某大型購物中心暖通空調設計

發布時間：2023-06-15 11:19:00

1 工程概況該購物中心位于上海市楊浦區五角場的東北角,總建筑面積137 000m2。地下共3 層,地下3層主要為設備用房和自行車庫,地下2

1 工程概況

該購物中心位于上海市楊浦區五角場的東北角,總建筑面積137 000m2。地下共3 層,地下3層主要為設備用房和自行車庫,地下2 層為機動車庫,地下1層主要為商店、機動車庫等。地上共9層,1～5 層主要為商場,6 層為商場與餐飲用房,7層為餐飲用房及溜冰場,8,9 層為娛樂、健身用房及電影院等。建筑總高度50 m ,南北向長235 m ,東西向長55 m。

2 冷熱源

空調系統夏季設計總冷負荷為17580 kW ,冷負荷指標為128 W/m2;冬季設計總熱負荷為9889kW ,熱負荷指標為72 W/m2。根據工程使用功能特點以及業主對該工程的定位,空調冷源選用4臺制冷性能優越的三級離心式電制冷機組,單臺制冷量為4044kW，COP 為5.87。同時考慮到不同功能區負荷特性的差異,輔以1臺部分負荷調節性能較好的水冷螺桿式電制冷機組進行調節,制冷量為1407kW , COP 為5.57。供、回水溫度為6℃/12℃。空調系統的熱源選用3 臺制熱容量為2500 kW 的熱水鍋爐,供、回水溫度為60 ℃/50 ℃。

3 空調水系統

3.1 水系統配置

空調水系統采用雙管異程式,一次泵定流量、二次泵變流量。設于地下3 層的冷熱水供、回水總管構成一個水平主環路,供暖熱水由一次熱水泵送至地下3 層制冷機房,由二次熱水泵送至水平主環路。主環路分出6 組立管,供應至建筑各層的新風機組、空調機組和風機盤管等。整個空調水系統為下供下回式,水平總管同程、各層水平分支管異程、豎向異程。空調冷、熱水系統采用閉式膨脹水罐定壓(見圖1) 。

3.2 水系統的平衡

該工程單體面積大、功能復雜,分成6 組立管分區供水,冷、熱水阻力差較大,容易產生水力失調。為了使整個水系統達到水力平衡(包括靜態平衡和動態平衡) ,設計中采取了以下措施:

1)在冷水機組和熱水鍋爐的出口管路上設置自動流量平衡閥,確保流經各并聯機組的流量恒定。

2)在接入主環路的6 組立管的回水管路上設置靜態平衡閥,用于初調試時將各管路流量調節到設計狀態。

3)采用分組設置平衡閥解決各層水平主支管的水力平衡(見圖2) 。對于各樓層功能差異不大的區域,由于各末端的阻力差異較小,可直接在水平主支管的回水管路上只分一組設置壓差平衡閥;而對于功能差異較大的樓層,水平主支管則根據末端阻力特性分多組分別設置動態平衡閥,這樣既能基本上保證水力平衡又可以避免在每個末端均設置動態平衡閥所帶來的投資增加。

3.3 水管固定支架的受力計算

從能源中心出來的空調冷熱水總環管直徑大、長度長,局部區域的水平長度達到100m ,故需考慮補償措施,通過計算,在該直管道上需設置補償量為70 mm 的波紋補償器,并在其兩端設置固定支架和導向支架。由于總環管均需安裝在地下室梁下,所以需詳細計算固定支架受力,然后提交給結構專業,對安裝固定支架的梁進行校核。固定支架所受水平荷載中,僅內壓產生的推力就相當大,該項目中,系統工作壓力為1.0 MPa ,對于DN600的水平干管,經計算內壓所產生的推力為441 026N ,再加上活動支架的摩擦反力、補償器的彈性反力,固定支架總的受力約為531000 N。

4 空調風系統

4.1 商場

4.1.1 新、排風系統特點

該項目1 層以上外墻均為鋁合金幕墻,無法開設進、排風百葉風口,且各層商場運行時間一致,故所有新、排風系統均采用豎向系統。新風由置于屋頂的熱回收送風箱集中預處理后送至各層,與室內回風混合并經各層空調箱處理后送入室內。各層排風匯集至排風立管,由置于屋頂的熱回收排風箱經熱回收后排出室外。

4.1.2 熱回收

商場區域的人員密度較大,新風比基本都在60 %以上,而為了維持微正壓,排風量也相當大,排風的能量相當可觀,若加以回收則可以減少運行能耗。設計采用顯熱回收方式對各層商場排風集中進行能量回收,即在新風機組和排風機組內分別設

置一組盤管,利用乙二醇溶液充當能量回收介質進行顯熱能量回收,它具有利于集中熱回收、運行管理方便及節省機房面積等優點。為了提高顯熱回收效率,通常將2 臺排風機組與1 臺新風機組進行能量交換,熱回收流程圖如圖3 所示。

4.1.3 新、排風系統控制

在空調系統運行時,由于商場內人員密度變化較大(通常在0.1～1.5 人/m2 之間變化),為了使送入室內的新風量隨人數而變化,在房間或回風道上設置檢測器,根據CO2 氣體含量自動調節新風閥門。相應地,排風量按新風量的一定比例進行調節。豎向送、排風系統的送、排風量采用定靜壓控制,風機設變頻驅動器,當每層風量變化引起立管系統的靜壓產生變化時,通過改變置于屋頂的送、排風機電動機的轉速來實現對系統總送、排風量的調節,從而維持送、排風系統靜壓的恒定,靜壓控制點設于2 層立管的上部。過渡季節根據室內外比焓比較將系統轉換為全新風直流系統,此時制冷機關閉(見圖4) 。

4.2 電影院

4.2.1 設計標準

該項目共有6 個小型電影院(500 座以下) 和1個VIP 影院,由永樂院線負責運營管理。按照運營方的要求,按照甲級電影院進行設計,對于空調設計來說,甲級電影院最主要的是噪聲控制要求較嚴,按照規范及永樂院線的要求,觀眾廳穩態噪聲不得大于NC30 噪聲評價曲線的值。

4.2.2 消聲處理

7個電影院的空調系統獨立設置,空調箱均設置在電影院附近的空調機房內,其中最大的空調箱風量為10406m3/h ,全壓為938Pa。通過消聲計算,空調箱送風段和回風段各設兩組阻性片式消聲器ZP100 即能達到要求。

4.2.3 放映機房的通風

放映機房內易產生高溫氣體,需要設置機械排風系統加以排除。按照永樂院線提供的數據,每個放映室的排風量為1300m3/h 即可滿足要求。

4.3 娛樂性冰場

冰層表面附近的空氣溫度接近冰的溫度,隨高度增加迅速接近室溫。冰場運行時,冰面附近的空氣不斷與室內空氣混合,混合后空氣的狀態點很可能處于焓濕圖上的霧區,其現象是在冰面上一定區域內起霧。另外冰場頂棚由于受冰層冷輻射的影響,其表面溫度低于冰場空氣的露點溫度,從而引起結露,影響使用。

4.3.1 冰場區域的除霧

冰場位于該項目的7 層,跨越7 ,8 ,9 層至頂層,由專業公司參與經營,并負責完成整個冰場制冰系統的設計建造。對于除霧,一個措施是由該公司購置4 臺落地安裝的柜式除濕機進行除濕,降低冰場內空氣的露點溫度;另一個措施為設計時考慮向冰面送風,加強室內空氣與冰面附近空氣的混合,使混合點遠離霧區,選用2臺風量為10000m3/h 的空調箱,采用上部側面噴口送風,回風口設在接近冰場的底部。

4.3.2 冰場頂棚的防結露

為了防止頂棚結露采取了兩項措施,其一是選用拋光鋁板作為頂棚的表面材料,減少對冰面的熱輻射,同時使頂棚表面維持一個較高的溫度,使之高于冰場內空氣的露點溫度;其二是提高頂棚表面溫度,在冬季由設于屋頂的鍋爐房內的小鍋爐提供熱水加熱空氣至26 ℃,通過風管送至頂棚,在頂棚內均勻設置風口送風,以便在頂棚內形成一個熱空氣層,從而避免頂棚結露。在夏季可以直接將室外空氣( ≥26 ℃) 送入頂棚。

5 通風、排煙系統

5.1 夾墻通風

該項目地下共3 層,沿東西向外墻分別設置了兩扇長約200m的夾墻,地下室汽車庫、自行車庫及各類設備用房的通風系統均利用這兩扇夾墻作為風道,東向夾墻作進風道,西向夾墻作排風道,地上出地面處設置通風百葉風口,這樣不僅氣流組織合理,且節省了大量管道井空間。

5. 2 大樓排煙系統

內走道分別按要求設機械排煙系統。對于該項目中有回廊、無可燃物且高度大于30m 的中庭,在回廊設機械排煙系統,中庭不設排煙系統。其他高度小于30 m 的中庭,設機械排煙系統(排煙口設在3層) ,由外門自然補風。1～9 層各功能區均按要求分別設自然或機械排煙系統。各防煙樓梯間及消防電梯前室分別設置機械加壓送風系統。所有穿越防火分區、樓板、隔墻處的風管均設70℃防火閥。豎向風道與各層水平支風管連接處均設有防火閥。

5.3 大空間排煙及補風

該項目許多大面積主題百貨商場面積均超過500m2,除設置機械排煙系統外,還設置了機械補風系統,機房側墻下部的回風百葉風口作補風口,空調箱兼作補風的接管,流程圖如圖5 所示。

6 設計體會

6. 1 對于大型購物中心建筑的冷熱源設計應進行多方案比較。該項目所在地具有峰谷電價政策且空調用電負荷集中于電力峰段(商場營業時間為10:00～22 :00) ,使用冰蓄冷系統可以移峰填谷,節省運行費用。另外,由于制冷機房柱網復雜,占據相當大的面積,使用冰蓄冷系統則可以利用柱網空間設置蓄冰裝置,無需額外增加機房面積。故考慮采用冰蓄冷系統。