杭州某大型商业综合体空调设计

该项目位于浙江省杭州市钱江世纪城，为大型地铁上盖商业综合体，是为2023年杭州亚运会技术官员提供住宿、餐饮及商业服务的场所。项目总建筑面积为26.4万m ² ，业态为酒店（南向）、办公（北向）和商业（中间），如图1所示。其中酒店面积为5.00 万m ² ，地上31层，建筑高度为141.5 m；办公面积为4.65万m ² ，地上29层，建筑高度为131.4 m；商业总建筑面积为9.67万m ² ，地下3层（地下2层局部及地下1层为商业功能，层高分别为5.6、6.8 m，其余为配套用房及车库），地上5层（1层层高为6.0 m，其他楼层层高为5.6 m），建筑高度为28.4 m。根据物业权属及物业管理权属，该项目酒店单独设置冷热源，商业（除影院）和办公合用冷热源。本文着重介绍商业部分的空调与通风系统设计。

2.1 冷热负荷的计算

采用全年负荷计算软件，根据表1所示的室内设计参数，进行全年逐项、逐时空调冷、热负荷计算，结果见图2。商业总冷负荷为13 584 kW，单位空调面积冷负荷指标为194 W/m ² ；总热负荷为6 226 kW，单位空调面积热负荷指标为89 W/m ² （40%店铺面积为餐饮功能，对其中30%厨房排油烟补风进行冷热预处理，夏季处理到26 ℃，冬季处理到10 ℃）。办公总冷负荷为4 411 kW，单位空调面积冷负荷指标为123.0 W/m ² ；总热负荷为2 240 kW，单位空调面积热负荷指标为62.5 W/m ² 。因冷热源同时服务于商业及办公2种业态，其空调的同时使用系数取0.9,同时综合考虑冷水管网的输送冷损失，冷源总冷负荷为17 095 kW，热源总热负荷为8 042 kW。

2.2 冷热源选型

根据总冷负荷及制冷站全年冷负荷分布情况（见图3），以及业主提供的集采品牌机型、对应的参数与价格对冷水机组的选型进行了3种方案的比选，如表2所示。根据总投资及模拟运行能耗综合比较，选择方案2，即冷水机组选择4台单台制冷量为3 868 kW的定频离心机组及1台制冷量为2 110 kW的变频离心机组（机组的性能曲线见图4），以确保低负荷时冷水机组依然高效运行，冷水机组额定供/回水温度为7 ℃/13 ℃。冷水泵及冷却水泵分别选择5台双吸泵（四用一备）与定频离心冷水机组匹配，另选2台端吸泵（一用一备）与变频离心冷水机组匹配，变频运行。冷却塔选择钢制低噪声横流塔，其出水温度按逼近温度3.1 ℃选型，冷却水的供/回水温度为31 ℃/36 ℃。根据绿建二星的相关要求，选择一级能效的冷水机组。热源采用燃气真空热水机组，选择3台单台制热量为2 800 kW的热水机组，总制热量为8 400 kW，供/回水温度为60 ℃/50 ℃。

3.1 水系统设计

空调冷水系统采用一级泵变水量两管制系统，过渡季及冬季有供冷需要的内区采用加大新风量的自然冷却方式。商业地下室空调冷水系统主管采用异程设计，根据平面布置及每根立管的服务半径不超过40 m的原则，整个商业平面共分为9个立管区域，且空调机组（新风机组）与风机盘管的水立管分开设置。地下2层立管附近商业区域的新风机组（空调机组）及风机盘管的水管就近从各立管接出，避免直接从主管上接出，利于各环路之间的水力平衡。为防止风机盘管水系统出现大流量小温差的情况，在其回水立管上设置控制供回水温差的电动调节阀，各立管回水主管设置静态平衡阀以平衡各立管之间的阻力。

制冷机房系统参照高效机房设计，除冷水机组的能效比选择一级能效以外，其冷凝器及蒸发器的阻力控制在60 kPa以内，且冷凝器自带端盖式胶球清洗装置；机房内管道布置采用顺水三通，水系统选用低阻力阀门,水管路比摩阻控制在100 Pa/m左右，并做好环路之间的水力平衡设计；水泵扬程为32 m， 效率≥80%，以降低水泵的运行能耗。

3.2 水系统控制设计原则

1) 总体原则是群控系统通过对各传感器采集的数据进行综合计算，确定冷水机组、冷却塔、冷水泵及冷却水泵的运行模式、状态，以及合适的冷水及冷却水供回水温度，使制冷机房系统能效比（总制冷量÷（冷水机组用电量+冷水泵用电量+冷却水泵用电量+冷却塔用电量））为最大值。

2) 根据负荷需求和开机策略控制冷水机组开机数量，保证冷水机组在最高效率运行，其运行策略见表3。

3) 不同容量冷水机组的冷水泵和冷却水泵分别独立配置，采用2套流量传感器，分别对应不同容量冷水机组的最小流量。

4) 冷水采用一级泵变流量系统，最不利环路（选取两处）设置压差传感器控制冷水泵运行频率。

5) 冷却水泵采用变频控制，在部分冷负荷率工况下，随着室外湿球温度逐步降低，可结合冷水机组的性能，增大供回水温差运行，以降低冷却水泵的运行能耗。

6) 冷却塔风机采用变频运行，结合冷水机组性能，在部分负荷率工况下及过渡季降频节能运行。

7) 部分负荷率工况下，可实现单台冷水机组对多台冷却塔运行，降低冷却水出水温度。

8) 在每台冷水机组的冷水出水管、冷却水供水总管上设置能量表，对制冷站的运行效率进行监控。

9) 过渡季，提高冷水供水温度（如9～11 ℃）运行。

4.1 中庭及连廊空调风系统

中庭及连廊采用全空气系统，其中连廊竖向分为4个区：地下2层、地下1层、1层、2~4层、5层。1层及5层独立设置空调风系统，其中冬季1层出入口处空调箱的选型需把与中庭连通区域0.3 h ^-1 的渗透风的热负荷考虑进去，夏季5层空调箱的选型需把与中庭连通区域0.2 h ^-1 的渗透风的冷负荷和天窗冷负荷一并考虑进去。中间楼层连廊可共用空调风系统，每层设置送、回风管，每层的送风主管设置压力无关型变风量调节阀，根据该层回风主管温度传感器的数值来控制阀门的开度，精准控制每层连廊的温度。空调箱风机的运行频率根据送风主管的静压值控制，当送风系统的变风量阀开度发生变化时，风道压力传感器检测出风道内的压力变化，通过变频器控制空调箱送风机的转速，来维持送风主管的静压值，从而确保末端的送风量。商场人员出入口20 m范围内通过加密布置空调送风口来加大空调送风量，保持出入口与室外的相对正压，减少室外冷风的侵入，确保出入口处冬季的温度达到设计值。空调箱在过渡季的新风比不小于50%，风道水平服务半径小于50 m，总长不大于100 m，以控制风机的能耗。

4.2 店铺空调风系统

除主力店铺采用全空气系统以外，其他店铺均采用新风+风机盘管系统。新风采用竖向系统，竖向分为2个区：地下2层~2层、3~5层，空调季的新风经集中净化及冷热处理后送入空间。过渡季内区餐饮等人员密度较大的店铺采用加大新风量的方式自然冷却，每层的新风百叶及新风主管水平布置，每间商铺预留新风支管接驳口，新风量按店铺空调季所需的新风量计算，新风净化及动力设备由店铺自理。

4.3 门斗空调风系统

文献通过对一商业出入口加装门斗前后出入口处的温度测试表明，增加门斗后1层出入口处的温度提升3~4 ℃，除外门处设置热水风幕以外，在门斗内增加热水风幕，出入口的温度又提升了0.5~1.0 ℃。该项目所有出入口均设置门斗，如图5所示，对于人员频繁出入的主、次要出入口，在门斗内门两侧（门斗侧及商场侧）均设置独立的空调机组，采用条缝型风口进行送风，两道热空气幕能有效减少门斗处的冷风侵入量，确保商场出入口处冬季的温度达到设计值，门斗处送风量按表4确定。

5.1 餐饮厨房通风设计

餐饮店铺的最终招商落位往往与施工图设计时有较大出入，导致后期众多管井、管线及屋面设备的调改。施工图设计时该项目餐饮店铺的招商比例确定为40%，经与业主招商部进行深入沟通并展开餐饮落位分析讨论，最终确定60%的店铺比例预留餐饮业态的土建及机电条件，灵活应对最终40%的招商比例。

餐饮排油烟风量的计算原则：店铺面积的1/3为厨房面积，厨房层高按3 m计算，大于200 m ² 的店铺单独设置排油烟系统，排油烟风量按厨房换气次数60 h ^-1 计算；小于200 m ² 的店铺可合用排油烟系统，排油烟风量按厨房换气次数80 h ^-1 计算，合用户数不大于3户，系统风量按不大于40 000 m ³ /h控制。油烟经静电油烟净化器及紫外线光解除味装置处理后排入大气，单店铺独立设置排油烟系统的净化器、光解除味装置及排油烟风机设于裙房屋面；多店铺合用的排油烟系统设两级净化器、除味装置及风机，第一级设置于厨房内，第二级设置于裙房屋面。排油烟补风量按排油烟风量的85%计算，且排油烟风机、补风机均设置楼宇控制（BA）接口，实现联动控制。

5.2 整体风量平衡计算

商业的排风一般是通过中庭的排烟兼排风机的运行数量及单独排风机的变频来控制排风量，排风量应进行整体的风量平衡计算。进风包括：中庭及连廊新风、非餐饮店铺新风、餐饮店铺新风、餐饮排油烟补风。排风包括：餐饮厨房排油烟风、卫生间排风、维持室内正压排风、中庭排风（总新风量与总排风量的差值）。且应根据冬、夏空调季与过渡季的餐饮与非餐饮时段分别计算，表5为空调季餐饮时段的风量平衡计算结果。

在风量平衡计算中，排油烟补风机的运行状态和实际风量对计算结果的影响较大，为了规范餐饮租户的运行行为，在商铺进行油烟补风系统安装时，物业应校核其设备的选型与排油烟风量是否匹配， 在运行时将排油烟风机及其补风机均纳入BA监控范围，当补风机未与排油烟风机联动启动时发出报警信号，防止商铺不开补风机，导致整个商场处于负压状态，无法控制出入口的冷风侵入及出入口处的温度场。

屋顶作为建筑的第五立面越来越受到关注，尤其是有屋顶花园的项目，往往要求屋顶设备及废气排放不能对客户的视觉、听觉及嗅觉产生负面影响。屋顶设备的规划一般根据屋顶的景观布置方案，综合考虑设备噪声及使用时段、废气对主楼及人员活动区的影响、不同设备之间的相应影响，对设备进行分散、集中布置规划。如图6所示，该项目废气的排放满足规范对排放点与敏感点的间距要求，但噪声无法满足要求，因此对排油烟风机、排风机区域设置消声屏障；屋顶左上角油烟排放点与冷却塔的间距太近，故在冷却塔区域左右两边设置不开孔消声材料屏障，降低油烟对冷却塔进风的负面影响及冷却塔对酒店主楼的噪声影响。

为了尽量把设备集中在某个区域，排风、油烟处理等设备采用多层布置，如图7所示，处理后的油烟进入土建烟道围挡，集中在7.8 m高度处排放，减少油烟气味及噪声对屋顶人员的影响。

本文以杭州某大型商业综合体为例，对商场入口处冬季温度偏低、中庭存在竖向温度梯度、餐饮招商调整、室内风量不平衡、屋顶设备对人员的影响等几个商业综合体项目空调设计的痛点提出了相应的解决方案。待项目运营后将实测相关运营数据，验证实际效果。