淺議地下商場的通風(fēng)與空調(diào)設(shè)計(jì)

莫光武

（佛山市野馬電子商貿(mào)有限公司，廣東佛山528000）

0 引言

隨著最近兩年城市化的進(jìn)展不斷加劇，城市地上土地使用變得緊張起來，由此人們開始開發(fā)城市建筑的地下空間。全國各大城市均開始大量修建地下商場和商業(yè)街，但是地下商業(yè)廣場能否充分發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益的前提是其通風(fēng)與空調(diào)設(shè)計(jì)是否成功。本文以廣州市某地下商場的通風(fēng)與空調(diào)設(shè)計(jì)為案例進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)該地下商場通風(fēng)與空調(diào)效果較差，目前主要表現(xiàn)為商場內(nèi)比較悶熱、空氣混濁、相對濕度較高。一般來說，造成地下商場空調(diào)效果不佳的原因包括空調(diào)計(jì)算負(fù)荷偏小、中央空調(diào)的設(shè)備選型存在問題使得換氣次數(shù)較少、低效率的空調(diào)系統(tǒng)管理水平。本文針對該地下商場空調(diào)系統(tǒng)的現(xiàn)狀，分析了地下商場和空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則，從而有效解決了地下商場空調(diào)與通風(fēng)問題。

1 地下商場的通風(fēng)設(shè)計(jì)

1.1 空調(diào)系統(tǒng)

地下商場的室內(nèi)參數(shù)如下：夏季白天平均溫度33.5℃，夜晚平均溫度27.7℃，相對濕度86%，平均風(fēng)速2.0 m/s。室內(nèi)空調(diào)的設(shè)計(jì)參數(shù)如下：要求地下商場室內(nèi)溫度為26～27℃，空氣相對濕度小于62%，噪聲小于50 dB，地下商場的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)只針對夏天高溫季節(jié)，其余季節(jié)采用機(jī)械通風(fēng)。

本文研究的廣州市某地下商場建筑面積為8 000 m2，單位面積的空調(diào)計(jì)算負(fù)荷為120 W/m2，所以中央空調(diào)設(shè)備總負(fù)荷為960 kW。該中央空調(diào)系統(tǒng)，制冷端設(shè)備集中，末端設(shè)備比較分散。中央空調(diào)的主機(jī)設(shè)備為兩臺功率為500 kW的螺桿式水冷柜機(jī)，冷水供/回水溫度分別為7℃和13℃。中央空調(diào)系統(tǒng)的冷卻塔選擇為200 t/h的低噪聲冷卻塔，放在室外，供/回水溫度分別為33℃和38℃。末端設(shè)備為吊頂式空調(diào)風(fēng)柜，送風(fēng)與回風(fēng)均采用吊頂散流器進(jìn)行。

1.2 排煙與通風(fēng)系統(tǒng)

表1為地下商場最小新風(fēng)量的相關(guān)要求。

表1 地下商場最小新風(fēng)量要求

從表1可以看出，不同的標(biāo)準(zhǔn)對最小新風(fēng)量的要求是不同的，通過增加新風(fēng)量和降低CO2濃度可以改善地下商場空氣的清潔程度。一般情況下，空氣中的塵埃濃度越高，含菌濃度也就越高。在安裝空氣過濾器后，空氣中的塵埃數(shù)量能夠減少90%以上。所以，改善地下商場的空氣環(huán)境，一方面需要足夠的新風(fēng)量，同時還需要提高過濾效率?？紤]到地下商場的封閉性因素，地下商場的最小新風(fēng)量應(yīng)該不小于15 m3/h。

地下商場建筑的熱量主要來自人體的散熱和室外新風(fēng)帶來的熱量，這兩項(xiàng)熱量占比達(dá)到80%以上。在新風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)確定后，決定中央空調(diào)設(shè)備選型的主要因素為客流量密度。一般來說，影響地下商城客流量密度的因素包括工藝布置形式、柜臺與商品密度、商品的類型以及地下商場的層數(shù)。地下商場一般在城市比較繁華的地區(qū)，人流密度一般為0.5～1.5人/m2。隨著地下商場越來越繁榮，人流密度將逐漸增高，客流量密度可以取得稍微偏高一點(diǎn)。

該地下商場的空調(diào)機(jī)入口溫度為t0=30℃，h0=74.5 kJ/kg；商場出口參數(shù)tL=9℃，hL=25.4 kJ/kg；溫差為21℃，焓差=49.1 kJ/kg。一般選擇大溫差和大焓差空調(diào)，這是由地下商場的通風(fēng)特點(diǎn)所決定的，所以該商場應(yīng)該選擇調(diào)溫和水冷機(jī)組的組合空調(diào)設(shè)備。

1.3 排煙量與排風(fēng)量的計(jì)算

目前地下商場應(yīng)設(shè)置排煙風(fēng)機(jī)，該商場的排煙與排風(fēng)管道為相同管道。根據(jù)高層建筑的民用設(shè)計(jì)規(guī)范，在地下商場的每個防火區(qū)域設(shè)置一臺柜式排煙風(fēng)機(jī)，每臺排煙風(fēng)機(jī)的排風(fēng)量不小于150m3/（m2·h），整個地下商場的最小排風(fēng)量為65300 m3/h。

本文研究的地下商場人均占地面積為1.35 m2，按照每個人最小新風(fēng)量為9 m3計(jì)算，在每個防火區(qū)域安裝一臺新風(fēng)空調(diào)機(jī)柜，總的新風(fēng)量為12 200 m3/h，所以選擇送風(fēng)量為14 000 m3/h的新風(fēng)空調(diào)機(jī)柜。在地下商場的排風(fēng)量計(jì)算方面，一般來說，地下排風(fēng)量應(yīng)該按照送風(fēng)量的90%來計(jì)算，所以排風(fēng)量為11 000 m3/h，該地下商場選擇的雙速排煙風(fēng)機(jī)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時排風(fēng)量為56 200 m3/h，低速運(yùn)轉(zhuǎn)時排風(fēng)量為10 800 m3/h。

在設(shè)備噪聲控制方面，該地下商場采取的措施包括：（1）所有中央空調(diào)的安裝都應(yīng)采用減震措施，尤其是落地設(shè)備，應(yīng)安裝減震墊，吊在空中的設(shè)備應(yīng)安裝減震彈簧；（2）地下商場的所有設(shè)備房間不設(shè)置窗戶，并使用防火隔音門；（3）在風(fēng)管內(nèi)的主管道風(fēng)速不低于8 m/s，支管道風(fēng)速不低于3 m/s；（4）排風(fēng)出口和送風(fēng)出口安裝靜壓箱。

2 地下商場的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 調(diào)溫除濕空調(diào)機(jī)組

首先，調(diào)溫除濕空調(diào)機(jī)組的水冷冷凝器的管排數(shù)設(shè)置為8個，采用兩組串聯(lián)的方式進(jìn)行安裝，使得制冷劑能夠直接蒸發(fā)，獲得良好的制冷效果。其次，制冷劑在冷凝器中進(jìn)行放熱，將空氣加熱至S點(diǎn)狀態(tài)，通過冷凝器的調(diào)節(jié)，使得出風(fēng)溫度等于設(shè)定溫度。制冷劑的冷凝放熱實(shí)現(xiàn)了空調(diào)出風(fēng)溫度的調(diào)節(jié)，并不需要增加外部熱源，能夠獲得良好的節(jié)能效果。第三，該地下商場的中央空調(diào)具備除濕功能，通常地下商場的死角較多，空氣濕度較高，建筑結(jié)構(gòu)比較嚴(yán)密，所以中央空調(diào)機(jī)組應(yīng)該具備除濕功能。第四，本文選擇的中央空調(diào)設(shè)備結(jié)構(gòu)相對緊湊，占地面積較小，能夠獲得更好的制冷效果。

2.2 水冷機(jī)組加組合式空調(diào)器

該地下商場的水冷機(jī)組能夠?yàn)榻M合式空調(diào)器提供7℃冷水，一方面需要對中央空調(diào)所使用的兩組表冷器進(jìn)行并聯(lián)，從而有效解決大焓差的問題；另外一方面，應(yīng)設(shè)置加熱段從而實(shí)現(xiàn)空氣的等濕加熱過程。

2.3 換氣次數(shù)分析

地下商城的濕熱負(fù)載較大，通常會存在再熱負(fù)荷，故常規(guī)的計(jì)算送風(fēng)量和空調(diào)設(shè)備選型并不能滿足地下商場的空氣參數(shù)要求。因此送風(fēng)量的精確計(jì)算可以從換氣次數(shù)方面來進(jìn)行，相關(guān)計(jì)算結(jié)果如表2所示。

表2 不同換氣次數(shù)下的計(jì)算結(jié)果

從表2可以看出，增加換氣次數(shù)可以有效解決地下商場焓差較大的問題，但是換氣次數(shù)不能太大，否則就會占用較大比例的送風(fēng)管道，從而造成較大的能耗，經(jīng)濟(jì)效益較差。一般換氣次數(shù)控制在10～15次/h左右，能夠得到良好的空調(diào)使用效果。筆者認(rèn)為，地下商場的空調(diào)系統(tǒng)在進(jìn)行設(shè)計(jì)時，應(yīng)充分考慮能源節(jié)約因素，通過全熱交換器的使用，地下商場可在夏季回收冷量，冬季回收熱量，從而有效減少能源的消耗。另一方面，空調(diào)機(jī)房的占地面積應(yīng)盡可能小，比如本文采用的軸流式雙速排煙風(fēng)機(jī)，通過采用吊頂安裝的形式，有效減少了地面占用面積，實(shí)現(xiàn)了一機(jī)兩用的效果。

3 結(jié)語

隨著最近兩年來城市地下商場的不斷發(fā)展，商場的通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)建設(shè)已成為建筑工程應(yīng)用的熱點(diǎn)。本文以廣州市某地下商場為案例，分析了該地下商場的通風(fēng)與空調(diào)設(shè)計(jì)，包括采用調(diào)溫除濕空調(diào)機(jī)組、水冷機(jī)組加組合式空調(diào)器和適當(dāng)增加換氣次數(shù)等措施，從而為大型地下商場的建設(shè)提供了有益的借鑒。