浅议地下商场的通风与空调设计

2018-07-26莫光武

机电信息 2018年21期

莫光武

（佛山市野马电子商贸有限公司，广东佛山528000）

0 引言

随着最近两年城市化的进展不断加剧，城市地上土地使用变得紧张起来，由此人们开始开发城市建筑的地下空间。全国各大城市均开始大量修建地下商场和商业街，但是地下商业广场能否充分发挥经济效益的前提是其通风与空调设计是否成功。本文以广州市某地下商场的通风与空调设计为案例进行分析，发现该地下商场通风与空调效果较差，目前主要表现为商场内比较闷热、空气混浊、相对湿度较高。一般来说，造成地下商场空调效果不佳的原因包括空调计算负荷偏小、中央空调的设备选型存在问题使得换气次数较少、低效率的空调系统管理水平。本文针对该地下商场空调系统的现状，分析了地下商场和空调系统的设计原则，从而有效解决了地下商场空调与通风问题。

1 地下商场的通风设计

1.1 空调系统

地下商场的室内参数如下：夏季白天平均温度33.5℃，夜晚平均温度27.7℃，相对湿度86%，平均风速2.0 m/s。室内空调的设计参数如下：要求地下商场室内温度为26～27℃，空气相对湿度小于62%，噪声小于50 dB，地下商场的空调系统设计只针对夏天高温季节，其余季节采用机械通风。

本文研究的广州市某地下商场建筑面积为8 000 m2，单位面积的空调计算负荷为120 W/m2，所以中央空调设备总负荷为960 kW。该中央空调系统，制冷端设备集中，末端设备比较分散。中央空调的主机设备为两台功率为500 kW的螺杆式水冷柜机，冷水供/回水温度分别为7℃和13℃。中央空调系统的冷却塔选择为200 t/h的低噪声冷却塔，放在室外，供/回水温度分别为33℃和38℃。末端设备为吊顶式空调风柜，送风与回风均采用吊顶散流器进行。

1.2 排烟与通风系统

表1为地下商场最小新风量的相关要求。

表1 地下商场最小新风量要求

从表1可以看出，不同的标准对最小新风量的要求是不同的，通过增加新风量和降低CO2浓度可以改善地下商场空气的清洁程度。一般情况下，空气中的尘埃浓度越高，含菌浓度也就越高。在安装空气过滤器后，空气中的尘埃数量能够减少90%以上。所以，改善地下商场的空气环境，一方面需要足够的新风量，同时还需要提高过滤效率。考虑到地下商场的封闭性因素，地下商场的最小新风量应该不小于15 m3/h。

地下商场建筑的热量主要来自人体的散热和室外新风带来的热量，这两项热量占比达到80%以上。在新风标准确定后，决定中央空调设备选型的主要因素为客流量密度。一般来说，影响地下商城客流量密度的因素包括工艺布置形式、柜台与商品密度、商品的类型以及地下商场的层数。地下商场一般在城市比较繁华的地区，人流密度一般为0.5～1.5人/m2。随着地下商场越来越繁荣，人流密度将逐渐增高，客流量密度可以取得稍微偏高一点。

该地下商场的空调机入口温度为t0=30℃，h0=74.5 kJ/kg；商场出口参数tL=9℃，hL=25.4 kJ/kg；温差为21℃，焓差=49.1 kJ/kg。一般选择大温差和大焓差空调，这是由地下商场的通风特点所决定的，所以该商场应该选择调温和水冷机组的组合空调设备。

1.3 排烟量与排风量的计算

目前地下商场应设置排烟风机，该商场的排烟与排风管道为相同管道。根据高层建筑的民用设计规范，在地下商场的每个防火区域设置一台柜式排烟风机，每台排烟风机的排风量不小于150m3/（m2·h），整个地下商场的最小排风量为65300 m3/h。

本文研究的地下商场人均占地面积为1.35 m2，按照每个人最小新风量为9 m3计算，在每个防火区域安装一台新风空调机柜，总的新风量为12 200 m3/h，所以选择送风量为14 000 m3/h的新风空调机柜。在地下商场的排风量计算方面，一般来说，地下排风量应该按照送风量的90%来计算，所以排风量为11 000 m3/h，该地下商场选择的双速排烟风机在高速运转时排风量为56 200 m3/h，低速运转时排风量为10 800 m3/h。

在设备噪声控制方面，该地下商场采取的措施包括：（1）所有中央空调的安装都应采用减震措施，尤其是落地设备，应安装减震垫，吊在空中的设备应安装减震弹簧；（2）地下商场的所有设备房间不设置窗户，并使用防火隔音门；（3）在风管内的主管道风速不低于8 m/s，支管道风速不低于3 m/s；（4）排风出口和送风出口安装静压箱。

2 地下商场的空调系统设计

2.1 调温除湿空调机组

首先，调温除湿空调机组的水冷冷凝器的管排数设置为8个，采用两组串联的方式进行安装，使得制冷剂能够直接蒸发，获得良好的制冷效果。其次，制冷剂在冷凝器中进行放热，将空气加热至S点状态，通过冷凝器的调节，使得出风温度等于设定温度。制冷剂的冷凝放热实现了空调出风温度的调节，并不需要增加外部热源，能够获得良好的节能效果。第三，该地下商场的中央空调具备除湿功能，通常地下商场的死角较多，空气湿度较高，建筑结构比较严密，所以中央空调机组应该具备除湿功能。第四，本文选择的中央空调设备结构相对紧凑，占地面积较小，能够获得更好的制冷效果。

2.2 水冷机组加组合式空调器

该地下商场的水冷机组能够为组合式空调器提供7℃冷水，一方面需要对中央空调所使用的两组表冷器进行并联，从而有效解决大焓差的问题；另外一方面，应设置加热段从而实现空气的等湿加热过程。

2.3 换气次数分析

地下商城的湿热负载较大，通常会存在再热负荷，故常规的计算送风量和空调设备选型并不能满足地下商场的空气参数要求。因此送风量的精确计算可以从换气次数方面来进行，相关计算结果如表2所示。

表2 不同换气次数下的计算结果

从表2可以看出，增加换气次数可以有效解决地下商场焓差较大的问题，但是换气次数不能太大，否则就会占用较大比例的送风管道，从而造成较大的能耗，经济效益较差。一般换气次数控制在10～15次/h左右，能够得到良好的空调使用效果。笔者认为，地下商场的空调系统在进行设计时，应充分考虑能源节约因素，通过全热交换器的使用，地下商场可在夏季回收冷量，冬季回收热量，从而有效减少能源的消耗。另一方面，空调机房的占地面积应尽可能小，比如本文采用的轴流式双速排烟风机，通过采用吊顶安装的形式，有效减少了地面占用面积，实现了一机两用的效果。