严寒地区某商业综合体空调与供暖系统设计
李军 刘晓燕
中信建筑设计研究总院有限公司
摘 要： 本文针对严寒地区某商业综合体项目的特点， 介绍其空调与供暖系统设计， 分别从冷热源系统、 空调系 统、 供暖系统、 防冻技术措施等方面进行了阐述。 详细描述了中庭风量平衡的计算过程与控制方式， 并提出了穹顶 排风的优化建议。
关键词： 商业综合体 严寒地区 防冻 风量平衡 穹顶排风
Air Conditioning and Heating System Design for
a Commercial Complex in Severe Cold Area
LI Jun,LIU Xiaoyan
Citic General Institute of Architectural Design and Research Co.,Ltd.
Abstract: Based on the characteristics of a commercial complex project in severe cold areas,this article
introduces the design of its air conditioning and heating system,respectively from the cold and heat source system,air conditioning system,heating system,antifreezing technical measures,etc.;detailed description of the calculation of the atrium air volume balance Process and control method,and proposed optimization suggestions for dome exhaust.
Keywords: commercial complex,severe cold area,antifreeze,air volume balance,dome exhaust
收稿日期： 2020315
作者简介： 李军 （1978~）， 男， 硕士， 高工； 湖北省武汉市江岸区四唯路 8号 （430014）； Email:****************
0 引言
乌鲁木齐经开万达广场 （图 1） 位于乌鲁木齐市沙 依巴克区， 建筑功能为商业及公寓， 地上五层， 地下二
层。商业地上建筑面积约10.079万m 2
， 公寓地上建筑
面积8.59万m
2
。 商业区域主要包括： 临街商铺、 室内步 行街、 百货、 次主力店、 电玩、 KTV 、 影城等功能。地下 建筑面积约5.573万m
2
， 主要是： 地下超市， 停车库， 设 备用房和商业辅助用房等。 本工程于2014年6月完成
施工图设计，
2016年7月竣工并投入使用。 图1 乌鲁木齐经开万达广场实景
休闲装搭配图片1 主要设计特点
本项目地处严寒地区， 冬季供暖与防冻是设计过 程中首先要考虑的问题， 设计上综合采用了散热器供
暖， 低温热水地板辐射供暖，
暖风机供暖以及空调供暖
第40 卷第 3 期 2021 年3 月
建 筑 热 能 通 风 空 调
Building Energy &Environment Vol.40No.3 Mar.2021.97~100
文章编号： 10030344 （2021） 30974
等多种末端方式， 并针对重点区域位置， 采取防冻技 术措施， 以保证冬季供热效果。本工程商业区域业态 种类较多， 各业态区域对于空调、 供暖系统的要求不 尽相同， 因而在暖通空调设计中须结合使用功能与运 营要求， 合理划分空调、 供暖系统， 采用适当的冷、 热系 统末端形式， 解决不同区域冷、 热需求。本项目建筑采 用室内步行街大中庭方案， 中庭区域面积大、 跨越楼 层多， 故其风量平衡也是需要考虑的问题。本项目在 中庭穹顶设置排风系统， 针对不同工况采取不同运行 控制策
略， 保证中庭空调环境的风量平衡。
2冷热源系统
2.1冷热负荷
空气调节系统的夏季冷负荷根据各空气调节区 的同时使用情况及调节方式， 按各空气调节区逐时冷 负荷的综合最大值确定。经过专业计算软件热负荷和 逐时逐项冷负荷计算， 本项目主要业态区域冷、 热负 荷见表1：
表1 各业态区域冷热负荷值
2.2冷尧热源系统形式与划分
结合本项目建筑功能特点， 使用需求以及周边可 资利用热源条件， 进行冷热源方案比选之后， 确定采 用常规电制冷冷水机组+市政热源的方案。依据本项 目分时电价政策，对水蓄冷方案进行了论证分析， 因 其投资回收期过长， 故未采用蓄冷方案。
本项目按照各业态分区独立设置冷、热源系统， 实现各业态区域独立运行、 控制与计量。 大商业， 超市， 百货， 公寓及外铺分别设置独立的冷热源系统， 冷水 机组、 换热设备等均设置于地下室专用机房内， 冷却 塔设置于裙房屋面。
各系统冷、 热媒参数分别为： 空调冷冻水供回水 温度 6益/12益， 空调热水供回水温度 60/45益， 地板 辐射供暖系统供回水温度55/45益，散热器系统供回 水温度 80/60益， 新风预热及风幕供回水温度 80/ 60益。
2.3末端供冷尧供热形式
依据各业态区域功能特点与使用需求， 选择合适 的末端冷、 热系统形式， 以达到较好的空调、 供暖效果， 满足业主使用需求。各区域末端空调、供热方式详见 图2与表2。
图2 一层空调尧供暖区域示意
表2 各业态区域空调尧供热方式统计
2.4免费冷源
乌鲁木齐夏季空气调节室外计算湿球温度较低 （18.2益）， 室外空气焓值很低， 是实施免费冷源极佳的 外部条件， 本项目设置有免费冷源系统。在地下室机 房设置一组水水板式换热器， 利用大商业冷却塔及 配套循环水泵组为空调系统供冷。本项目采用中庭+连廊的步行街建筑形式， 虽然单层面积较大， 却没有真 正意义上的内区 （冬季需要供冷的区域）。故免费冷源 系统主要用在空调季节前、 后期或过渡季节， 为商业区 域提供辅助冷源， 尽量减少冷水机组的开启时间， 以实 现全年运行费用
的降低。
3空调系统设计
3.1空调风系统
地下超市卖场、 百货卖场、 电器卖场、 电玩、 次主力 店、 儿童娱乐、 影院观众厅、 影院大堂、 主题餐厅等开敞 区域， 均采用低速单风管全空气系统， 并设置一定的机 械排风设施，空气处理机组设置于空调机房内。室内
冷负荷指标 热负荷指标 功能
沉香如屑芷昔结局区域
总冷负荷
/kW 冷负荷指标
/W/m 2
新风热负荷
/kW
总热负荷
/kW
热负荷指标
/W/m 2
大商业 8543 153 **** **** 168 超市 1235 138 910 1417 158 百货 3165 151 **** **** 141 公寓 4913 72 外铺 1050 96 地下室 1971 55
地板辐射
供暖
散热器
供暖
热空气幕
集中空调
供暖
冬季新风
预热
集中空调
供冷
热风
供暖
分体空调
供冷
大商业
√步行街
首层
√ √ √ √
超市
√主要出入口
与卸货平台
√
百货 √主出入口 √ √
公寓 √ √首层 √
外铺 √ √自持外铺 √
车库 √ √
2021年
建 筑 热 能 通 风 空 调 ·98·
步行街商铺、 KTV区域、影院放映夹层、影院观众走 廊、 影院办公区域、 商管员工餐厅、 百货员工餐厅等空 间采用风机盘管 +新风系统。室内步行街公共区域、 中庭以及公寓大堂采用吊顶式空气处理机组， 室内步 行街公共卫生间设风机盘管。
3.2空调水系统设计
超市， 百货及大商业的空调冷冻水系统采用两管 制一次泵变流量系统， 冷冻水泵根据负荷变化自动变 频变流量运行。大商业， 百货冷却塔及冷却水泵为变 频运行， 根据冷却水供水温度控制冷却塔风机频率及 风机运行台数， 根据冷却水温差与设定值的偏差调节 循环水泵流量。超市冷却水系统不设变频， 根据冷却 水供水温度控制冷却塔风机运行台数。制冷主机和空 调冷冻泵、 冷却泵采用一对一的连接方式， 并在各组 设备连接管道中间设置互为备用的手动转换阀。空调 系统采用开式膨胀水箱定压。大商业免费供冷服务区 域为 KTV区域， 二层及三层步行街靠近百货、 娱乐楼 的商铺。
4供热系统设计
乌鲁木齐全年供暖时间长达 180天， 冬季供暖室 外计算温度低至19.7益，故凸显了供热系统的重要 性。本项目采用的供热方式包括： 空调供暖， 散热器供 暖， 热风供暖， 地板辐射供暖以及热风幕供暖。
集中商业区域 （大商业、 超市、 百货等） 均以空调 供暖为主， 其热源分别来自对应换热站。地下设备用 房，楼梯间以及外街销售外铺设置散热器供暖系统， 热源分别来自大商业换热站、 外街商铺换热站。
地下车库采用暖风机供暖， 设备采用热水型暖风 机， 热源来自商管物业的高温热水系统。
室内步行街1AF层出入口附近公共区域、 1BF层 公共区域设置地板辐射供暖系统， 热源来自商管物业 换热站地板供暖热水系统。百货首层主出入口及中庭 区域， 设低温热水地板辐射供暖系统， 热源来自百货 换热站空调热水系统。
公寓标准层采用低温热水地板辐射供暖系统， 划 分为高低两个区（5F~15F为低区， 15F以上为高区）， 热源来自公寓换热站低温热水系统。首层大堂区域及 设备转换层设置散热器供暖， 热源来自公寓低区热水 系统。
5防冻技术措施
为了降低室外冷风侵入、 减小冷桥影响、 保证室内 设计温度， 在建筑围护结构性能达标的基础上， 采取了 以下防冻技术措施：
1） 依据不同区域特点， 合理设置散热器供暖、 地板 辐射供暖、 空调供暖等设施。
2） 主要出入口建筑专业设置两道门斗， 并设置热 风幕， 以阻隔室外冷风侵入。
3） 新风机组、 空气处理机组增设预热盘管段， 热媒 采用 80/60益高温热水，冬季室外空气经过预热段之 后， 再进入加热盘管段处理。
4） 冬季厨房补风设置预热， 室外空气经加热处理 之后再进入厨房补风。
5） 新风管， 排风管与外墙百叶连接处或室外开口 处， 均在靠外墙位置设置电动保温密闭风阀， 并与空调 机组或风机联锁， 需要调节的电动风阀另外设置。
6） 正压送风入口设 70毅的电控常闭防火阀， 消防 排烟风机出口处设置重垂式止回阀， 以防止室外冷空 气倒灌进入室内。
7） 室内风管与风井连接处， 延风管长度方向 500mm范围内保温， 避免冷桥。风管与风井连接处做 密封处理， 各类风井均设置保温。
8） 屋面管道上的阀门管件， 均采用防雨遮挡与防 冻包裹措施， 以防冻结影响系统功能。
6中庭风量平衡
本项目建筑最主要的特点之一就是室内步行街 的大中庭方案， 该区域面积较大、 跨越楼层较多， 且空 调末端方式均为吊式风柜 （或风盘） +新风， 故需要考 虑步行街中庭风量的平衡问题。中庭风量平衡涉及到 空调新风系统、 卫生间排风系统、 餐饮排油烟系统等。 而餐饮时段和非餐饮时段， 排油烟系统运行工况又不 一样。故需要针对不同工况特点，分别进行风量平衡 计算。
6.1中庭风量平衡计算
山西游按照餐饮工作时段与非餐饮时段两种工况， 在满 足室内所需新风量并维持空调区域微正压的条件下， 计算中庭排风量。
（1） 餐饮排油烟设备工作时段：
Q排 =Q 1 吟Q 1 Q 2 Q 3（1） （2） 非餐饮设备工作时段：
Q排 =Q 1 吟Q 2 Q 2 Q 3（2） 式中： Q排为中庭排风量， m 3 /h； Q1为中庭及周边区域空
李军等： 严寒地区某商业综合体空调与供暖系统设计
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调总新风量， m 3
/h ； Q 2 为空调区域维持正压所需新风 量， m 3 /h ； Q 3 为中庭周边公共卫生间排风量， m 3
/h ； 吟Q 1 为餐饮排油烟风量与补风量差值， m 3
钓鱼岛又叫什么名字/h ； 吟Q 2 为厨房平 时排风与补风量差值，
m 3
/h 。 6.2 中庭风量平衡控制
本项目采用穹顶排风方式 （图 3）， 利用中庭穹顶 设置的 18 台排烟风机兼做排风风机。因排烟风机参 数是按照排烟工况设计取值， 其与中庭实际需要的排 风量并不匹配， 且空调实际排风量是在不同工况下动 态变化的， 故需要针对不同工况采取合适的运行控制
策略，
来实现中庭的风量平衡。 图3 步行街中庭排风示意
本项目排风系统采用较为简单的手动开启方式， 在空调季按照新风、餐饮一定比例的同时使用系数
（如： 80%、 50%、 30%）， 分别计算出餐饮时段、 非餐饮时 段穹顶排风风量， 据此确定排风风机开启台数。 6.3 关于穹顶排风问题的思考
穹顶排风的设置是为了解决中庭风量平衡的问 题， 使得系统既获得了足够的新风量， 同时又能保持 在一个微正压的环境下。除此之外，
穹顶排风还具备 节能的作用， 例如在过渡季节穹顶排风系统还可以通 过系统调节， 最大限度的引入室外新风， 减小主机能 耗； 另外在夏季， 通过排风系统与制冷主机连锁， 在冷 机开启前根据穹顶温度情况自动判断， 预排穹顶内的 高温气体， 降低空调初始负荷。
抗日战争片由于各种原因本项目风量平衡采用较为简单的 手动控制策略， 按照几种预定工况来匹配穹顶的排风 量， 基本上可以达到送、 排风的大致平衡。但是在实际 运行过程中， 餐饮排风与新风量是动态变化的， 手动 控制难以满足多种工况的排风需求。所以在项目条件 允许的前提下， 穹顶排风最佳的控制方式应该是以楼 宇控制系统为基础， 通过系统集成整合控制器、 传感 器、 执行机构等， 对排风机实施优化控制。分别针对夏
季空调， 冬季空调以及过渡季节特点， 采取不同的控制
策略，综合调节穹顶内温度及步行街室内 CO 2 浓度， 在满足室内舒适性的基础上，
最大限度地实现节能。 7 结语
严寒地区商业综合体因其所处地理位置和项目 特点，暖通空调设计有其特别要求。既要解决冬季供
暖与防冻的问题， 还要依据业态种类众多、 功能需求多 样的特点， 合理进行系统分区， 采用适宜的冷、 热末端 设施。另外商业化综合体可以结合项目条件，采用免 费冷源系统， 利用室外空气较低的焓值， 为空调系统提 供辅助冷源， 尽量减少冷水机组的开启时间，
以实现全 年运行费用的降低。最后对于室内步行街的大中庭类 型的商业综合体， 需要进行中庭风量平衡计算， 采取合 理的排风控制策略。在项目条件允许的前提下，可将
穹顶排风控制纳入 BA 系统，通过合理的排风控制策 略降低空调系统能耗。 参考文献
[1]
GB507362012民用建筑供暖通风与空气调节设计及规范[S].
北京：中国建筑工业出版社,
2012.
2021年
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