某商业综合体空调通风系统设计

徐红星

中国建筑设计咨询有限公司

1 工程概况

项目位于北京市，总建筑面积63万m2，地上建筑面积35万m2，地下建筑面积28万m2，其中空调建筑面积约33.6万 m2，属大型商业综合体，建筑高度52 m。该项目地下共3层，主要为车库、自行车库、设备用房和超市；地上最高13层，主要业态分布为一至四层为商场，五层及六层局部为餐饮，六层及七层局部为影院，七层局部为KTV，C1～C4四座楼和D栋楼四层以上为公寓。具体各子项概况见表1：

表1 各子项目概况

2 工程特点分析

1）总建筑面积比较大，集中制冷机房应设在位于负荷中心附近[1]。

2）本工程无蒸汽需求，集中设一个真空燃气热水锅炉房即可。

3）空调总冷负荷非常大，本工程采用了10 kV电压冷水机组+380 V电压冷水机组的大小机组合方式[2-3]。

4）由于空调系统作用半径很大，且各种业态空调水系统阻力差异也较大，空调水系统采用了二级泵系

统[1-4]。

5）电影院的运营时间及负荷特性与其它业态不同，其空调冷热水应能满足可单独管理的需求。

6）项目建筑体量很大，存在大量内区需常年供冷问题。

7）餐饮区域面积很大且种类繁多，厨房油烟处理和排放是设计难点。

3 空调系统设计

3.1 空调冷热源设计

本工程除沿街独立商铺外，其它商业区空调负荷均由集中制冷机房负担，机房设在A8楼座地下三层。空调冷水供回水温度6/12℃，冷却水供回水温度32/37℃。

空调总冷量47260 kW，共设7台制冷机组。5台制冷量为7737 kW（2200 RT）的高压离心式冷机，启动电压10 kV；2台制冷量为4220 kW（1200 RT）的离心式冷机，启动电压380 V。

选用高压离心机组可节省变压器的投资和运行费用，另由于项目总冷负荷较大，应避免最小制冷机组开机率过低情况发生。

锅炉房贴临C3楼地下一层库房区建设，总供热量32200 kW，共设5台真空燃气锅炉带冷凝热回收装置，其中4台锅炉供热量为7.0 MW，为空调系统提供60/50℃热水（其中1台兼顾为散热器采暖系统供热），另1台锅炉供热量4.2 MW，为散热器采暖系统提供75/50℃热水。锅炉烟囱沿C3楼敷设至屋顶排放。

由于北京地区对热水锅炉房总供热量和单台供热量均有限制，所以锅炉房审批应提前做相应咨询工作，同时其燃气使用也应事前征求燃气集团意见。

锅炉房位置选址主要遵守锅炉房设计规范要求[1]，当从运行节能等角度出发希望机房设在负荷中心的原则与消防安全的设置原则发生冲突时，首先应遵循生命安全第一的原则进行设计，同时再兼顾节能和方便管理等设计原则。

冬季内区冷源由冷却塔提供一次冷水[3]，经板式换热器进行热交换后为内区提供二次空调冷水。冷却塔冬季运行时应做好集水盘和室外冷却水管的防冻措施。

3.2 空调水系统

由于空调水系统作用半径较大，且各种业态空调末端系统的使用功能、使用时间、服务区域和水系统阻力均不同，故采用了二级泵空调水系统。

空调水系统一级泵定频运行，二级泵变频运行。一级泵水系统回路与二级泵水系统回路之间设置盈亏连通管。空调水一级泵与制冷机一一对应，二级泵空调水系统根据各商业区特点划分为四个环路，每个环路设一组变频水泵，一用一备。

空调水系统根据商业内、外区分别设置，并采用异程两管制形式，内、外区水系统通过制冷机房内阀门实现不同季节冷热水源的切换。

二级泵空调水系统四个环路的内、外区风机盘管水管和空调机组水管分别从分集水器上接出，且在集水器各环路上设置静态平衡阀，并根据业态需求在分水器供水管路上设置热计量装置。

制冷机房位置和二级泵空调水系统分区见图1。

图1 制冷机房位置和二级泵空调水系统分区示意图

电影院部分除制冷机房单独为其设置一路空调水管外，屋顶另预留一套风冷热泵机组，热源处并为影院预留一路空调热水管路。

由于C系列楼座和D栋楼四层以上均为小隔间公寓，建设方要求采用散热器采暖加分体式空调形式，此部分系统不再赘述。

3.3 空调风系统

空调风系统设计原则：竖向分层、横向按防火分区设置空调系统，主要空调区域房间均按微正压设计。

超市、百货和主力店等业态功能确定的大空间均采用全空气双风机空调系统；精品店、小商铺、KTV及各业态未确定的区域采用风机盘管加新风系统，新风机组带热回收功能段。

影院每个影厅单独设置一台空调机组，气流组织为上送上回，但风口均需与荧幕保持一定距离，避免气流吹动电影屏幕。空调机房均内贴吸声材料，并采用防火隔声门，送、回风管路至少设置两节消声器。级别较高院线空调机房楼板建议采用浮筑楼板隔声技术。

4 通风系统

通风系统（包括空调风系统）主要按“内庭进气，外围排气”和“内区排气高空排放”的两个原则结合进行设计。

各商业楼座分别对空调通风系统进行全楼气体平衡计算，通过控制中庭屋顶排风机台数，使其内部维持微正压状态。没有中庭的商业，通过设排风竖井实现全楼的气体平衡。

厨房油烟处理和排放一直是商业综合体的一个难点，本工程厨房油烟排放主要采用“就地处理两级排放”的原则，主要是指：

1）每个厨房内设油烟净化处理设备，油烟处理到满足卫生防疫标准后在再排至主管道，即为就地处理。

2）每个厨房设排油烟风机，把处理过的油烟排向一根或若干根油烟母管，并在母管顶部设置排风机，即为两级排放。如条件许可屋顶排风机前端可再设一级油烟处理设备。

“就地处理两级排放”技术上要求油烟母管内为负压，屋顶排风机风压主要负担母管压力损失，且保证母管内部为负压，否则会因各排油烟支管系统风压不同，引起油烟互相串味儿问题。这要求设计时需对各油烟支路及母管的风量风压关系进行分析和计算。

排油烟管道尽量避免穿越防火分区，如不能避免则不能再兼其它防火分区的排油烟，同时油烟管道应设置防火阀和防火包覆。

5 空调自控系统

空调和通风系统采用直接数字式监控系统，即DDC。它由中央电脑及终端设备加上若干个DDC控制盘组成，在空调控制中心能显示打印出空调、通风、制冷等各系统设备运行状态及主要运行参数，并进行集中远距离程序控制，并纳入楼宇自控系统（BAS）。在DDC系统之下，冷水机组的控制可实现单独控制。

5.1 空调冷源系统

空调自控系统的冷水机组，锅炉，水泵，冷却塔，空调机组，新风机组，通风机，空调系统的各种风机、电机、电动风阀、电动水阀等均纳入空调能源管理系统，并作为楼宇自控系统一个子系统接入。

制冷机房主要设备启停控制顺序为：冷水电动阀及冷水循环泵—冷却塔风机—冷却水电动阀及冷却水循环泵—冷水机组。停机顺序与之相反。

5.2 空调末端

空调机组和新风机组与房间温度联锁控制，通过调节空调送、回风管上电动风阀、冷（热）水管上电动二通调节阀以及风机频率等方式，可设定多运行工况模式。

新风机组和空调机组加湿通过房间内外空气的相对湿度差来控制调节加湿量。

冬季空调机组和新风机组停机时，电动二通水阀保留5%的开度，且在表冷器之后设防冻温度监控，防止表冷器冻裂。

风机盘管除室内设三速开关外，回水管上还应设置电动两通阀，由室内温控器控制其启闭。风机盘管不纳入空调自控系统。

楼宇自控系统可实现对整个综合体的能源优化集中管理，达到节约能源，降低管理费用，提高管理可靠性以及管理制度的规范性。

6 空调系统节能措施

1）通过合理划分二级泵空调水系统，使各部分二级泵水系统更加适应空调负荷变化，达到节能目的。

2）提高空调冷水供回水温差，减小流量，从而降低空调水系统的输送电耗。

3）通过调节空调机组新、回风管上电动风阀，控制新风比例或通过全新风模式运行，来消除室内余热。

4）内区过渡季或冬季尽量通过加大新风量来消除余热，当新风不能满足消除余热时，再开启空调水路上的电动阀，通过向内区供冷水进行降温。

5）外区新风系统采用带热回收装置的新风机组（热回收装置带旁通阀），利用排风对新风进行预热，当室内外温差较小时开启旁通阀，实现节能目的。

6）由于建筑体量很大，内区余热也很大，充分合理利用冷却塔和室外新风等天然冷源供冷，对项目每年节省的运行费用很可观。

7）制冷机订货阶段，考虑建设方前期资金因素和商业运行需要一定时间培养期等问题，给出建设方前期可暂时少安装大小冷机各一台及对应水泵的方案，待商业运行达到一定饱和度时，再安装相应设备来满足负荷的要求。此方案得到建设方认可。

7 总结

项目设计工作一直处于边设计边修改状态，这导致在设计过程中难免会有些遗憾和不足之处，主要有以下三方面：1）初步设计阶段主力店部分空调系统是采用部分冰蓄冷供冷方式，且方案阶段已通过专家评审和建设方认可，但施工图阶段由于运营管理的调整和投资限制等原因，最终建设方取消了冰蓄冷空调形式，这点个人觉得有些遗憾。2）餐饮区排油烟系统的整体规划设计介入相对较晚，导致个别油烟管路较长，且屋面的出风口与楼下取风百叶高度距离不够远。3）个别空调机房位置选择不理想且机组安装紧张，不方便检修。

对于商业综合体项目，暖通设计应从建筑方案阶段就要介入，并及时与建筑专业密切沟通，随时掌握项目变化信息，并对暖通空调方案进行修正，才能尽量避免出现方案方面的遗憾，也给后续设计工作打下良好基础。上述即为针对本工程案例的暖通空调系统设计介绍和总结，希望能给暖通同仁以后的设计工作提供参考。