阐述商场中央空调系统设计

唐强

【摘要】根据本人多年工作经验从商场中央空调的设计出发，根据实际的案例分析和探讨了设计的概念和运行的特殊性进行研究，以便在保证设计质量的同时达到空调能源消耗的减低。

【关键词】设计；研究

一、商场中央空调系统的相关概念

商场和休息场所为了更好的满足消费者的需要和整体环境要求多采用中央空调系统。在商场的空调设计中需要和必须考虑的首要问题是冷热源组合。其中冷热源是为了帮助整个商场室内环境给热和排除热的动力设备，为了更好的控制整体环境的舒适度，利用空气调节系统维持室内环境参数（风速、温度、湿度、空气质量），从而达到符合人们舒适的程度。空气调节是对于整体的空气的温度、湿度、风速等进行调节，从而保证整个环境的空气质量控制在人们可以接受的、有利于健康的范围之内。总之它的每个组成部分都有着自己的功能和特点，所以要做好商场空调系统，达到节能目标，就必须配合室内参数、室外参数、人员流量来控制机组负荷计算和机组的运行搭配方式；实现空调各部分之间的配合和各自的功能的发挥，这样才能保证可靠运行和保证舒适、降低能源消耗的双重目的。

商场中央空调系统特点；空调系统分区：商场建筑通常采用玻璃幕墙等轻质外墙体系，故建筑物的热容量小、外区对外界冷热环境变化较敏感，在不同朝向、不同高度的空调负荷差别也很大。所以在设计空调系统之前就要对建筑中应用的材料做好调查和考虑的，看这种材料是否可以降低空调能耗消耗，所以在方案设计前，就要围绕降低空调消耗这方方面努力。

空调建筑冷却塔、新风口、排风口对建筑立面的影响无可避免，看怎么设计，从什么方向引入新风，可以降低空调处理能耗，空调设备专业在建筑方案阶段就要进行配合，不能等方案好了才进行设备专业设计，这样做这部分节能潜力就尚失，所以在实际的设计中要根据建筑周边室外风向、日照、建筑阴影区、场地噪音等级进行空调设备的设计，尽量做到最好的设置位置。

大型空调设备的位置：高层建筑的制冷机组、空调机组等大型设备通常布置在地下层、设备层、屋顶等处。只有适合的位置，才能保证功能的发挥和空间的节省，才能更好的保证整体建筑的美观。当空调的实际需要的管道大小变大的时候，其实际建筑空调面积也就不断的增大，那么好的设计师在规定建筑层高的时候要结合实际的空调的具体的特殊性来进行分析，如果房间高度定的很高，不但空调能耗增加，而且建筑成本也会增加；如果建筑层高定的低了，会给室内人员感到压抑，所以怎么处理这个矛盾，需要设备专业和建筑专业配合，争取达到不浪费、也不影响建筑使用功能。

商場空调能耗体现在如果进行空调冷热源设备搭配和空调季节、过度季节空调设备运行的管理；能源搭配为：1、风冷热泵+冷水机组；按热源选择风冷热泵机型，冷水机组选型按商场空调冷负荷扣掉风冷热泵冷负荷；2、多联机+冷水机组；按热源选择风冷热泵机型，冷水机组选型按商场空调冷负荷扣掉风冷热泵冷负荷；

热泵空调冬季耗能分析

新风只有显热负荷；热泵机组可以无级调节，即当部分负荷率在0.9以上时，热泵按满负荷输出；当部分负荷率在0.25以下时，均按热泵在0.25输出量下的COP值计算其耗电量；当部分负荷率在0.25-0.9之间时，按热泵在该部分输出量下的COP值计算其耗电量。具体计算时查图1。风冷热泵的出水温度均按45摄氏度计。风冷热泵的性能曲线按国外某一典型产品的样本数据绘制，假定该样本数据与实际运行状况是相符合的。辅助加热用电热，假定电热的效率为1.0。

计算过程如下：

首先按照夏季工况计算风冷热泵所要提供的冷量。根据这一冷量选择风冷热泵的型号。如果宾馆、办公楼的建筑面积同为3000m2，则需要一台名义制冷量为350kW（100USrt）的机组。负荷计算的结果与设计人员平时所用的估算值（宾馆、办公楼为0.117kW/m2）相符。

再用BIN参数中各温度频段的代表温度计算同一宾馆、办公楼的冬季负荷，从-6℃开始，以1℃间隔直到15℃为止，凡高于15℃的气温均按15℃计。

将宾馆、办公楼的负荷曲线绘制在350kW机组性能曲线图（图2）中，它们与机组性能曲线的交点即为平衡点。可以发现该交点对应的气温分别为-6℃和-5℃。图3：

根据式（1）和各频段的小时数可以计算得到供热季节性能系数HSPF1，（宾馆）和HSPF2（办公楼）分别为：HSPF1=3.284，HSPF2=3.26

设想改变办公楼空调运行方式为台数调节。即将其夏季的350kW冷量分摊给4台88kW的机组。其中3台是风冷热泵，1台是冷水机组。其供热运行曲线可按单台88kW的运行曲线叠加（见图3）。从图中可见，三台88kW机组冬季供热的平衡点对应温度为0℃。说明当室外气温在0℃以下时，必须用辅助加热补充风冷热泵供热量之不足。当气温在0到4℃之间两台风冷热泵以满负荷运行，一台风冷热泵以部分负荷运行至4℃时停开。当气温在5-9℃之间，一台风冷热泵满负荷，另一台部分负荷到9℃时停开。由此可计算出整个供暖季的耗电量（包括辅助加热的耗电量）。从而得到办公楼用风冷热泵台数调节供热的HSPF3为：HSPF3=3.379

商场建筑因有较大的照明发热量、人员密度和新风量，所以其单位建筑面积夏季冷负荷远比宾馆、办公楼高，可达355W/m2。这与常用的估算指标（300kcal/（h.m2） ）相近，是宾馆、办公楼的3倍。换句话说，350kW的机组只能供1000m2商场空调之用。而商场冬季热负荷仅为夏季的50%左右。因此1000m2的商场空调可选1台140kW的冷水机组和1台210 kW的风冷热泵，初投资可减少5.2%，其供暖季节性能系数为HSPFS4=2.866。