孟伟茂

上海安悦节能技术有限公司

某大型商业建筑暖通空调节能优化设计

孟伟茂

上海安悦节能技术有限公司

本文着重介绍了一个大型的商业建筑的暖通空调节能设计。本项目采用了定变结合的冷源配置方式，热源采用热回收型真空热水锅炉，空调系统采用了分层空调和普通的散流器送风相结合，通风系统也综合考虑人防、建筑等因素，合理设计排风再利用，水系统采用分区两管制，兼顾节能和运行调节的方便性。

定变结合 免费冷源 热回收油烟净化机组系统分层空调分区两管制

1　基础资料

1.1室外计算参数

采用《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》（GB 50736-2012）中4.1条附录A中参数，详见表1[1]。

表1　室外空气计算参数

1.2室内设计参数

室内设计参数主要是室内温度和新风量的选择。室内温度需保证人的舒适性，新风量需保证卫生和节能两方面的要求，且新风量与人员密度具有很大相关性，人员密度除了业主提出的特殊要求外，基本根据经验值确定。具体采用的参数如表2[2]。

表2　室内空气设计参数

2　适合商业建筑的冷热源选配

2.1负荷计算

负荷计算常用的方法有谐波反应法和冷负荷系数法，随着计算机技术的发展，计算逐时空调负荷采用的多为计算机软件法，其具有计算精准、使用方便快捷、修改容易、输出数据直观等特点[3]。本工程面积较大，使用华电源作为本次负荷计算的软件，最终计算总冷负荷为13360.12kW，总热负荷为6556.18kW。

2.2冷源选配

商业建筑的常规冷源为螺杆和离心机冷水制冷机组。本建筑的商业部分为B1商业和餐饮，1F～8F为商业（包括大型主力店和小型零售商店）和餐饮以及影院，餐饮面积也较大。负荷的特点是总的负荷量大，且一天之中负荷相对稳定，并且商业建筑对系统的稳定性要求较高。根据所计算的结果及项目节能方面要求，采用定变结合制冷机配置方案。三台3350kW的定频离心机组，一台3350kW的变频冷水机。

按照此种配置方式四台同等大小的机器可免去备品备件型号不一致导致的运行维护复杂问题。其中一台采用变频式水冷冷水机组，在春秋季冷负荷不大的情况下采用单台变频冷水机组制冷，根据实际冷负荷情况实时调整冷水机组的输出功率，达到节能目。

水冷机组具有效率高、系统稳定性高的特点，并且四台大的设备可以保证其中一台不能正常运行的情况下，其他冷水机组仍然能满足80%以上的冷量需求。

大型商业建筑的另一特点是：外区和内区对冷热的需求往往不均衡。冬季工况下，部分内区的房间仍旧对冷量有需求，考虑到项目中已配置了冷却塔，对该部分区域供冷采取由板式水-水换热器及冷却塔组合的“免费冷源”方案；当冷却塔提供的冷却水温低于9℃时，经板式水-水换热器的冷水作冷源使用，满足该部分区域空调制冷需要。免费制冷总冷量按总冷负荷的10%考虑，约为1300kW。这样就既保证了建筑内区冬季需求的冷量得到满足，也起到了节能的效果。

2.3热源配置

商业建筑的热源也需要稳定性较高，且地处闹市区，无埋管地区，运行时间段内负荷稳定且较大，因此应该选用产热稳定的热水锅炉，为了保证能源的清洁要求采用燃气作为燃料来源。同时，为了满足节能的要求，采用热回收型燃气真空热水锅炉。

燃气真空热水锅炉负压运行，安全可靠，省去每年的年检费用及专门的锅炉房操作人员；锅炉热效率高，节能环保。热回收型燃气真空热水锅炉在其烟道尾部加设了烟气冷凝余热器，使排烟温度降至烟气露点温度以下，利用烟气中水蒸气的潜热来提高锅炉热效率，可提高锅炉热效率6.6%，对锅炉节能具有很重要的意义[4]。

本工程热源采用燃气真空热水锅炉。锅炉房设在地下一层；每台锅炉额定产热量为2100kW，共3台，总产热量共6300kW，设置两台板式水－水热交换器，每台的换热能力为3300kW，作为空调热源。空调热水的供、回水温度为60～50℃。

3　分区两管制系统

为了满足现行节能规范的要求，本项目的输配效率也做出了相应的优化，尽可能减少管路的长度，实在有困难的地方均采用适当放大管径的方法。同时，为了兼顾内外区同时制冷和制热的问题，水系统采用切换两管制，异程式系统。主机房分水器分为四组立管，分别供应B1商业内区、B1～8F商业北部外区、B1～8F商业南部外区、1F～8F内区。为了使水系统流量分配均匀，在有利的支路采用静态平衡阀，调节各支路压力。

4　分层空调和散流器送风综合利用

风系统设计在室内设计中相当关键，末端空调设备的设计和换热情况会影响整个房间和建筑的空调效果。商业区域的末端空调系统可以选择组合式空调箱和风机盘管以及薄吊式空调器。空调箱和风机盘管的设计相对简单，但是空调箱需要专门的空调机房，对建筑的防火分区更为敏感，并且商业建筑的吊顶存在喷淋管、冷冻水供回水管、电缆桥架、暖通排烟风管等，空调箱＋风管设计上不够灵活。风机盘管因为压头过低不是特别适用于层高较大的大型商业建筑，因此主要采用了薄吊式空调器+新风系统的方式。各区域按照冷负荷和湿负荷进行选型，并校核冬季冷负荷。

同时由于本项目中有许多中庭空间，对于高大空间，采用常规的空调形式既浪费能源也不能达到很好的空调效果。因此本项目设置了分层空调系统，在中庭底层的口部采用喷口进行送风。这样既能保证舒适性又能满足制冷制热的需求。

5　通风系统的排风再利用

房间内的新风量主要由该区域的人员数量来确定，大空间商业由于人员集中、面积较大，该区域的新风量较大，为了保证气流的通畅、新风可以顺利送入室内，大空间的商业需要进行部分排风设计，本项目中经过综合考虑确定排风量为新风量的70%。

由于夏季室内的排风具有较低的温度，直接排出室外势必会造成冷量的浪费。而位于地下的变配电间通常需要进行通风以保证电气设备的正常运行。本项目中考虑将商业的排风做为地下室变配电间的补风（详见图1），既解决了商业排风的热回收问题，同时变配电间也有较冷的空气送入，保证了变配电间的温度。这样设计的难点在于风量的平衡和风井的综合布置。此做法还需注意排风系统不可横向跨过防火分区，否则易造成火灾隐患。

图1　商铺和变配电室通风示意图

6　项目难点和亮点分析

1）冷热源的选配。经过共同讨论冷源采用定变结合的形式，热源采用热回收型燃气真空热水锅炉，确保运行节能和维护方便。

2）节能和运行效果兼顾。采用免费冷源——利用冷却塔+板换作为冬季冷量来源，解决冬季内区的供冷问题。普通的大空间商业需进行排风设计，在本项目中采用商业的排风做为地下室变配电间的补风。既解决了商业排风的热回收问题，同时变配电间也有较冷的空气送入，保证了变配电间的温度。

3）分层空调、分区两管制等综合应用。每个项目均有自己的特点，设计师应该根据所学知识及所积累的经验为每个项目量身定做合适的空调系统。分层空调，油烟净化，中庭排烟，分区两管制的处理都为项目的正常运行和优化做出了贡献。

7　结语

商业项目由于体量大功能复杂，暖通设计的难度也较大，需要考虑的方面较多。要做好此类项目需要综合考虑。本项目暖通空调设计相对于其他建筑更加复杂，无论是从冷热源配置、设计的参数、空调水系统、空调风系统、通风系统、排烟系统等均做了探究，为了兼顾节能和运行调节的方便性，也做了多方比较。现将该项目做上述总结希望对以后的同类建筑的暖通空调系统设计有所帮助。

[1]马最良.民用建筑空调设计[M].北京:化学工业出版社,2003

[2]陆耀庆.实用供热空调设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社，2007

[3]严启森.空调调节用制冷技术[M].北京:中国建筑工业出版社, 2004

[4]张志红.燃气型真空热水锅炉热效率研究[D].天津:天津大学, 2005

Optimization Design of HVAC Energy-saving for a Large Commercial Building

MENG Wei-mao
Shanghai Anyoee Energy-saving Technology Co.,Ltd.

This paper introduces energy-saving HVAC design for a large commercial building,which applys cold source with regular and frequency conversion configuration mode,vacuum hot water boiler with heat recovery,stratified air conditioning,ventilation system considering the factors such as air defense,construction,reasonable design of exhaust recycling,and partition two control water system considering both energy saving and convenient adjustment operation.

regular and frequency conversion configuration,free cold source,heat recovery,fume purification unit system,stratified air conditioning,zoned two-pipe system

1003-0344（2015）06-098-3

2014-6-24

孟伟茂（1983～），男，本科，助工；上海市上海安悦节能技术有限公司（200083）；E-mail:asdymeng@126.com