商业综合体建筑空调系统节能设计的几点思考

(深圳奥意建筑工程设计有限公司，广东 深圳 518031)

0 引 言

随着城市的发展，各地商业综合体应运而生。商业综合体，是将城市中商业、办公、居住、旅店、展览、餐饮、会议、文娱等城市生活空间的三项以上功能进行组合，并在各部分间建立一种相互依存、相互裨益的能动关系，从而形成一个多功能、高效率、复杂而统一的综合体[1-2]。商业综合体容积率高、建筑体量大、人流量大、功能复杂，是资源消耗大户。根据调查结果，建筑用能系统中，空调能耗已成为主要能耗组成部分，如何在满足功能要求和室内环境要求的基础上降低空调冷负荷，提高空调系统实际运行效率，降低总体能源消耗，已成为商业综合体在设计运行中应重点考虑的问题。

经过对多栋商业综合体设计阶段、运行阶段的实际调研，针对商业综合体建筑空调系统的设计提出以下问题，探讨其合理解决方式[3]。

1 不同功能区域冷负荷特点不同，关注其互补特性

商业综合体突出特点是建筑功能集成化，具有高密度，集约性的特点，人口密度大，昼夜人口、工作日与周末人口，功能不同而形成互补，可以看出互补是综合体的一大特点。针对功能不同，使用时间不同，高峰低谷期不同，空调冷负荷也同样呈现出不同功能区域，不同时段的不同特点。

办公楼由于办公人员的办公时间固定，负荷较为稳定，并呈现规律变化，通常夜间及节假日系统没有或极少有空调需求。随着计算机和通讯的飞速发展，办公楼内数据中心的使用量逐年增加，数据中心空调需常年24 h不间断运行，并有较高的可靠性要求。

与办公建筑不同，商业、超市等的负荷高峰通常出现在非工作时段，同时其内部不同区域的运行时间和运行高峰也存在一定差异，例如KTV、餐饮、影院等夜间比百货、超市等区域要求的运行时间要长，而上午时段的空调需求较少。

酒店建筑的空调计算负荷通常变化不大，但在实际使用中，除大厅不同区域特点不同，餐厅、宴会、会议室等公共区域空调负荷高峰期随营业变化而定，客房的空调负荷通常与入住情况相关。

从空调系统的实际运行需求出发，关注各功能区域的负荷特点，峰谷值变化规律，充分利用其互补性，可降低空调能源部分初投资，优化运行模式，提高系统效率。

经过实际调研发现，近年来商业综合体由于产权、不同租户的物业管理等等原因，多采用不同功能建筑物分别设立独立的制冷站，独立管理的方式。商业、酒店、办公分别独立设置独立制冷站，空调系统独立。超市、影院、个别餐饮等由于运营要求，各部分均独立设置冷源和空调系统。如果采用综合体内集中设置制冷站，，一方面，可平衡各单体建筑物之间在功能上、同时使用时间上的冷负荷要求，同时由于建筑体量大，总制冷量大，同时各功能分区的逐时变化特点不同，可以通过运行策略的调整，保证大部分制冷机长时间处于高效运行工况，系统的维持比较平缓的运行模式，从而使系统可以实现一个较高的运行能效。另一方面，集中式冷源，有利于运行及维修管理，避免了各单体建筑物重复设置独立的制冷机房、控制室等，增加了建筑物的使用面积，增加维护管理人员。

2 合理设计，满足空调系统夜间负荷需求

商业综合体中常设有茶楼、酒吧、足疗、KTV、影院等功能区，根据实际需求，夜间空调运行时间各不相同，空调负荷总量不大。在常规设计中，商业的集中冷源一般采用“大小搭配”模式，以数台大型离心式冷水机组为主，并常常搭配制冷量相对较小的螺杆式冷水机组。这种方式技术成熟、综合造价较低；在大部分运行时间里，系统整体效率较高、运行费用较低，而且具有一定的使用灵活性。根据对8栋商业面积3～6万m2左右的综合体设计图纸的调查发现，通常商业部分的小机组制冷量在200～300冷t，如果按150冷t的制冷机。按其制冷量调节下限为40冷t计算，建筑负荷估算指标150 W/m2计算，夜间经营面积达到1 000 m2， 且均处于满场时。显然实际运行中，很难达到夜间大面积爆满的经营状态。

针对夜间负荷需求，通常可采用以下方法：①夜间经营区域，独立设置系统，如影院等采用独立的风冷热泵系统；②考虑设置小型蓄能水罐，增加小型水蓄冷系统，满足夜间负荷，避免制冷机的低负荷运转；③“化零为整”针对综合体统筹考虑，将综合体内的夜间需求集中于一个制冷站，例如利用酒店制冷站提供冷量，满足商业部分及办公的信息机房的夜间需求。此方法在香港地区已有很多实例，清华大学建筑节能研究中心自2007 年开始调研了香港5 栋高档办公建筑的全年耗冷量，调研发现建筑HK2 的制冷站会在夜间向建筑HK1和HK3分别供冷; 建筑HK4和建筑HK5 也会相互供冷。

针对不同的综合体，需考虑其建筑初投资方式、物业管理模式、招商模式、经营要求等等方面，合理选择系统，从而达到空调系统能实现高效运行，节约能源，降低运行成本。

3 关注空调系统寿命，综合考虑设备维护更换问题

建筑物自身有其建筑寿命，商业综合体在我国的建筑寿命通常按50 a设计，空调系统的各设备也同样有其寿命，例如大型制冷机组通常为15～20 a，锅炉通常为10～12 a。如不考虑拆迁问题，建筑在其生命周期内，空调系统的主要设备通常需要更换。在设计初期，除考虑初次安装时设备运输通道外，建议综合多反面因素，充分考虑在保证建筑物正常运行的前提下，尽量减少设备更换对经营使用范围的影响。例如：合理选取制冷机房位置及制冷机吊装孔的设置，尽量避免制冷机等大型设备设置在超高层塔楼高区等等。

4 关于新风量

新风的主要用途，一是稀释室内有害物质，满足人员的卫生要求，二是补充室内排风和保持室内正压。《公共建筑节能设计标准》(GB50189-2005)已规定了公建主要房间的设计新风量，在实际设计计算中，人员密度可以说是影响新风量计算结果的重要因素。

在计算商业部分时，常会参考公共建筑节能设计标准》中围护结构热工性能的权衡方法中的规定指标，一般商业3～4 m2/人，通常会根据不同的楼层适当调整。如果按照3.5 m2/人计算，通常综合体内商业部门建筑面积为3～5万m2，仅商业部分的计算总人数将达到1～1.5万人，按计算工况，将有如此众多的人同一时刻在商业中心内。显然，负荷计算的工况在实际运行中较少存在。但由于设计本身需要保证系统能满足建筑的不同使用工况，因此，从节能角度出发，新风的可调性尤为重要。在粗放式设计环境下，新风量常出现不可调节的问题，一旦新风系统开启，新风能耗居高不下，因此多数物业管理者选择关闭新风系统，严重影响室内环境品质。

5 小 结

商业综合体体量大，功能复杂，内部发热量大，空调系统运行时间长，能耗高。在设计阶段，需充分考虑初投资、运行管理模式、经营需求、使用者实际需求等等因素，各功能分区宜统筹考虑，充分利用综合体的互补性能，综合体不应该是简单的几栋建筑的合并。商业综合体空调系统的设计，应从建筑的整个生命周期的角度考虑，综合考虑初投资、安装、调试、运行及设备更换等各个环节的各种影响因素，在各个阶段根据需求的变化，在满足室内舒适度要求的基础上，从提高整个系统的运行效率出发，不断调整系统设计及运行控制模式，最终达到高效节能的目的。

[1] 肖 贺，魏庆芃.公共建筑能耗调查统计中几个问题的探讨[J].暖通空调，2010,40(3):12-18.

[2] 光 辉，赵 尘.我国建筑业可持续发展研究综述[J].森林工程，2013，29(6)：149-152.

[3] 张 熠，吴蔚兰，文灵红.提升商业综合体集中冷源的灵活性[J].重庆建筑，2013,121(12):64-66.