曾向斌

（深圳市華陽國際工程設(shè)計股份有限公司廣州分公司，廣東 廣州 510000）

1 項目信息

1.1 工程概況

本工程位于貴州省威寧彝族回族苗族自治縣，坐落于威寧草海自然保護區(qū)北側(cè)。本工程為多層商業(yè)綜合體，總建筑面積約為46 200 m2，建筑總高度23.85 m；地上共4 層，地下1 層，具體業(yè)態(tài)及功能分區(qū)如下：首層為商業(yè)區(qū)、二層為超市及商鋪、三層為主力店及商鋪、四層為餐飲商鋪及兩層通高的電影院，地下室一層為車庫及設(shè)備用房。項目定位為高端多功能的商業(yè)綜合體，可以營造良好的商業(yè)氛圍和居住環(huán)境，打造威寧縣亮麗的城市名片。

1.2 設(shè)計參數(shù)

畢節(jié)市平均海拔1510.6 m，冬季室外大氣壓力為776.6 hPa，冬季室外平均風(fēng)速為0.4 m/s。其中，威寧縣最熱月平均氣溫為17.7 ℃，最冷月平均氣溫為1.9 ℃，冬季供暖室外計算溫度為-3.0 ℃，冬季通風(fēng)室外計算溫度為-7.0 ℃，年均采暖天數(shù)為123 d，年均空調(diào)天數(shù)為0 d。按照《貴州建筑熱工設(shè)計分圖》的劃分標(biāo)準(zhǔn)，該地區(qū)劃分為夏涼冬冷地區(qū)。

根據(jù)相關(guān)節(jié)能設(shè)計規(guī)范，結(jié)合業(yè)主方的設(shè)計管理要求，對比其他項目，確定本商業(yè)綜合體室內(nèi)設(shè)計參數(shù)，如表1所示。

表1 商業(yè)綜合體室內(nèi)設(shè)計參數(shù)

2 冷熱源系統(tǒng)及其分區(qū)設(shè)計

2.1 冷熱負(fù)荷計算及其分區(qū)

本項目為大型集中商業(yè)綜合體，基于業(yè)主方的產(chǎn)權(quán)及管理需求，為實現(xiàn)各功能分區(qū)的獨立運行、控制、計費等，超市、電影院、商業(yè)區(qū)等各功能分區(qū)的空調(diào)系統(tǒng)冷熱源分開設(shè)置。同時，基于項目所在地的氣候特點、平面業(yè)態(tài)功能，對冷熱源系統(tǒng)進(jìn)行內(nèi)外分區(qū)設(shè)計[1]。

根據(jù)以上設(shè)計原則，對本項目進(jìn)行冷熱負(fù)荷計算，得出以下結(jié)論：①商業(yè)外區(qū)供暖區(qū)域采用穩(wěn)定傳熱計算，各分區(qū)總熱負(fù)荷為2652 kW。②商業(yè)外區(qū)+內(nèi)區(qū)空調(diào)區(qū)域采用全年逐時逐項負(fù)荷計算，各分區(qū)總冷負(fù)荷為2490 kW。③超市與電影院采用單獨冷熱源系統(tǒng)，按空調(diào)冷熱負(fù)荷分別計算。④其他銷售商鋪采用分體空調(diào)，按照指標(biāo)法預(yù)留分體空調(diào)室外機位。具體各分區(qū)詳細(xì)負(fù)荷如表2所示。

表2 空調(diào)冷熱負(fù)荷計算

2.2 冷熱源選型

結(jié)合本項目建筑的業(yè)態(tài)功能以及業(yè)主方的使用要求，進(jìn)行冷熱源方案比選后，確定具體的冷熱源方案。

2.2.1 選型修正系數(shù)

（1）風(fēng)冷熱泵機組選型基于計算負(fù)荷，考慮除霜系數(shù)為0.85，溫度修正系數(shù)為（-7 ℃）0.70，高原修正系數(shù)為0.95，按熱負(fù)荷選型。

（2）燃?xì)庹婵斟仩t選型基于計算負(fù)荷，燃燒器型考慮風(fēng)量和風(fēng)壓的修正系數(shù)為1.31，按照熱負(fù)荷選型[2]。

2.2.2 超市區(qū)域

超市采用風(fēng)冷熱泵模塊機組，夏季供冷，冬季供熱。選取4 臺風(fēng)冷熱泵模塊機組，分兩組運行，保證任意一臺機組維修時，其余機組滿足80%空調(diào)負(fù)荷的需求。冷卻水塔設(shè)置在商業(yè)區(qū)屋面，冷凍水供回水溫度設(shè)為7 ℃/12 ℃，供暖供回水溫度設(shè)為45 ℃/40 ℃。

2.2.3 電影院區(qū)域

電影院采用風(fēng)冷熱泵機組，夏季供冷，冬季供熱。選取6 臺風(fēng)冷熱泵模塊機組，分兩組運行，保證任意一臺機組維修時，其余機組滿足80%空調(diào)負(fù)荷的需求。冷卻水塔設(shè)置在商業(yè)屋面，冷凍水供回水溫度設(shè)為7 ℃/12 ℃，供暖供回水溫度設(shè)為45 ℃/40 ℃。

2.2.4 自持商業(yè)區(qū)域

自持商業(yè)區(qū)域集中空調(diào)系統(tǒng)的冷熱源采用水冷螺桿機組+燃?xì)庹婵諢崴仩t的設(shè)計。

（1）夏季供冷：空調(diào)冷源采用2 臺螺桿機組，冷水機組設(shè)置在地下一層，冷卻水塔設(shè)置在商業(yè)區(qū)屋面。冷凍水供回水溫度設(shè)為7 ℃/12 ℃，冷卻水供回水溫度為25 ℃/30 ℃。保證任意一臺制冷機組維修時，剩余制冷機組仍可負(fù)擔(dān)75%高峰負(fù)荷。

（2）冬季供暖：熱源采用3 臺燃?xì)庹婵諢崴仩t，鍋爐設(shè)置在地下一層，供回水溫度設(shè)為40 ℃/55 ℃。根據(jù)《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》（GB 50736—2012）規(guī)定，參考寒冷地區(qū)，保證任意一臺鍋爐停止工作時，剩余鍋爐仍可負(fù)擔(dān)65%高峰負(fù)荷[3]。

（3）免費冷源：冬季冷卻塔免費供冷，在制冷機房設(shè)置一臺板式換熱器，為了延長冷卻水塔供冷時間及匹配已有設(shè)備，設(shè)計工況下冷卻水塔側(cè)供回水溫度設(shè)為8 ℃/10 ℃，冬季冷凍水供回水溫度設(shè)為9.5 ℃/12.5 ℃，主要應(yīng)用在過渡季節(jié)與供暖期間的商業(yè)內(nèi)區(qū)，為商業(yè)區(qū)域提供輔助冷源。

（4）末端冷、熱內(nèi)外分區(qū)：依據(jù)平面分布以及功能分區(qū)，末端選擇合適的冷、熱系統(tǒng)，形成內(nèi)外分區(qū)，達(dá)到冬季供暖時更舒適的空調(diào)、供暖效果。通過繪制冷、熱內(nèi)外分區(qū)示意圖，用于指導(dǎo)項目設(shè)計、施工、運行[4]。

3 空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計

3.1 空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)

超市空調(diào)氣流組織形式均為上送風(fēng)，上回風(fēng)方式。采用獨立新風(fēng)+吊頂風(fēng)柜系統(tǒng)，采用變頻吊頂式新風(fēng)處理機組，吊裝在超市內(nèi)；排風(fēng)機采用變頻控制，根據(jù)室外的空氣焓值控制新風(fēng)機、排風(fēng)機的運行，新、排風(fēng)管道設(shè)置滿足風(fēng)機變頻的要求[1]。

電影院空調(diào)氣流組織形式均為上送風(fēng)，上回風(fēng)方式。電影院的各觀眾廳采用全空氣機組處理機組，新風(fēng)百葉、風(fēng)管滿足最大新風(fēng)量的要求，通過變頻控制排風(fēng)機的風(fēng)量來實現(xiàn)過渡季節(jié)最大新風(fēng)量的需求。電影院放映機房采用風(fēng)機盤管系統(tǒng)，設(shè)獨立排風(fēng)系統(tǒng)和新風(fēng)系統(tǒng)。空氣處理機組設(shè)于專用空調(diào)機房內(nèi)。

自持商業(yè)區(qū)的營業(yè)廳、主力店等較大空間區(qū)域，均采用獨立新風(fēng)+吊頂風(fēng)柜系統(tǒng)。小型商鋪采用獨立新風(fēng)+風(fēng)機盤管系統(tǒng)。新風(fēng)機組采用吊頂式新風(fēng)處理機組，吊裝于公共區(qū)域走道。

所有新風(fēng)機組只設(shè)置加熱盤管，夏季不供冷水，采用夏季通風(fēng)降溫的方式進(jìn)行代替空調(diào)運行，減少夏季空調(diào)運行能耗；冬季室外空氣經(jīng)過加熱后送進(jìn)室內(nèi)空間[5]。

畢節(jié)市威寧縣年均采暖天數(shù)為123 d，年均空調(diào)天數(shù)為0 d，設(shè)計過程需要考慮供暖的可靠性。本項目的供暖形式采用分體空調(diào)供暖、空調(diào)供暖以及熱風(fēng)幕供暖。

可銷售商鋪統(tǒng)一采用分體空調(diào)形式，由租戶自行采購安裝分體空調(diào)，滿足冬季供暖需求。

超市、電影院以及自持商業(yè)區(qū)域均以空調(diào)供暖為主，其熱源為燃?xì)庹婵諢崴仩t。餐飲業(yè)態(tài)的廚房補風(fēng)系統(tǒng)考慮預(yù)留單獨預(yù)熱環(huán)路，其熱源為燃?xì)庹婵諢崴仩t，此環(huán)路直接從鍋爐房接出，室外空氣經(jīng)預(yù)加熱處理后再進(jìn)行補風(fēng)。商業(yè)區(qū)域主要出入口處設(shè)置門斗與熱風(fēng)幕，阻隔室外冷風(fēng)侵入。地下車庫出入口處設(shè)置熱風(fēng)幕機。

3.2 空調(diào)冷凍水系統(tǒng)

超市、電影院的空調(diào)水系統(tǒng)采用主機定流量、一級泵定流量系統(tǒng)，冷凍水供、回水主管之間設(shè)壓差旁通控制裝置，根據(jù)設(shè)定壓差以調(diào)節(jié)末端機組的供水量，同時設(shè)置輔熱，保證在冬季極端天氣下熱泵依然能穩(wěn)定運行。

商業(yè)區(qū)空調(diào)冷凍水系統(tǒng)采用一級泵變流量系統(tǒng)，冷凍水供、回水主管之間設(shè)置壓差旁通控制裝置，根據(jù)負(fù)荷需求、設(shè)定壓差控制或溫差控制水泵變頻以節(jié)能運行，并通過流量計控制調(diào)節(jié)旁通電動閥，以滿足單臺最大制冷機組蒸發(fā)器的最小流量需求。

3.3 空調(diào)熱水系統(tǒng)設(shè)計

商業(yè)區(qū)冬季采用燃?xì)庹婵諢崴仩t進(jìn)行供暖，采用一級泵變流量系統(tǒng)?？照{(diào)冷凍水及供暖系統(tǒng)于商業(yè)屋面分別設(shè)置全自動定壓排氣補水裝置，機房設(shè)置自動加藥裝置。

3.4 空調(diào)水系統(tǒng)環(huán)路設(shè)計

自持商業(yè)區(qū)域分3 個環(huán)路，即內(nèi)區(qū)環(huán)路、外區(qū)環(huán)路、補風(fēng)預(yù)熱環(huán)路。為節(jié)省管材，冷凍水（含冬季免費供冷）及空調(diào)熱水均并入地下一層車庫集分水器機房后分內(nèi)外區(qū)環(huán)路運行。補風(fēng)預(yù)留環(huán)路則直接從鍋爐房接出。空調(diào)冷凍及供暖水系統(tǒng)采用分區(qū)兩管制異程式水系統(tǒng)。在空調(diào)水系統(tǒng)各區(qū)域水平支干管的回水管上設(shè)靜態(tài)平衡閥，以調(diào)節(jié)各環(huán)路空調(diào)末端的水力平衡。

3.5 空調(diào)冷卻水系統(tǒng)設(shè)計

冷卻水系統(tǒng)采用方形橫流冷卻塔，設(shè)在商業(yè)區(qū)屋面。每個冷卻水塔均為獨立單元，進(jìn)出水管上均設(shè)電動蝶閥，冷卻水塔單元之間設(shè)平衡管。根據(jù)冷卻水水溫控制冷卻水塔風(fēng)扇的運行臺數(shù)。為滿足冬季免費供冷需求，其中一臺設(shè)置電輔熱，防止冬季供冷期結(jié)冰，同時出屋面冷卻水管設(shè)置電伴熱及保溫設(shè)備。冷卻水塔免費供冷，水系統(tǒng)均采用原有設(shè)備，通過水溫差控制及適當(dāng)變頻調(diào)節(jié)，滿足商業(yè)內(nèi)區(qū)冬季供冷需求，節(jié)省造價。

4 風(fēng)量平衡設(shè)計

根據(jù)餐飲業(yè)態(tài)分布進(jìn)行排油煙系統(tǒng)、廚房補風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計，廚房補風(fēng)量按排油煙系統(tǒng)的90%考慮，結(jié)合商業(yè)的新風(fēng)系統(tǒng)、衛(wèi)生間排風(fēng)系統(tǒng)，針對餐飲時間段與非餐飲時間段的運行工況，分別進(jìn)行風(fēng)量平衡設(shè)計，從而設(shè)計中庭集中排風(fēng)、新風(fēng)變頻的運行策略。

4.1 風(fēng)量平衡計算方法

按照滿足室內(nèi)人員最小新風(fēng)量要求并維持空調(diào)區(qū)域微正壓的條件，為改善內(nèi)區(qū)冬季過熱及整棟建筑排油煙工況風(fēng)量平衡問題，加大空調(diào)新風(fēng)內(nèi)區(qū)新風(fēng)量，同時變頻運行。

式中：QYD——廚房排油煙風(fēng)量，按換氣次數(shù)計算，m3/h；QCF——廚房平時排風(fēng)量，按換氣次數(shù)計算，m3/h；QWP——衛(wèi)生間平時排風(fēng)量，按換氣次數(shù)計算，m3/h；QXF——滿足人員需求最小新風(fēng)量，按人均新風(fēng)量計算，m3/h；QCB——廚房區(qū)域及餐飲補風(fēng)量，按（QYD+QCP）的90%計算，m3/h；QZP——中庭集中排風(fēng)量，按（QXF+QTX）的70%～90%計算，m3/h。

4.2 風(fēng)量平衡設(shè)計及控制

本項目在每層中庭公共走道設(shè)置吊頂式新風(fēng)處理機組，變頻運行；在四層設(shè)置2 臺集中排風(fēng)風(fēng)機，與中庭排煙系統(tǒng)共用風(fēng)管。廚房平時排風(fēng)量、衛(wèi)生間平時排風(fēng)量、人員最小新風(fēng)量比較穩(wěn)定，因此針對餐飲時間段與非餐飲時間段，通過排油風(fēng)機、補風(fēng)風(fēng)機、變頻新風(fēng)機采用合適的運行控制，以實現(xiàn)商業(yè)整體的風(fēng)量平衡。

本項目中庭排風(fēng)采用手動開啟方式，新風(fēng)處理機組采用變頻控制，根據(jù)餐飲工作時間段，排油煙風(fēng)機考慮同時使用系數(shù)（80%、50%、30%），分別計算得出總體排油煙風(fēng)量，得出新風(fēng)系統(tǒng)在30%～80%同時使用系數(shù)的可調(diào)整新風(fēng)量區(qū)間。新風(fēng)機組設(shè)在各層公共區(qū)，根據(jù)排油煙風(fēng)機啟停以及室內(nèi)空氣質(zhì)量要求（CO2含量等），調(diào)整新風(fēng)機組的開啟數(shù)量，適當(dāng)加大內(nèi)區(qū)新風(fēng)量，改善排油煙工況風(fēng)量平衡及內(nèi)區(qū)冬季過熱的問題。

5 結(jié)語

商業(yè)綜合體在暖通空調(diào)設(shè)計過程當(dāng)中，需要綜合考慮項目所在的地理位置、氣候特別、項目需求。畢節(jié)市威寧縣地處高海拔的夏涼冬冷地區(qū)，根據(jù)業(yè)態(tài)分布、功能需求多樣的特點，對空調(diào)、供暖、通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行整體統(tǒng)籌設(shè)計，保障夏季空調(diào)的舒適性、冬季供暖的可靠性。合理進(jìn)行冷、熱系統(tǒng)內(nèi)外分區(qū)，結(jié)合地理條件，采用免費冷源系統(tǒng)，減少熱量消耗，減少冷水機組的運行時間，同時改善內(nèi)區(qū)舒適度。通過風(fēng)量平衡設(shè)計，根據(jù)衛(wèi)生、品質(zhì)、節(jié)能等多方要求，結(jié)合空調(diào)、供暖、通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計風(fēng)量與全年空調(diào)系統(tǒng)運行策略，降低整體空調(diào)、供暖、通風(fēng)的綜合運行能耗，以降低全年運行費用。