超高层商业综合体空调系统设计的探讨

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摘 要：本文以节能为核心，介绍了一超高层商业综合体的空调、通风及防排烟系统设计，在满足相关规范和使用要求的前提下，实现节能的目标。

关键词：超高层；商业综合体；变流量；防排烟；节能

1 工程概况

该超高层商业综合体工程建筑总面积约176645m2。负四层、负三层为车库，负二层、负一层为商业用房和设备房及车库；裙房主要功能为商业用房、餐饮、电影院，共6层，裙房建筑总高31.9m；北边塔楼A1栋有45层，建筑总高151.3m，A2栋有51层，建筑总高169.3m；南边为B栋住宅和C栋住宅，都是40层，建筑总高136.3m。

2 商业、餐饮空调系统设计

2.1 冷源系统设计

本工程地下负一、负二层、一～五层商场及六层餐厅，夏季制冷，过渡季节进行通风换气。设计室外计算干球温度34.2℃，相对湿度68%；设计室内计算干球温度26℃，相对湿度40～65%。经计算，夏季空调最大冷负荷为12306kW，选用3台3164kW高效离心式冷水机组以及2台1407kW水冷螺杆式冷水机组做为冷源。

2.2 空调水系统

空调系统冷冻水供回水温度为7℃/12℃，采用闭式两管制系统，选取的7台冷冻水泵与5台空调主机分别并联后串接，每台空调主机冷冻水出水管安装静态平衡阀来平衡各台主机水流量。与之配套的空调循环冷冻水泵设变频调速装置，依据建筑物实际负荷需求，在部分符合运行工况下，冷冻水泵依据供回水温度变频调速运行，可以有效降低冷冻水泵的运行能耗。

冷冻水系统冷水管为同层水平设置，采用异程式方式。由于空调冷冻水系统采用变频调节模式，运行过程中，各分支管路的流量随外界负荷的变化而变化，通过在空调机组等设备及支路上设置动态平衡阀来减少末端空调设备之间的相互干扰。

2.3 空调风系统

地下负一、负二层、一～五层商场及六层餐厅等大空间均采用吊顶式空调机组。对于小单元用房采用采用风机盘管加独立新风系统。新风经新风机过滤、降焓除湿后送至风机盘管送风管，随风机盘管送风一起送至空调区域，气流组织采用风机盘管天花上散流器（条型风口）顶送或双层百叶风口侧送，风机盘管门铰式单层百叶风口（带滤网）回风。

新风系统采用吊顶、落地式新风机组，小新风运行模式。

2.4 通风系统设计

卫生间设机械排风系统排至排风井。凡是几层风管共用风井者，在风管接入风井处均加设风管止回阀和防火阀。地下汽车库及设备房，汽车库采用机械通风方式，平时的排风系统作为火灾时的排烟系统。

2.5 防排烟系统设计

2.5.1 机械加压送风系统

机械加压送风机的选择以能保证防烟楼梯间余压值为40～50Pa，前室、合用前室、消防电梯间前室、封闭避难层（间）余压值为25～30Pa为原则。

防烟楼梯间采用常开型自垂式百叶加压送风口，合用前室采用常闭型电动送风口。

2.5.2 排烟系统

本工程地下汽车库，采用机械通风方式。地下汽车库排烟换气次数为6次/h，排烟量按实际净高计算换气体积。平时排风换气次数为6次/h。排风机选用低噪声双速排烟风机箱，平时排风机开低速挡进行排风，火灾发生时，利用平时排风系统作为排烟系统，排风机开高速挡进行机械排烟。平时送风量不小于80%的排风量，着火时补风量不小于50%的排烟量。

3 电影院空调系统设计

3.1 冷热源系统设计

电影院位于裙房五层和六层，共计座位930个，建筑面积约2700m2。电影院采用了独立的小型中央空调冷热源系统，以满足低负荷工况需求。电影院制冷主机选用7台模块式风冷冷水（热泵）机组，总冷负荷为840kW，总热负荷为910kW，能量调节范围为15～100%，冷冻水泵按两用一备选用。

3.2 空调末端及气流组织系统设计

电影院采用低速全空气系统，气流组织采用顶送上回的方式，送风口采用散流器或者旋流风口，回风口采用单层百叶风口。售票大堂、内走道及6个影厅的空调系统均独立设置。为减少能耗，减少空调主机的运行时间，采用全空气空调系统，在空调季节时进行小新风运行，在过渡季节和冬季时采用全新风运行降温。小新风空调工况时仅开启小排风机排风，风量按新风量的80～90%设计；全新风工况时关闭小排风机开启大排风机，风量按空调器送风量的80～90%设计。排风口和回风口共用风口。

由于放映机工作时会散发毒气，放映机房应有良好的通风系统，毒气应直接排至室外。放映机房的空调系统不应回风，采用直流式空调系统，保持负压，使其不散发进入其他房间，其排风换气次数不应小于15次/h，并应根据毒气散发量校核。放映设备散热量较大，为保证室内环境的舒适度，需送入一定的空调冷风（根据放映设备对环境温湿度的要求确定是否需要设置恒温恒湿机组）。放映夹层的送风量取其两者的最大值，排风量按空调送风量的1.1倍考虑。室外新风通过空调器热湿处理后集中送至放映夹层，排风通过设置在屋顶的排风机承担，在每一台放映机的上方均设置排风口。

3.3 防排烟系统设计

售票大堂、内走道、放映夹层等房间设机械排烟系统，排烟风机风量的设计确定按规范规定选取。

影厅的排烟风机风量的计算取值按该房间面积的90m3/（h・m2）及13次/h换气标准两者间的最大值计算。

电影院通风和空调系统送、回风总管及穿越防火分区的送回风管在防火墙两侧设置防火阀，风管、消声设备及保温材料采用不燃材料。

4 空调自控系统设计

4.1 房间温度控制

安装风柜及新风柜的房间，设计变水量控制，根据送风温度和回风温度，在风柜的回水管上设比例式电动二通阀（常闭型，关闭压差≥0.3MPa）温控装置。

4.2 空调制冷自控系统

空调通风系统纳入楼宇自控系统BAS，能够对通风及防排烟系统、空调系统冷热源、组合式空调机、新风处理机组、风机盘管等末端设备进行自动监测及控制。

冷水机组与冷冻水泵按一机对一泵的原则配置，制冷机组设群控系统，群控系统根据负荷、开机情况及主机效率曲线，合理自动控制冷水机组运行台数。冷冻水系统在总供回水管上设比例式电控压差旁通控制装置。旁通比例式电动二通阀由压差控制器根据供回水总管压差自动调节或由变频控制系统调节，以实现保持冷水机组足够的水量及负荷侧足够的供回水压差。

5 空调系统节能

（1）空调制冷主机选用高效节能产品，额定制冷工况的性能系数大于4.60。

（2）空调系统、通风系统、冷源系统采用直接数字控制系统。

（3）冷冻水泵设变频控制系统，节省了冷冻水的输送能耗。

（4）为了节省运行能耗和提高管理水平，采用变频控制风机转速的冷却塔。

（5）空调冷水系统、冷却水系统的输送能效比分别为0.019和0.017。

（6）机械通风风机的单位风量耗功率均小于0.32，空调机组的单位风机耗功率均小于0.52。

6 结 语

通过对超高层商业综合体建筑的空调系统设计分析，由于其功能多样化，负荷波动性大，因此采用了冷冻水变流量运行以及其他相应的节能设计方案，并通过自动控制系统对其进行有效的控制，充分体现了节能的核心设计价值观。在系统设计过程中，尽量采取节能措施，采用节能设备。为今后超高层商业综合体的空调系统的节能设计提供参考依据，具有重要的指导意义。

参考文献

[1]陆耀庆.实用供热空调设计手册（第二版）.北京：中国建筑工业出版社.

[2]李惠风，王鸿章.影剧院空调设计.北京：中国建筑工业出版社.