上海商业综合体夏季空调舒适度的优化措施

上海商业综合体夏季空调舒适度的优化措施

陈香

上海鹏利置业发展有限公司 上海市 200070

【摘要】 大型商业建筑的中央空调系统复杂，实际运行效果受到工程安装技术及系统调试的影响，经常会出现空调系统未达到设计要求而导致室内环境舒适度不高的问题。本文给出了解决大型商业建筑热环境舒适性问题的思路及关键环节，论证了系统调试及商业管理对商业热舒适性环境的重要性。

【关键词】：热环境舒适度 空调调试 风平衡 水力平衡

1. 引言

大型商业建筑的空调系统决定了商场的冷热环境的舒适度，空调系统的设计、施工、风系统及水系统的平衡、冷热源设备的运行状况都是关键因素。很多商业建筑在运营初期都会出现夏季过热或冬季过冷的情况，物业只能通过加开冷热源设备的方式进行调节，此种做法不能从根本上解决冷热环境舒适性问题，且不利于空调系统的节能。本文将以某商场为例，阐述解决此类问题的步骤及关键要点，本文案例通过改进措施后的复测，也论证了解决思路的正确性。

2. 分析大型商业建筑舒适性典型问题

1. 概述

本项目是一个地上八层的的大型高层商业建筑，地上总建筑面积为65800平方米，建筑高度55.50米。本项目采用水冷式冷水机组作空调冷源。空调水系统为一次泵定流量，同程式二管制系统。商场公区及商铺内的空调末端均采用吊顶式空调箱。本项目在开业后的第一年供冷期室内存在较为明显的“上热下冷”现象，夏季顶层偏热，舒适度比较差。此问题严重影响了商场室内环境品质，降低了顾客的购物体验。

环境场测试测试方法是建筑柱网分点测试，沿着中庭走道和公共走道平均分布测试点位，根据环境场的温湿度梯度来确定过冷区域、过热区域、漏洞存在区域。实测温度数据绘制成逐层温度场。调适团队对公区的室内温度环境场进行了测试，测试结果如下所示。根据测试数据发现，7层及8层整体偏热，无法达到舒适的温度。

2. 风平衡的测试

商场空调系统的效果与商场的风平衡密切相关。实现风量平衡，确保商场新风有组织进入，控制大量室外新风的渗入，才能实现空调系统的效果。风量平衡的测试的思路主要是通过测试有组织通风及无组织通风的数据来建立风平衡模型，通过分析风平衡模型来确定室内气流组织的问题。商场内有组织的排风主要是厨房排油烟系统、卫生间排风系统及商场公区排风系统。有组织的新风主要是空调箱的新风、厨房补风。商场无组织的排风大致有高层漏洞排查、消防风机漏风；无组织新风有低层的冷风渗入。（见图1）

通过对商场设备的各有组织通风设备进行了详细测试，风量测试结果如下表所示。其中，有组织排风总量为41.7万m3/h，而有组织新风总量为13.4万m3/h，仅为有组织排风量的32%。对商场的风平衡进行统计，可见商场大部分新风通过无组织通风渗入。

3. 水平衡的测试

水平衡调试前对冷水系统各立管、各立管水平分层干管流量及静态阀进行状态记录。通过测试的总支路流量实测值与设计值对标、楼层分支流量实测值与设计值对标、各立管流量与各层分支流量之和对标，不平衡率都在10%以上。

4. 冷站及末端设备的测试

冷机的测试包括冷机COP的测试及压降测试。通过对冷机冷冻侧冷冻水供回水温差及流量，得出制冷量，制冷量与功率的比值即为冷机COP。同时测试冷机冷冻水侧及冷却水侧的压降，判断是否存在脏堵情况。在典型夏季工况下，由于顶层热舒适性差，为了满足顶层的冷冻水流量，所有冷冻机全开，但是经过测试发现冷冻机还常处于低负荷运行，说明冷冻水存在大流量小温差现场，冷冻机处于低效运行。

5. 夏季高层偏热的关键原因分析

通过上述的测试结果，可见引起夏季高层偏热的原因主要有以下几点：

1. 无组织的新风渗入过多，风平衡失调

在上述风平衡模型中可以发现高层室外热风的渗入非常严重，本商场热风涌入区域主要是屋顶上的四个出入口。通过计算可知高区的四处出入口的渗入热风处理至设计室内温度共所需冷量为285.3KW，顶层的空调负荷增加了一倍多。通过测试发现导致高区热风渗入的原因主要是厨房补风量的缺失，一般厨房补风量为厨房排油烟量的80%，但是从风平衡模型上可以看到，商场的厨房补风量只有厨房排油烟量的20%。通过调研35家餐饮商铺发现，仅有19家装有补风装置，仅9家开启补风装置。

2. 末端水力不平衡

高区负荷大，冷水支管的水量需求大，但是测试数据发现由于高区阻力大，所以高区支管流量偏小，供水量与需水量不一致。由于低区的负荷小，支管阻力小，所以流量大，温差小，影响了整个空调系统处于大马拉小车的运行工况，冷机无法处于高效运行。

3. 末端区域供冷不足

空调末端的供冷不足与上述水力平衡失调相关之外，还与吊顶空调箱的风量不足有关，据测试与调研发现引起风量不足的原因有：第一、吊顶式空调箱安装在商场公区，维护不方便，所以物业清洗过滤网的周期很长，导致很多空调箱过滤网堵塞。第二、商场内吊顶式空调箱采用“上送上回”的方式，公区的吊顶形式有各种造型，部分送回风口都被造型给遮挡住了，所以送风量不足。

3. 改进措施

1. 减少无组织新风的渗透

解决无组织新风的渗入，需从途径及源头两方面着手处理：

1. “落实餐饮补风”：这是解决热风渗入的根本，保证餐饮补风量不低于餐饮排油烟风量的80%，同时落实餐饮排油风联动，既保证排油烟风机开启时，厨房的补风机也同步开启。随着商业综合体的发展，现餐饮占商户的比重越来越高。落实餐饮补风问题，也是一个高档商业综合体的衡量标准。

2. “切断热风渗入途径”： 对高区的室外大门加装自动门或旋转门，以减少串风，减少因常开导致的热风渗入；同时在室外的门缝隙处，加装毛刷或胶毛，同时检修闭门器，减少渗入。

3. 适当拉低高区的AHU送风口高度，同时将高层圆形散流器更换为直吹风口，减少空调送风与渗入热风的中和。

2. 水力平衡调试，保证供水流量

水平衡调试通过调试立管各楼层水平干管道的流量至设计，保证最不利末端的流量，以实现水力平衡。水平衡调试依据设计院给出各立管及各分层水平干管流量，将各分层流量调试至设计流量。水力依据流量比例法对水系统进行调试，调试过程如下：

1. 依据目标流量对总支路（各立管）流量进行调试 。

2. 依据目标流量对各楼层分支（各水平干管）流量进行调试，调试完复测各楼层分支流量及总管流量，保证各楼层分支调试后流量与目标流量不平衡率，如未平衡，对各层水平干管重新调试及测证验证。

3. 对末端调及总支路（各立管）调至目标流量后，使用热力平衡法结合末端实际需求对L7及L8层水流量进行微调。

3. 解决末端设备风量不足的措施

高区空调箱的风量不足直接影响了空调冷量不足，所以针对末端空调设备，可以做以下的改进措施：

1. 原过滤网清洗频次为每月一次，表冷器为每供冷季一次，导致过滤网及表冷器易脏堵，影响末端区域舒适度。所以 未来保证高区的空调设备的送风量充足，将高区的空调箱过滤网清洗频次为二周每次，表冷器冲洗频次为六周每次。

2. 对因施工问题导致送风和回风口北遮挡的吊顶空调箱进行施工整改，保证送风量。

4. 改进后的效果

在落实上述改进措施后，经过复测发现商场的无组织新风比原来减少了80%，新风负荷减少了，末端空调设备的风量和水量都达到了设计要求，高区的过热问题得到了解决。同时，由于提高了空调末端的换热效率，减少了高区的热风渗透之后，冷站系统启用群控系统，适当加减机，使冷机处于高负荷运行状态，减少了运行能耗。在提升了室内环境品质的同时，也提高了供冷的效率，取得了一定的经济效益。

5. 结语

本文针对解决某商场出现的夏季过热问题的案例，具体分析了解决问题的步骤，也找到了问题的根源，希望能够为出现类似热舒适问题的大型商业建筑提供参考：

1. 通过全面的室内环境场测试和热压测试，确定重要关注点和区域；

2. 将整体风平衡分为有组织通风测试和无组织通风测试两大项分别展开测试， 通过测试结果分析，确立整体风平衡优化建议的两条路线：无组织通风通过“堵”进行优化，有组织通风通过“控”进行优化；

3. 找准两个关键问题，一是落实餐饮补风，切断高区热风渗透途径；二是保障空调末端供冷量充足，主要是保障送风量足，冷冻水水量足。

4. 关注末端的同时，对冷站进行测试，从“供侧”对设备性能、参数进行测试；在解决末端设备的供能的同时，可以发掘冷站的节能潜力。

参考文献

1. 刘畅、魏庆芃、吴序.《北方地区某高大中庭商场供暖优化》.《暖通空调》2018年第48卷第1期

2. 韩敏.《水力平衡调试在空调水系统的应用》.《科学技术创新》2018.10

3. 倪健斌、余晓明、陈丽娜.《某商场中央空调系统现场测试及故障分析》.《制冷技术》2006年第4期

4. 刘超洋、王学志、覃思敏.《系统调试在解决综合商场冷热环境舒适性问题中的应用分析》.《建筑与装饰》.2020年7月中