杭州中大银泰城商业中心空调设计

陆　葵，　赖庆林（浙江省工业设计研究院，浙江杭州310051）

杭州中大银泰城商业中心空调设计

陆葵，赖庆林
（浙江省工业设计研究院，浙江杭州310051）

介绍了该项目商业中心的空调设计，给出了空调的主要设计参数、系统形式和设计要点。

商业中心； 空调； 系统形式； 设计要点

DOI：10.3969/J.ISSN.2095-3429.2015.02.023

0　引言

杭州中大银泰城（又称杭州城北银泰城）位于杭州城北商务区核心地带，项目总建筑面积为326410m2（其中地上建筑面积为184300m2，地下建筑面积为142110m2），地下四层，地上十七层。

中大银泰城由七栋高层塔楼和裙楼组成，西部两幢高层（1#、2#楼）为十七层办公楼；东部四幢高层（4#～7#楼）为十七层公寓式办公楼；中部高层（3#楼）为八层商业用房，3#楼及裙房组成银泰城商业中心。

商业中心，总建筑面积约为10万m2，地下一层，地上八层。地下一层设有超市、百货，地上一～五层设有百货、童教娱乐、特色餐饮等，六层为KTV，七层为国际影院，是一个集商业、文化、休闲和娱乐为一体的综合商业体，商业中心已于2014年12月31日正式开业。

1　室内设计参数

1.1温度、湿度

温度、湿度设计参数根据功能要求及有关节能标准确定，详见表1。

表1　温、湿度设计参数

图1　中大银泰城工程效果图

1.2人员密度及新风量的确定

1.2.1人员密度的确定

商场人员密度的确定对于商场夏季空调冷负荷的计算起着至关重要的作用，有必要进行认真的研究。商场人员密度受区域位置、经营模式等多种因素的影响，目前关于商场人员密度的确定方法主要以下几种：

（1）《百货商场空调设计》［1］中商场人员密度标准：地下室：1m2/p；首层：0.67m2/p；标准层：1～2m2/p。

（2）《建筑设计防火规范》［2］疏散要求中确定的人员密度标准：首层、二层：2.3m2/p；三层：2.6m2/p；四层及以上：3.3m2/p。

（3）《公共建筑节能设计标准》［3］附录B中商业建筑中人员密度标准：一般商店：3m2/p；高档商店：4m2/p。

（4）美国特灵（TRANE）公司中央空调设备和资料手册［4］中香港地区百货公司人员密度标准：首层：1.5m2/p；中间层：2.0m2/p；上层：3.0m2/p。

受区域位置、经营模式等因素的影响，以上各种商场人员密度标准差异较大，计算所得的夏季空调冷负荷也差异很大。经与银泰百货有关工程人员反复讨论，根据银泰百货多年商业经营的经验，确定各区域的人员密度：商业营业厅：2m2/p，餐饮：2m2/p，公共空间：3.3m2/p，电影院：1.4m2/p。

1.2.2新风量的确定

新风对于改善室内品质具有积极的作用，但对于商业中心这类高人员密度建筑来说，新风能耗很高，其新风负荷在空调负荷中的比重一般高达20%～40%，随着建筑节能问题日益得到普遍关注，降低新风负荷也就成为主要的节能措施之一。然而病态建筑综合症和建筑相关疾病的出现使人们认识到保证房间新风量是构建健康建筑的基本选择之一，所以《民用建筑供暖通风与空调调节设计规范》［5］GB50736-2012中对不同人员密度条件下的人均最小新风量做出规定。结合GB50736-2012最小新风量和本项目具体特点，确定各区域的新风量标准：商业营业厅：20m3/hp，餐饮：25m3/hp，公共空间：20m3/hp，电影院：25m3/hp。

2　冷、热负荷

商业中心总空调面积约为63891m2（不含七层影院），夏季空调冷负荷约为17207kW （4894RT），冬季空调热负荷约为7076kW；另外七层电影院空调面积为2746m2，夏季冷负荷为785kW，冬季热负荷为686kW。

3　空调冷、热源选择

商业中心空调采用中央空调系统，空调冷、热源为地下制冷机房、锅炉房（除七层影院外），提供空调所需的冷、热水。制冷机房设于地下四层，锅炉房设于地下二层。由于运营时间不同，电影院的冷、热院单独设置，采用风冷热泵机组，设置在八层屋面上。

3.1商业中心冷源（不含影院）

鉴于杭州地区夏季用电紧张的形势，考虑到电力负荷移峰填谷的需要和峰谷电价政策，通过与业主的充分讨论和协商，空调冷源按基载冷水机组和冰蓄冷空调分量蓄冰联合供冷模式进行设计，经计算，设计日总冷负荷为171900kWh（48887RTh），根据实际经验，从技术与经济分析出发，对于部分负荷蓄冰空调系统，其蓄冰量一般按设计日总负荷的20%～25%确定，但银泰方面提出，为了降低平时的运行费用，希望加大冰蓄冷的蓄冰量，最后经各方反复研讨确定，蓄冰量按按设计日总负荷的32%考虑，为55008kWh（15644RTh）。

冰蓄冷系统配置双工况离心式冷水机组3台，单台空调工况制冷量为：2813kW（800RT），制冰工况：1878kW（534RT），输入功率N=563kW。乙二醇溶液供、回水温度为3.5℃/10.5℃，冷却水供、回水温度为32℃/37℃。蓄冰装置采用12台不完全冻结式盘管，单台蓄冰量4694kWh（1335RTh），总蓄冰量56328kWh （16020RTH），冰蓄冷系统的双工况离心式主机和蓄冰装置采用串联方式。另外，系统配置基载主机1台，单台基载冷水机组制冷量：1055kW（300RT），输入功率N=195.2kW。冷冻水供、回水温度为6℃/13℃，冷却水供、回水温度为32℃/37℃。

空调水系统通过供冷板式换热器与蓄冰系统的乙二醇系统进行换热。板换水侧进、出口温度为13℃/6℃，乙二醇侧进、出口温度为3.5℃/10.5℃，选用换热量为5550kW的供冷板式换热器3台，配乙二醇循环泵4台（3用1备），单台L=700m3/h，H=38mH2O，N=110kW，板换冷冻泵4台（3用1备），单台L=681m3/h，H=36mH2O，N=90kW。

双工况主机配置冷却塔3台，单台冷却水量L=800 m3/h，N=7.5×4kW，配冷却水泵4台（3用1备）单台L=587m3/h，H=26 mH2O，N=55kW。冷却水供、回水温度均为32℃/37℃。基载冷水机组配置冷却塔1台，单台冷却水量L=300m3/h，N=11kW，配冷却水泵2台（1用1备），单台L=228m3/h，H=26mH2O，N=22kW。

中大银泰城地下制冷机房设备布置见如图2所示。

3.2商业中心热源（不含影院）

热源采用常压热水锅炉和板式换热器循环加热系统。配置3台常压热水锅炉（含卫生热水的热量），单台供热量2800kW，供、回水温为85℃/60℃，输入功率N=9kW；采用2台板式换热器，单台换热量4600kW，低温侧进、出口温度为50℃/60℃、高温侧进、出口温度为85℃/60℃。

3.3商业中心七层影院冷、热源

为满足使用管理的要求，根据业主意见，影院空调系统单独设置，空调冷热源设置风冷热泵机组2台，提供影院空调所需的冷热水，机组夏季供回水温度为7℃/12℃，冬季热水供回水温度为55℃/45℃，机组每台制冷量422kW，制热量415kW，系统配冷（热）水循环泵3台（2用1备），单台L=84m3/h，H=28MH2O，N=15kW。

图2　中大银泰城地下制冷机房设备布置图

4　空调水系统设计

4.1系统选择

商业中心制冷机房及锅炉房设置在整个建筑地下室的中心位置，机房用地面积比较紧张，另外考虑冰蓄冷乙二醇泵采用变频调节（类似于采用变频冷水机组），故虽然商业中心建筑规模较大，但本空调水系统仍采用一级泵变水量系统，一级泵采用变频泵。

3台供冷板式换热器配置了板式换热器一级泵4台（变频，3用1备），单台L=681m3/h，H=36mH2O，N=90kW，1台基载冷水机组配置了基载一级泵2台（1用1备），单台L=136m3/h，H=36mH2O，N=22kW。

4.2供、回水温差确定

由于采用了冰蓄冷，故空调冷水可以采用大温差运行，夏季冷冻水供、回水温为6/13℃，供回水温差为7℃，冷冻水泵流量和冷水管径可以比常规5℃温差相应减小，可减少输送设备与管路的初投资，也可降低输送能耗。

4.3系统制式及管路平衡

空调水系统采用双管制，季节的冷、热水供应通过在制冷机房内分、集水器上的阀门切换来实现；系统和空调机管路上根据需要设置平衡阀，以利于系统和设备的流量平衡。

4.4免费供冷系统

考虑到地下一层商业在冬季可能需供冷的情况，特别设置了免费供冷系统，利用冷却塔作为冷源，提供冬季所需冷量，相应配置了水-水板式换热器1台（换热量1600kW）。

中大银泰城制冷机房水系统原理如图3所示。

图2　中大银泰城制冷机房水系统原理图

5　空调自控

（1）根据气候特点和空调实际需求，冰蓄冷供冷系统可按以下五种工作模式运行：1）双工况主机制冰，基载主机供冷：在晚22：00～8：00期间，双工况主机全力制冰，共蓄冷量56328kWh（16020RTh）；若夜间有负荷，此时基载主机运行空调工况为末端夜间负荷提供冷量；2）融冰单独供冷：此时不开主机，冷量由融冰提供，此模式可在春秋过渡季节或冷负荷较小期间运行；3）主机单独供冷：该模式下，主机负责全部冷负荷；4）主机与融冰联合供冷：当设计日或负荷较大时，选用该模式为末端提供冷量；5）系统待机模式：所有设备停止运行。

（2）主机进行空调供冷时，根据末端冷负荷总需求（通过流量与温差积算来实现）自动进行制冷主机的运行台数调节；离心冷水机组启动程序：冷水泵、冷却水泵运转，同时回水管上的电动蝶阀打开，冷却塔运转，冷水机组运转，停机时顺序相反。

（3）根据系统供回水压差控制一级泵运行，3台板换冷冻泵采用全变频调节，以适应末端空调负荷的变化，系统压差测定点设在最不利环路干管靠近末端处。

（4）空气处理机，由回风温度控制回水管上的二通电动调节阀，使室温达到要求范围内，当空调机停机时，水阀自动关闭；新风机组由送风温度控制回水管上的二通电动调节阀，达到送风温度一定，停机时自动关闭水阀；风机盘管由室温控制电动二通阀，自动关闭水阀。

（5）本建筑设置楼宇自动化系统（BAS），空调系统相应的系统与设备运行管理纳入其中。

6　其它节能措施

对于人员密集型的大型商业建筑，由于商场类建筑通常进深较大，使得商场常年有稳定的冷负荷和供冷需求，当过渡季节（春、秋两季）或初冬有比较适宜的室外气象条件时，利用室外新风解决商场内的室内冷负荷，可以有效地减少人工冷源的运行时间，从而实现节能减排。

因此，本设计空调新风管管径尺寸配置足够大，且设置电动调节阀，制冷机供冷时，采用最小新风量运行，过渡季节空调或初冬可根据气温的具体情况采用室外新风作为空调冷源，进行全新风运行。

7　结语

（1）大型商业中心应根据其各部分不同的功能及使用特点，确定合适的空调系统，以满足不同的运行模式和管理要求。

（2）大型商业中心其人员密度对空调冷负荷计算的影响非常大，应与商业运营机构慎重研究确定。

（3）空调冷源选择时，应考虑夏季用电紧张地区电力负荷移峰填谷的需要和峰谷电价政策，并与业主充分研究、讨论、比较，在技术与经济比较可行的情况下，空调冷源可采取冷水机组和冰蓄冷蓄冰联合供冷模式。

（4）应充分采取成熟可靠的节能技术或系统，如大温差供水技术、冬季免费供冷系统、可变风量新风系统等等，以尽可能降低空调系统运行能耗。

［1］黄绪镜.百货商场空调设计［M］.北京：中国建筑工业出版社，1992.

［2］GB50016-2006.建筑设计防火规范［S］.北京：中国计划出版社，2006.

［3］GB50189-2005.公共建筑节能设计标准［S］北京：中国建筑工业出版社，2005.

［4］特灵（TRANE）中央空调设备和资料手册［Z］.

［5］GB50736-2012.民用建筑供暖通风与空气调节设计规范［S］.北京：中国建筑工业出版社，2012.

［56陆耀庆.实用供热空调设计手册［M］.北京：中国计划出版社，1993.

Design of Air Conditioning in Hangzhou Zhongda-intime Commercial Center

LU Kui， LAI Qing-lin
（Zhejiang Industry Design&Research Insitute，Hangzhou 310051，China）

this paper introduces the design of air conditioning of the project's commercial center，gives the main design parameter，air conditioning system form and design essentials.

commercial center； air-conditioning； formal system； key points of design

TU83

B

2095-3429（2015）02-0090-05

陆葵（1965-），女，浙江杭州人，高级工程师；赖庆林（1965-），男，浙江杭州人，教授级高工。

2015-03-09

2015-04-10