某商业综合体公共区域的暖通设计研究

某商业综合体公共区域的暖通设计研究

黄伟杰

中山市第二建筑设计院有限公司 广东 中山 528400

摘 要：国民经济正处于稳步上升的重要时期，为消费领域发展提供充足动力。商业综合体是社会群体集中消费的场所，更要注意消费体验。本文以某商业综合体为例，对于公共区域暖通系统进行详细设计，处理在暖通系统运行遇到的各类典型问题。旨在为我国众多地区的商业综合体提供改进方案，助力国民经济的健康发展。

关键词：商业综合体；公共区域；暖通设计

商业综合体拥有消费领域的购物、餐饮，以及民生领域的住宿、办公等功能，是我国重要消费场所。相较于普通的住宅或办公建筑物，商业综合体短时间人流量大、具有多种商业模式、各个商家运营时间不一致、顾客对于舒适性具有较高要求等多种特点，对于暖通系统设计提出更高标准。所以，现选择广东地区的某商业综合体作为研究对象，对暖通系统展开系统化研究。

1.某商业综合体基本情况

本文研究的商业综合体位于广东省，年平均温度为22.3℃。地下一层功能为地下汽车库，也用于放置一些大型机械设备；地上有四层结构：一层为室外、室内步行街与品牌店等，二层为室内步行街和连锁超市，三层为餐饮、影院等商家，四层部分设置室外步行街。在该商业综合体中，除超市、影院等由商家承包的场所外，其他区域即是向所有顾客提供休息场所的公共区域，而其空调覆盖面积约为20000 。

2.某商业综合体公共区域的暖通设计方案

2.1冷热源模式

对于该商业综合体的公共区域研究，现使用HDY-SMADV 4.0对于全年空调负荷进行分析。以2021年1月至2022年1月为例，夏季冷负荷大约为4052kW，而冬季热负荷大约为800 kW。又因为广东省并没有设置市政热力管网，并在商业综合体设计时，明确不选择锅炉系统，所以热源系统使用两台制冷量约为1005 kW、制热量 约为975 kW的风冷螺杆式冷热水机组^[1]。在夏季，暖通系统有80%时间在0~2000kW负荷区间运行，低于20%运行处于2000~4000kW负荷区间。同时，在暖通系统中也使用两台制冷量为986.5kW水冷螺杆式冷水机组。又因为水冷螺杆式冷水机组的运行效率略超过风冷螺杆式冷水机组，所以如果公共区域的冷量需求不足2000kW，则水冷螺杆式冷水机组优先运行；而在公共区域冷量需求超过2000kW，再将风冷螺杆式冷热水机组投入应用，降低暖通系统运行成本。如果在夏季出现1台冷水机组故障，其余冷水机组也可以满足大部分时间公共区域的制冷需求，保证商业综合体的正常运行。

2.2输配系统

因为该项目使用两管制系统，在夏季负责对公共区域供冷，冬季则是进行供暖，所以预设冷水、热水循环泵。在供暖时，使用3台热水泵，其中的1台热水泵作为备用热水泵，风冷螺杆式冷热水机组也投入应用。在热水泵、机组等并联后，使用母管将两者进行连接。将电动蝶阀安装在风冷热泵水管路上，确保主机可以和水泵安全连接。对于冷冻水泵，则选择6台水泵，分别为3台供风冷式冷热水机组、3台供螺杆式冷水机组应用。在暖通系统制冷时，风冷式冷热水机组会以集水器作为出发点，通过风冷式冷热水机组，在返回分水器，构成完整的环路，而螺杆式冷水机组也以类似模式构成环路，两者压力损失和系统流量大致相同。所以，选择5台冷冻水泵投入应用，对于风冷式、螺杆式冷水机组，则采用共用模式使用水泵，从而减少1台水泵和管路的成本支出^[2]。

2.3末端系统

因为内街商铺面积普遍偏小，而且在商家入驻商铺后，还会根据使用需求，对于商铺面积做进一步分割，使用大规模暖通系统会产生过多成本支出。所以，内街商铺的末端系统选择风机盘管为基础，增设新风机组模式，供应基础的暖通服务；对于对客流量起到主要影响力的品牌店，因为其具有较大客流量，所以需要通过多个大开间满足品牌店的购物体验感。但是，品牌店若想维持室内的温度稳定性，相较于其他商铺需要更大的排风量，导致能源损失严重。为降低开间暖通系统能源消耗，提升暖通设计的实用性，现选择热回收系统作为末端系统，让品牌店损失的能源可以得到二次利用，降低营业成本开销；对于过渡季节，则将全新风制冷作为辅助，投入到暖通系统中^[3]。

3.某商业综合体公共区域的暖通设计问题和解决方案

3.1夏季公共区域顶端位置过热

从采光、视觉效果等方面考虑，商业综合体的公共区域多设计拥有多跨楼层的中庭。而这种具有上下贯通特点的中庭，会为空气提供垂直流动绝佳通道。在夏季热压影响下，商业综合体的室内会出现热风上浮现象，大量堆积于中庭顶端位置，进而温度分层现象。而且，中庭顶部位置也有许多玻璃天窗，从冬季供暖节能角度考虑，天窗材质使用Low-E玻璃，为太阳短波热辐射进入室内建筑提供便利条件，但是室内建筑拥有的长波二次辐射，却无法通过玻璃，从商业综合体反射出去，导致热量会在顶部位置出现滞留，让公共区顶部位置形成高温。这部分滞留热量在没有及时排出情况下，会和室内冷量形成热量交换，提升室内温度。而在夏季想要降低室温，又需要将更多制冷机组投入到应用中，形成能源过度浪费问题。所以，若要降低顶层位置温度，就需要把滞留热量通过合适方法有效排出。

因为步行街具有较大人流量，所以要保持新风系统的风量大。通过设计合适的排风系统，让建筑内可以形成微正压模式，让新风保持流通，无阻碍进入商业综合体中。考虑到各个商家内部和公共区域的顶部位置具有一定温度差，可以选择通过引导低温排风，中和公共区域滞留热量，实现降低温度这一目标。若要实现这一目标，需要做好风量平衡相关计算。经过详细计算后，本项目预计在中庭位置安装3台拥有11850 /h排风量为的排风机，让26℃低温排风可以通过引导送入中庭，在和中庭高温空气充分混合，降低中庭温度后，将混合空气排出。在低温空气混合期间，含湿量不变，为等湿升温过程。

（1）

其中，G是通风换气量，单位kg/s；c为空气比容，单位kJ/kg·℃，本文选择1.01， 为排风温差，单位℃，本文选择6℃。

总结过去建设该商业综合体管理经验，在夏季，中庭排风温度可以达到32℃，在经过科学气流组织设计后，预计中庭排风机可以处理65kW负荷。中庭在商业综合体的投影区域约为630 ，1 可以降低103W负荷。同时，中庭区域的天棚位置具有较大的冷负荷，在工程设计可以对这部分负荷做进一步分析，把70%天棚负荷送入公共区域的顶部位置，利用提升顶部位置制冷量，对于因滞留热量引起的顶部高温做进一步控制。

3.2过渡季节也需要制冷机组制冷

在过去项目设计中，为避免过度占用提供给商家的商业面积，对于室内街的公共区域，多选择吊式空调机作为末端系统，也有使用风机盘管。但是，这却要求大量末端设备投入到应用中，对于检修口、风口数量也会有进一步提升。这会对整个商业综合体的装修效果造成上面影响，涉及到后期维护，也会存在较大工作量，需要额外的人力成本投入，在过渡季节也无法做到通过全新风，降低供冷成本。考虑到商业综合体商铺会受到楼层、位置等因素影响，导致商铺商业价值有一定的区别^[4]。为让商业综合体获得更大的商业价值，对商家收取租金时获得更多收益，对于室内街公共区域拟采用全空气空调系统，并把空调机房放置在屋面，避免机房单独设置房间，提升商业区域面积。对于新风与回风，则是由全空气空调箱统一处理后，利用垂直风管，把空调送风、回风顺利引导到各个楼层中，空调系统如图1所示。尽管从成本投入方面分析，全空气系统增设空调机房，增加管井，前期成本投入比以往项目设计成本高。可是，获得的空气拥有较高品质，整个系统维护操作简单，对于系统振动、噪音等因素也提升控制效率，保证公共区域的空调区空气温度舒适，提升消费者休息体验。而且，新风管规格也有所提升，让公共区域在过渡季节可以通过将室外新风转化为免费冷源，确保商业综合体内部舒适，降低暖通系统运行的能源消耗。

图1 商业综合体公共区域暖通设计

3.3厨房补风问题，造成中庭渗透风

对于餐饮商家，其在运行期间，厨房补风量是原设计排油烟量80%，部分商家可以达到90%，厨房补风量主要是负责补充厨房区域排油烟，降低厨房从商业综合体公共区域的补风量。可是，在对过去项目做进一步分析后，发现许多餐饮商家为降低运营成本，在厨房系统运行时会使用排油烟机，将菜品制作产生的油烟从厨房中排出，但是却没有启动补风机。这导致厨房补风系统缺位，而排油烟系统的补风需求则由公共区域提供，这让公共区域在厨房系统运行期间出现负压状态，让许多没有经过完全处理的室外风，在负压影响下，顺利进入商业综合体内部的公共区域，让夏季公共区域的顶部位置过热情况进一步严重，提高暖通系统运营成本。所以，餐饮商家的补风系统需要和排油烟系统保持联动模式，并强制要求餐饮商家的补风机需要和排油烟风机同时进入工作状态。

4.结论

虽然本文对于商业综合体公共区域的暖通系统从多个角度进行设计，但是选择地点为广东，相较于供暖需求，制冷需求更大，所以文章也侧重于制冷、散热。在应用本文内容时请以当地自然环境为准，合理参考文章内容，实现推动更多地区健康消费这一目标。

参考文献

[1]安秋香,周亮,初明阳,马浩然.浅谈商业综合体项目的暖通空调设计要点[J].建筑热能通风空调,2020,39(02):76-79+105.

[2]陈智勇.浅谈商业综合体的暖通空调节能设计策略[J].建筑与预算,2020(11):92-94.

[3]韩武松,郑坤,郭然,宋占寿.德州唐人商业综合体暖通空调系统设计[J].暖通空调,2021,51(S2):47-51.

[4]邹永胜.广州某商业综合体绿色建筑空调系统设计应用[J].制冷,2019,38(02):44-48.