深圳某大型仓储会员制超市暖通空调系统设计分析

2023-12-28中国航空国际建设投资有限公司深圳分公司广东深圳518000

安徽建筑 2023年12期

张燕（中国航空国际建设投资有限公司深圳分公司，广东深圳 518000）

近年来，随着大型仓储会员制超市的走红，不少实体零售商超开始往仓储会员制超市转型，国内仓储会员制超市迎来井喷态势[1]。暖通空调系统作为商业建筑中的耗能大户，在我国“2030 年前实现碳达峰，2060 年前实现碳中和”目标的推动下对其进行节能设计具有重要意义。

本文将从满足使用方需求的角度，以节能设计为基础，对深圳某仓储会员制超市的暖通空调系统设计特点进行总结，为今后同类项目的设计及优化提供参考。

1 项目概况

设计项目位于广东省深圳市前海合作区，占地面积约2.7万m2，总建筑面积约6.2 万m2，功能区域主要包括仓储会员制超市、外租商业区、车库和配套用房等。项目地下共1 层，主要包括制冷机房、消防水泵房和生活水泵房；地上共3层，其中1层南侧和2层为仓储会员制超市，1 层夹层北侧区域为外租商业区，1层北侧、3 层和屋面为车库区；其余区域主要为设备用房和公共配套用房。

2 空调系统

广东省深圳市位于我国华南地区，属亚热带季风气候，热工分区为夏热冬暖B 区。根据《民用建筑热工设计规范》（GB 50176-2016）[2]，夏热冬暖B 区的设计要求为“应满足隔热设计要求，可不考虑保温设计，强调自然通风、遮阳设计”，结合《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》（GB 50736-2012）[3]和使用方需求，该项目未设置供暖系统，仅进行空调系统设计。空调形式采用集中式空调系统，主要由冷源系统、输配系统及末端系统组成。

图1 冷源系统原理图

2.1 冷源系统

超市的空调冷负荷与室外气候条件、室内人员数量息息相关。曹婷[4]对南京某超市的客流量进行了研究，结果表明超市在工作日的客流量约为双休日的80%，最大人员密度约为双休日的50%，客流量高峰时间二者亦存在明显差异。

采用负荷计算软件对该项目空调区域的夏季逐时冷负荷进行计算，得出夏季最大冷负荷时刻的总冷负荷为3625kW。考虑到夏季空调冷负荷的逐时变化，为实现设备按时、按需调节，节约能源，项目选择配置了2 台1934kW的变频离心式冷水机组，冷水机组满足《建筑节能与可再生能源利用通用规范》（GB 55015-2021）[5]中对冷机性能系数（COP）和综合部分负荷性能系数（IPLV）的要求。结合使用方需求，冷水机组不考虑设置备用。

2.2 输配系统

该项目输配系统包括冷冻水系统、冷却水系统和冷凝水系统，其中冷凝水系统由给排水专业负责设计，暖通专业仅预留管道接口。

冷冻水系统是将冷水机组制备的低温冷冻水通过冷冻水供水管输送至末端空气处理设备，与室内空气完成热交换后再通过冷冻水回水管回到冷水机组进入下一次循环。冷冻水循环系统主要包含冷水机组、冷冻水泵、末端空气处理设备、管道及附件等，其中冷冻水泵为该循环的运行提供动力。为减少初投资、节约能源，同时满足《公共建筑节能设计标准》（GB 50189-2015）[6]中对空调冷水系统耗电输冷比（ECR-a）的要求，该项目将制冷机房设置在地块东侧偏中间位置的地下一层，冷冻水系统采用一次泵变流量、闭式循环双管制、异程式系统，设计供回水温度为7/12℃。根据冷水机组选型结果和使用方职责清单，该项目在制冷机房内设置了3台流量为370m³/h 的变频式冷冻水泵(两用一备)。为防止空调冷冻水系统中的水倒空、汽化，项目设置膨胀水箱进行定压，同时对进入膨胀水箱的自来水进行软化处理以满足冷冻水的补水需求，膨胀水箱设置于屋面并高出系统最高点1.5m以上。

设置冷却水系统的目的是为了将冷冻水系统从空调区域内吸取的热量和消耗的功率释放到环境中去[7]。该项目采用机械通风冷却塔循环系统，包含的主要设备有冷水机组、冷却水泵、冷却塔、管道及附件等。根据冷水机组选型结果和使用方职责清单，该项目在制冷机房内设置了3 台流量为440m³/h 的变频式冷却水泵(两用一备)，在屋面设置了3 台流量为350m³/h 的变频式冷却塔，冷却水设计供回水温度为32/37℃。

冷水机组、冷却水泵和冷却塔的设备选型满足《公共建筑节能设计标准》（GB 50189-2015）[6]中对空调系统电冷源综合制冷性能系数（SCOP）的要求。

2.3 末端系统

根据使用方需求，超市卖场区域采用一次回风全空气空调系统，变风量运行，机组选用落地式空调处理机组。由负荷计算结果和室内气流组织状况，该项目超市区域共设置14 台送风量为30000 m³/h 的变频组合式空调机组，其中超市一层2 台、超市二层12 台。变频组合式空调机组的功能段包括混合段、板式初效过滤段、电子空气净化器段、盘管段和风机段。同时，该项目在建筑屋面设置14 台24000m³/h 的排风风机，用于过渡季采用全新风运行时的空调排风。

超市区域内的办公区、卫生间等小空间采用了风机盘管或吊顶式风柜加独立新风系统，新风由室外引入吊顶式新风机组，经处理后送入服务区域。

2.4 控制系统

该项目冷源、输配系统及末端设备均采用变频控制技术。

冷机采用变频离心式冷水机组，设置机组群控方式，采用冷量来控制冷水机组及其对应的水泵、冷却塔的运行台数，控制系统与冷水机组自带的控制单元建立通信连接。变频冷冻水泵根据使用区域空调负荷的变化调节冷冻水流量，分集水器之间设压差旁通装置；变频冷却水泵根据空调负荷变化控制冷却水流量，冷却水供回水管间设电动旁通调节阀；变频冷却塔根据冷却水回水温度控制风机转速。

组合式空调机组采用变风量机组，新风管和回风管设置电动比例积分调节阀控制新风、回风比例。该项目在空调季采用最小新风量运行，过渡季则按全新风运行，另外机组回风管设置了CO2浓度探测器，用于调节空调季的新风量。机组冷冻水回水管上设置了电动比例积分调节阀，由房间温度或回风温度控制通过盘管的水量。

3 通风及防排烟系统

3.1 防烟系统

该项目楼梯间包括封闭楼梯间和敞开楼梯间。按照《建筑防烟排烟系统技术标准》（GB 51251-2017）[8]和《建筑设计防火规范》（GB 50016-2014）（2018年版）[9]，封闭楼梯间采用自然通风系统，在最高位置设置了面积不小于1.0m2的可开启外窗或开口。当其建筑高度大于10m 时，在楼梯间的外墙上每5 层内设置总面积不小于2.0m2的可开启外窗或开口，且布置间隔不大于3 层；敞开楼梯间无需设置防烟设施。

3.2 排烟系统

该项目超市区域为高大空间，1 层层高为9.3m，主要功能包括分拣区、后勤办公和中转仓库，其中后勤办公为房中房，层高3m；2 层层高为9.0m，主要功能为超市卖场。按照《建筑防烟排烟系统技术标准》（GB 51251-2017）[8]对设置排烟系统的场所进行防烟分区划分，采用挡烟垂壁或隔墙进行分隔，各防烟分区最大允许面积及长边最大允许长度满足相关规范要求。

超市一层采用机械排烟、自然补风系统，二层采用机械排烟、机械补风系统，一、二层排烟系统竖向共用，排烟风机设置于屋面排烟机房内，一层采用疏散外门进行自然补风，二层设置消防补风机进行机械补风，消防补风机设置于超市二层，与空调机组共用机房。

根据防烟分区排烟量和单个排烟口的最大允许排烟量计算，高大空间每个防烟分区设置两台74000m³/h的排烟风机和12 个排烟口，设置一台74000m³/h的补风风机和1 个补风口，补风口设置在储烟仓下沿以下，且距排烟口的水平距离不小于5m。

3.3 通风系统

后勤办公区、复印机区域设置机械排风、自然补风系统；垃圾房设置机械排风、自然补风系统（一用一备）；充电间采用气体灭火，设置气体灭火灾后排风系统，灾后排风系统与平时排风系统合用，自然补风，排风风机采用防爆风机；卫生间设置机械排风、自然补风系统。

4 管线综合

该项目为仓储会员制超市，因货架摆放需求，业主对建筑净空高度要求较高，施工方需保证项目完工后的灯底及管线底净高不低于7.15m。但设计院出图成果为CAD 二维施工图，这种方式不能很好的体现出各类管线的竖向位置及项目完工后的建筑净空高度，因此为满足业主方使用需求和指导施工，设计人员对超市卖场区域进行了机电管线综合应用。

超市卖场区域不设置吊顶，建筑一层层高9.3m，二层层高9.0m，卖场内的机电管线主要有给排水管、消火栓管、喷淋管、排烟风管、空调送回风管、空调水管、强弱电线槽及通讯管线。其中暖通管线所占空间最大，对建筑净高影响最多，为满足使用需求，设计人员在方案阶段对空调风管主管和排烟风管主管位置进行了间隔布置，要求空调风管主管和排烟风管主管在水平上无交叉及重叠，当任一风管支管与其他风管主管交叉时，将交叉位置布置在梁空内，并将支管进行翻弯处理。将给排水、消火栓、喷淋主管和强弱电主线槽与暖通风管主管平行布置，避免重叠安装。

通过对超市卖场区域进行机电管线综合应用，项目完工后的管线底净高可控制在7.15m 以上，能够满足业主方的使用需求。