统

通过在大型商业综合体暖通空调中合理应用自动控制系统，可以实现对暖通空调系统的自动化控制。自动控制系统不但可以自动调控暖通空调的冷热系统，同时还能够自动收集分析冷热系统功能的相关参数，并据此合理调控空调系统的水量、温度及运行功率等，以保证系统更加高效、稳定地运行。在自动控制系统的实际应用中，总体可采用多工况空调运行的自动控制模式，通过实时控制风机和电动阀门来提高系统运行效率、降低系统运行能耗。首先，一般除了应用螺杆式冷水机组的区域，其他区域均可设计为一次泵负荷侧变流量系统和冷热源测定流量系统；其次，在供回水总管内，应设计有压差旁通装置；再次，在回水管上，应设计有电动二通阀；最后，在新风管、排风管及回风管上，还应设计有电动风阀和温湿度传感器。

3.6 合理应用分区两管制系统

大型商业综合体内的不同功能空间对温度的要求也各不相同，即使当环境温度较低时，部分空间内仍可能需要一定的冷量。基于此，需要在暖通空调系统中合理应用分区两管制系统，以保证能够及时为内部空间提供所需冷气。分区两管制系统在大型商业综合体暖通空调中的应用，可以根据不同空间内的供应水量情况满足其实际冷热量需求，从而显著降低系统运行能耗。在分区两管制系统的实际应用中，注意尽量缩短管道敷设的长度，若管道敷设不便，可根据实际情况适当扩大管径。

3.7 合理应用各类新能源

为了实现大型商业综合体暖通空调的节能目的，应合理应用各类新能源，如地热能、太阳能等。地热能的应用主要是依靠地源热泵技术来实现，其是一种将低品位热能转换为高品位热能的技术，在应用中不会产生温室气体，可有效减少废气排放，并且在管理过程中也无需燃烧燃料，对能源的需求较小。地源热泵技术与其他采暖技术相比，最大的特点是可以借助地表潜藏的热量调整室内温度，其具体的工作原理是利用地源热泵输入少量的高品位能源，将能量从低温热源转移向高温热源，在夏季时将多余的热量传递给大地，在冬季时则吸收地下的热量并传递给建筑以供室内供暖。地源热泵的类型较多，最常用的一种是地埋管，它由埋管和换热器两部分所组成，可以通过介质循环来实现传热。而且太阳能的应用则主要是太阳能热水器，即利用太阳能进行加热，从而减少暖通空调系统对传统能源的应用。

3.8 降低能源传输损耗

在大型商业综合体暖通空调的运行过程中，受各种因素的影响，能源必然会发生不同程度的损耗，为此应采取科学合理的措施尽可能地降低能源传输损耗。具体来说，首先，可以应用具有良好保温性能的材料，并尽量缩短管线；其次，可以采用一些输送性能良好的系统作为输送系统的动力源，从而提高输送能力，间接降低能源传输损耗；最后，还应加强能源管理，避免不必要的能源浪费。

4 结束语

综上所述，大型商业综合体作为现代化城市的重要组成部分，不但极大地方便了人们的生活，还是城市经济建设发展的重要推动力。大型商业综合体空间大、结构复杂、业态繁多、人员密度大、对室内舒适度要求高，这些特点决定了它必然会消耗大量能源。而且暖通空调系统作为大型商业综合体的一个重要耗能板块，降低其能耗需求意义重大。在工程设计阶段就对大型商业综合体暖通空调系统进行节能设计，是降低大型商业综合体能耗的一项重要途径。