商业综合体穹顶节能改造分析

谭宏斌 谭雅匀

1. 上海陆家嘴物业管理有限公司 上海 200120

2. 上海电机学院 上海 201306

商业综合体作为城市中心的重要组成部分，其能耗和环境影响日益受到关注。穹顶作为商业综合体的重要组成部分，不仅是建筑外观的亮点，还承担着保温、隔热和采光等功能。然而，传统的玻璃穹顶结构在能耗和效率方面存在一定的缺陷。因此，对商业综合体穹顶进行节能改造成为一项迫切的任务。

1 商业综合体穹顶散热不佳原因分析

商业综合体穹顶散热不佳可能有以下原因：

（1）不足的隔热材料：穹顶本身使用的隔热材料可能不够优质或老化，导致热量无法有效阻挡传输到室内或室外环境。这会导致夏季阳光直射下的过多热量进入建筑内部，增加了空调负荷和能源消耗。

（2）无隔热窗或不合理的窗户设计：如果穹顶采用的窗户没有隔热功能，或者存在窗缝或密封性差，热量可以通过窗户进入或离开建筑。这会导致冷气或暖气系统需要更多能量来维持室内舒适温度。

（3）缺乏通风机制：商业综合体穹顶缺乏良好的通风机制，导致热气在穹顶内滞留，无法及时排出。缺乏空气流通会导致热量在建筑内顶部积聚，使得室内温度上升，增加了空调负荷。

（4）大面积玻璃幕墙：商业综合体穹顶可能使用大面积的玻璃幕墙，这虽然可以提供良好的视野和光线，但也容易导致室内热量过大。玻璃本身的热传导性质以及阳光直射会使得室内温度升高，增加了空调负荷。

（5）缺乏遮阳措施：商业综合体穹顶如果没有遮阳措施，夏季阳光直射会直接进入建筑内部，增加了热量负荷。因此，在穹顶上设置遮阳设施（如帘幕、百叶等）可以有效地减少热量的进入。

针对商业综合体穹顶散热不佳的原因，可以进行相应的改造措施，如更换优质隔热材料、优化窗户设计、改善通风机制、降低玻璃幕墙的面积或使用遮阳措施等，以提高穹顶的散热性能，减少能源消耗。改造方案需根据具体情况进行定制化设计和实施。

2 商业综合体穹顶节能改造分析

2.1 穹顶镀膜设计

商业综合体穹顶玻璃镀膜是一种常见的节能改造措施，可以有效地提高穹顶的隔热性能和光照控制。通过在穹顶玻璃上进行隔热膜或低辐射膜的镀膜，可以显著减少外界热量传输到室内的程度。这些镀膜具有优异的隔热性能，可以有效阻挡太阳辐射和热量的进入，降低空调系统的负荷，减少能源消耗。玻璃镀膜可以根据需要控制室内的光线透过率，实现光照的合理调节。例如，可以选择具有遮阳功能的镀膜，可以减少室内的日照强度，避免过于明亮的光线对室内环境和展示商品的损害。

本文以苏州砂之船为例，其使用隔热玻璃镀膜涉及一种绝热涂覆玻璃，其特点是在玻璃表面形成圆形、多重形变或圆形与多重形变相结合；该斑点具有超过60μ m的电镀（涂布）层，并且各个斑点具有5到3000mm2的区域。部分镀膜技术可以过滤掉紫外线的辐射，减少紫外线对室内商品和人体的伤害。这对于商业综合体中展示的商品和艺术品保护非常重要。适当的玻璃镀膜可以改善穹顶的外观和视觉效果，提升建筑的整体形象和吸引力[1]。

在镀膜过程中，最先需要制造覆盖层，该覆盖层包括多个复合孔，该孔的总面积为涂层面积的5～95%，对应于该涂层面积的5～95%的面积；所述覆盖膜是一种可以与所述玻璃紧密结合的膜；复合孔按规律布置，以圆形或多角形为主；在基片玻璃上粘贴覆盖薄膜；在覆盖薄膜上涂敷保温材料，并按施工技术将隔热效果不同的涂料分层涂敷；待保温材料凝固后，将覆盖在玻璃上的遮光薄膜除去，使该隔热涂料留在玻璃表面，形成有斑点的隔热涂料。该种节能改造方法与传统穹顶节能方法不同的是，其能够将照射的紫外线以漫反射的方式折走，并不会让其直接穿透照射到商业综合体内部。在经过该种施工方式镀膜之后，其镀膜前玻璃外部照射温度达到50℃，经过镀膜之后，对整体穹顶玻璃进行测温，发现面积1200m2的玻璃穹顶在镀膜后平均降温13.7℃以上。其空调能耗一年节省274519.4度，电费一年节约176076.7元，其说明穹顶镀膜可以起到良好的节能效果。

图1 穹顶镀膜前后能耗电费对比

值得注意的是，对于商业综合体穹顶的玻璃镀膜选择，需要根据建筑的具体需求进行定制化设计。考虑到不同气候条件、朝向、建筑用途等因素，可以选择适合的镀膜类型和特性。此外，镀膜的质量和施工技术也是确保其有效性和耐久性的关键，需要专业的技术团队进行施工和维护。

2.2 优化穹顶结构设计

商业综合体穹顶的节能改造还可以包括穹顶结构的改造，以提高隔热性能和能源效率。通过在穹顶结构中增加隔热层，可以有效地减少热量传输和阻挡外界热量进入建筑内部。隔热层可以采用保温材料，如聚苯板、岩棉板等，将其安装在穹顶结构内部或下方，以避免热量的损失和能源浪费[2]。商业综合体穹顶的外墙材料选择也会影响能源效率。考虑选择易于热隔离和隔热的外墙材料，如保温板、彩钢板等，以减少热量传导和室内温度的变化。

比如在滨江宝龙城项目中，在经过认真检查后发现，由于穹顶在其内部形成至高点，导致阳光照射穿透后的热量聚集在一起在5层顶部形成蒸笼效应，大量热量集中在穹顶上部。这导致商业综合体空调能耗加剧，室内空气不流通。经实测在外界温度达到37℃的情况下，其5层上人屋面扶梯口的温度可达到41.4℃，舒适度极差。在滨江宝龙城的测试过程中，还发现5层的扶梯口处由于阳光照射，导致热量高，且由于该处幕墙结构，对于高温气流的聚集效果好，导致大量热气聚集在此处。热气流在聚集过程中不断加厚，进一步加剧了滨江宝龙城该部位的热量上升。

根据该种情况，商管公司决定对该部位穹顶幕墙的钢化玻璃以及风幕机予以拆除重装。施工人员将被拆卸的钢化玻璃处，用一种密封的方式，将铝合金外墙的装饰面板封住，装饰面板为银灰色。银灰色的外墙装饰面板上，在最上面10cm的中央，预留一个62×62cm小孔。用50×50×5mm的方形铝合金管，在装饰板孔的内侧边缘对齐，形成框架结构，用以安装排气轴流风机。风机的排气口设置防雨罩，法兰连接部位采用铝合金U形沟槽，宽度稍大于法兰螺栓总长度。U形凹槽安装完毕后，再用结构胶粘剂将接合处封住，然后在最下面的边缘上开一个100×3mm的切口[3]。改造后的穹顶在通风功能以及光照散热功能方面有着较大改进，降低了空调能耗。

在改造后，滨江宝龙城的楼梯口聚热以及穹顶日照温度过高的情况得到有效缓解，空调效果提高，且内部温度下降，楼梯口的热气体聚集情况不再出现。改造后扶梯口现场情况如图2所示。

图2 滨江宝龙城上人屋面扶梯口

通过对商业综合体穹顶结构进行节能改造和优化，可以提高建筑的隔热性能、防水性能和采光效果，减少能源消耗并降低运营成本。具体的改造方案需要根据项目的特点和需求进行定制化设计。在进行穹顶结构改造时，务必咨询专业的建筑工程师或相关领域的专业人士，确保设计施工的质量。

2.3 喷雾降温改造

喷雾降温改造是在商业综合体穹顶安装喷雾系统，利用水分的蒸发带走热量，从而降低穹顶表面温度。同时，水雾喷洒还可增加周围空气湿度，缓解干燥感，提高环境舒适度。该技术具有投资成本低、能耗低、维护简单等优点，是一种较高性价比的节能改造方案。在进行喷雾降温改造时，须综合考虑项目的实际情况和需求，进行定制化方案设计和施工。

本文以滨江宝龙城为例进行分析。为确保喷雾系统的正常运行，需选择合适的水泵和控制系统。水泵应具备足够的压力，确保水源的顺利输送，控制系统应具备智能控制功能，根据室内外温湿度自动调节喷水频率和水量。管道选择可承受2.5 MPa压力的 PPR管热熔焊。主要管线和设备基座进口管径为DN40，出口口径为PPR，分支口径为DN20。

喷雾降温改造的水源，须考虑水质纯净要求，使用自来水或中水处理后的回收水，同时需对进水进行过滤处理，确保水质达标，避免出现喷头堵塞等问题。该系统设计耗水量1.5m³/H，最大供水量3.0 m³/H。预留扩展余量。后期如需增加其他管路可直接接入，不必更换设备。

根据商业综合体屋面的实际情况，布置合理的喷雾设备。结合环境温度和经营需求，合理设置喷雾量和喷雾频率。过多喷雾可能导致周围地面潮湿带来安全隐患，而喷雾量过少则无法达到有效的降温效果。通过监测环境温度、湿度等参数，采用智能化的控制系统，自动调整喷雾的工作状态。同时为了提高安全性和节能降温效果，在冬季考虑了防冻措施，设置分区控制，保证喷头自动运行调控，减少人力依赖。水泵扬程47m，功耗1100W，流量2.0m³/H，口径DN25mm，整体采用绿色仿真植物掩盖，在附近冷却塔中取水，为降低对周边环境的影响[4]，同时实现节能环保，选用绿色材料对喷雾系统美化。同时将喷雾后的水进行回收过滤和循环利用，减少水的浪费。喷雾降温技术改造运行效果测试数据如表1所示。

表1 喷雾降温技术改造运行效果测试数据

结合表1数据可以看出，在进行喷雾降温技术改造后，项目取得良好的节能效果。

喷雾降温技术可以有效地降低商业综合体穹顶区域的温度，改善室内外的舒适度，并且相对于传统的空调系统，喷雾降温具有能耗低、环保且经济的优势。但改造须根据实际情况进行合理设计和运行管理，以确保其节能效果和安全性。

3 结语

商业综合体穹顶的节能改造是一项重要的任务，旨在降低能耗、提高能源效率，并促进可持续发展。在本文中，我们分析了商业综合体穹顶节能改造的多个方面，通过不断推进商业综合体穹顶的节能改造，我们可以为创建更可持续、环保的城市环境做出贡献，为未来的发展铺平道路。希望本文提供的分析和方案能够对相关行业的从业者和决策者提供有价值的指导，并共同推动可持续发展的实践。