某大型商业建筑通风空调设计
大型商业建筑体量大、空间复杂、业态繁多。不同业态使用功能不同，所需的通风、空调及防排烟措施各不相同，为了保证不同业态的使用功能并为其提供舒适的购物、休闲娱乐环境，必须有针对性地向不同业态提供所需的室内环境条件。
1 工程概况
某大型商业中心建于成都市区，建筑总面积约39m2，最高建筑30层，最大建筑高度为99.70m，属高层民用建筑，使用性质为一类综合楼。
该建筑地下共2 层，使用功能为汽车库、自行车库、设备用房、超市等；地上1～4 层为裙房，主要使用功能为百货、精品店、步行街、数码广场、电玩与网吧、餐厅、KTV 广场、茶楼、健身、电影城；地上5 层以上为高层住宅和酒店式公寓。
2 空调通风及排烟设计
2.1 空调设计
2.1.1 空调室内设计标准
表1 室内设计参数
注：相对湿度为设计参考值，并不是控制值。
2.1.2 冷热源
由于大型商业建筑各业态的物业管理、营业时间、产权和能耗计量等比较复杂，本工程产权和物业管理分属四个不同的业主，电影城和美食城的营业时间与其他业态的营业时间出入较大，同时为了适应建筑平面布置和室内负荷的频繁变化，本工程分为如下4 个独立的冷热源系统。
I 区（百货）：百货区地下1 层，地上共3 层，面积29200m2。空调总冷量6020kW，总热量2290kW。设2 台离心式冷水机组，1 台螺杆式冷水机组，2 台燃气真空锅炉。
II 区（步行街、精品店和数码广场）：地上3层，面积44850m2。空调总冷量8975kW，总热量2758kW。共设3 台离心式冷水机组，2台燃气真空锅炉。冬季及过渡季节精品店采用水侧免费供冷（即冷却塔供冷系统）消除内区余热。
III 区（电玩与网吧、餐厅、茶楼、KTV 广场、电影院等）：地上3 层，面积33350m2。空调总冷量6001kW，总热量1946kW。共设3台冷水机组（2 大1 小）：2 台离心式冷水机组，1 台螺杆式冷水机组；2 台燃气真空锅炉。
螺杆式冷水机组支路按恒定流量和一次泵变流量双工况设计。与其它冷水机组联合供冷时流经冷水机组的流量恒定；供冷初末期、夜间或KTV广场及电影院小负荷时运行一次泵变流量工况适应其小冷量需求，并减少运行能耗。
IV 区（超市与百货）：地下1 层，地上3 层，面积约5万m2。总冷量10010kW，总热量2705kW。设3台离心式冷水机组，2 台燃气真空锅炉。
I～IV 区空调冷水供回水设计温度7℃/12℃，空调热水供回水温度60℃/50℃。各空调水系统采用高位膨胀水箱定压，膨胀水箱设于转换层。根据业态的负荷特性，I 区和III 区冷水机组大小机配合使用，可以满足各业态在不同季节及不同时段用冷的要求，使系统具有一定的灵活性。
2.1.3 空调系统形式
超市与百货的卖场、数码广场、电玩与网吧、餐厅、茶楼、电影院等采用低速单风道全空气系统，空气处理设备为组合式空调机组。气流组织为上送上回。空调机组的标准配置一般只配粗效过滤器，设计采用粗中效过滤段，有效过滤细菌赖以生存的尘粒宿主，提高室内空气洁净度。
精品店、KTV 广场、超市与百货的后场办公等区域采用风机盘管加新风的空调方式。步行街采用吊顶式空调机加独立新风系统。
物业办公用房的空调系统应业主要求独立设置，变配电室、值班室、POS 机房、消防控制中心、湿式垃圾处理间的空调需24 小时运行，上述区域采用分体式空调机或变制冷剂流量分体多联机的空调方式。
空调水系统采用双管制异程式系统，空调水系统水平及竖向以异程式为主。大型百货的卖场和后场使用时间、计量、空调方式、供冷供热时间不一致，卖场和后场空调水系统采用分区两管制，可实现同时分别供冷和供热。
2.1.4 空调自控
本工程风机和空调机均能够就地控制。除为KTV 广场和电影院服务的螺杆式冷水机组以外的空调水系统均为一次泵负荷侧变流量、冷热源侧定流量系统。供回水总管间设压差旁通装置。全空气空调风系统新、排、回风管上设电动风阀及温湿度传感器，回水管上设电动二通阀。空调自动控制系统设定多工况空调运行模式，对风机、电动风阀、电动水阀实现有效的控制，使空调系统运行稳定、有效，并尽可能降低运行能耗。
根据业主的要求，II、III 区步行街的风机盘管仅设三速开关调节风量；其他区域的风机盘管设风速三速开关、温控器、电动二通阀。由三速开关设定风量、温控器控制电动二通阀的启停。
新风机组回水管上设电动二通阀，由送风温度控制阀门的开度。
一个空调系统服务于多个业态则在每个业态的水路上设热量计量装置和调节阀门，能够按业态独立计量和控制。
2.1.5 商场营业厅的最小净高
大型商业建筑业态繁复，各种业态工艺要求有很大的差别，空调通风设计应密切配合商业工艺和二次装修设计，如果配合不到位，将很难满足使用要求。
根据商店建筑设计规范要求：设有通风空调系统的商场营业厅最小净高不低于3m。本工程超市最小净高为3m，百货首层出于美观要求最小净高为3.40m；其余各层最小净高3m。各层风管底部距吊顶高度为200～300mm。
在有限的层高内要满足上述最小净高的要求，空调通风系统的划分、设备机房的布置和风管设计应控制风系统的作用半径，减少管道交叉。
2.2 通风及排烟
2.2.1 暖通专业提出的消防论证问题
本工程设计多处突破现行防火设计规范，需进行消防性能化分析和消防论证，暖通空调专业提出了如下分析论证问题：步行街与中庭设机械排烟，最远点距开向步行街的门不超过30m 的精品店不设排烟设施。步行街与中庭间设挡烟垂壁划分成若干防烟分区，形成上凸的蓄烟池。当烟气进入蓄烟池后，开启排烟口和机械排烟系统排烟。排烟量在相关规范要求的基础上适当加大。
商业营业厅最大防烟分区建筑面积不超过1000m2。商场上部的住宅塔楼满足住宅自然排烟条件的防烟楼梯间和合用前室采用自然排烟。
经论证，上述三个措施均未被采纳。
2.2.2 突破现行防火规范的排烟措施
1～3 层裙房每层均设有水平方向贯通的商业步行街，各层步行街通过多个中庭连通，步行街两侧均为精品店铺。设计把该步行街作为安全走道，已突破现行防火规范，经消防性能化设计计算提出了加强措施。
精品店铺内加设机械排烟系统，排烟量不小于60m3/(h·m2)，精品店内发生火灾时自动喷水灭火系统先于机械排烟系统启动；中庭边沿设置1m 高挡烟垂壁。
部分防火分区疏散宽度不满足现行防火规范的要求。消防性能化设计提出如下加强措施：裙房首层部分防火分区排烟量提高10%。商业广场裙房内所有防火分区吊顶设不小于防火分区营业面积20%的镂空吊顶，以增加空间容烟量延缓烟气沉降时间。
2.2.3 通风及排烟设计
本项目进深非常深，外墙侧设有大面积实墙及大量橱窗，自然换气效果极差，因此，设计时特别重视通风换气。厨房、卫生间、垃圾房和污水处理间等散发废气或废热的场所应与相邻区域维持一定的负压以避免串味。
地下汽车库按防烟分区设置排风排烟系统。排风与排烟合用一套系统，设置2 台风机，其中一台小风量（换气次数1.5～2 次/h）风机在车流量低时运行用排风，另一台较大风量风机为双速风机，在车流量大时低速运行用排风，火灾时高速运行排烟。
超市、百货等采用双风机组合式空调器的全空气空调系统，排风与新风保持动态平衡，运行时可根据气候条件和室内负荷变化情况调节新风比。采用单风机组合式空调器的全空气空调系统，利用室内微正压无组织排风与机械排风（设多台排风机）相结合，采用排风机的台数控制方式保持排风与新风的风量平衡。设风机盘管或吊顶式空调机的内区房间均设有机械排风系统，可以达到全面通风换气的要求。
本项目建在崇尚美食的天府之国，步行街设有众多的各式餐饮店铺，厨房设有机械排风系统和排油烟系统。为了尽可能减少噪声、气味等对周边住宅的影响，在每栋住宅的山墙设有排油烟管道通至塔楼屋面。排油烟罩采用运水烟罩并在排油烟管路上设油烟、气味过滤设施，油烟经净化处理以后至塔楼屋顶高空排放，大部分排油烟管路处于系统的负压段。
垃圾房、污水处理间、卫生间设独立的机械排风系统。地下汽车库、自行车库、精品店、步行街和超市与百货的中庭、商店卖场、内走道、电影院等均设机械排烟。除汽车库、自行车库和电影院以外排烟系统大部分竖向设置且兼作平时排风系统；为了避免放映厅之间通过排烟系统串声，每个放映厅设独立的机械排烟系统。
2.3 能源的有效利用
所有通风、空调设备均选用高效节能产品。普通机械通风系统风机单位风量耗功率Ws≤0.32W/(m3·h)，空调系统风机单位风量耗功率Ws≤0.46W/(m3·h)。空调水系统输送能效比ER<0.0241。空调风管绝热层的热阻R>0.74m²·K/W。
地下汽车库每个排风系统设大小2 台风机，小风机风量按1.5～2次/h 换气次数设计，用于低车流量时的排风，可节省能耗和运行费用。卖场排风一部分排至地下汽车库和地下一层超市冷柜的压缩机房作为其平时通风的进风，充分利用了空调排风的冷量改善室内环境，在一定程度上减轻了风口对建筑立面的影响。
本项目内区余热量大，全空气空调系统过渡季节和冬季采用可变新风比运行，冬季和过渡季节调节新、回风的混合比逐渐加大新风量直至使用全新风，利用室外低焓值的新风消除室内余热，有利于节能和提高室内空气质量。
II 区采用水侧免费供冷的策略消除过渡季节和冬季预热，减少电制冷系统的运行时间，节省运行能耗。
3 预留设计
大型商业建筑在设计阶段无法确定各种业态在建筑平面中的位置，特别是超市、餐饮、次主力店等后续增设的空调通风设备的耗电量、各种井道等都必须在设计期间预留，否则将影响今后的使用，因此，根据业主要求进行的预留设计是本次设计的重要组成部分。
3.1 西式快餐
此类商业建筑的百货区域很可能有麦当劳、肯德基、必胜客等西式快餐店，一般每个次主力店的面积在200m2左右，空调通风通常由各店自行解决。店铺位置不确定时在百货区域的四角附近预留4～5 对管井作为空调水管井、排油烟井、进风井和卫生间排风井。
位置确定的西式快餐店一般预留380/220V、50Hz、250kW用电量、600mm×800mm 排油烟管，并考虑油烟净化器、消声设施和排油烟风机的安装场地；预留空调室外机安放位置及相关管道的敷设条件，管道长度以不超过40 米为宜；在适当位置预留600mm×400mm新风/排风口一对。
3.2 超市
熟食加工区预留各1.2m2 的两个排油烟竖井，预留一个0.5m2 的补风竖井；面包区预留一个0.65m2的排油烟竖井；员工食堂预留一个0.5m2 的排油烟竖井；食品卖场区预留排风管道用于干果煎炒的油烟排放；生鲜卖场预留一个0.5m2的竖井排除湿空气；鱼池设备间预留一个0.3m2的排风竖井；冷柜区预留100m2冷柜和制冰机的压缩机房，压缩机房预留1.2m2进排风井各一个；在室外适当位置预留200m2 设置冷凝器或冷却塔的场地；根据冷却方式预留4200mm×500mm的冷媒管井或1200mm×500mm冷却水管井。超市装修设计较晚，一般对装修要求不高，为了与货架、灯带及吊顶协调，风管和风口布置要有一定的灵活性。
3.3 步行街
步行街设有很多餐饮店铺，尽可能分散多预留排油烟井及补风井。必须预留足够的空调水管井、新风/排风井、排烟井和排油烟井。
3.4 空调通风口与建筑外立面设计的配合
这类大型商业建筑的进排风口非常多，处理不好会对建筑外观效果产生不好的影响。一般在空调通风设计阶段外立面只进行到方案设计阶段，进排风口的设置应与建筑外立面设计风格和店招协调并避免进、排风短路，本工程基本上在不同朝向上分别设置进风口和排风口。如果外立面允许开百叶，空调新风、排风尽量在外墙设；如果外立面不允许开百叶则需预留风道，风道的大小应能够满足过渡季节及冬季可变新风比的运行。
4 应对繁复业态频繁变动的措施
大型商业建筑在很多方面不同于一般的商业建筑，由于招商时间与设计需求不同步，设计阶段大多数业态还没有确定，即使暂时确定的业态也由于商务合同谈判结果的不确定性导致业态改变，这给设计带来很大的困扰。
设计过程中应与业主充分沟通，要求业主提供比较详尽的暖通空调专业设计任务委托书。设计任务委托书应提出对暖通空调的具体要求和期望，包括系统划分、冷热源形式及配置，参考设计品牌（一般要求有三个品牌的设备能够满足招标要求），空调供冷、供暖的范围等。
由于该类建筑的空调负荷主要由人体负荷、照明和设备负荷、新风负荷组成，而设计时不确定的业态给冷热量的计算和系统设计带来不确定性，因此冷热源宜尽量分散设置，空调系统的划分宜采用集中空调系统与分散式空调相结合的方式。
空调通风设备、空调水管、竖向管道和竖井设计要留有一定的富裕量以适应业态改变引起的变动。水管井、风井尽可能紧靠楼梯间或钢筋混凝土墙体等不容易改变位置的围护结构。进、排风口的设计应尽可能为今后的外立面设计留有一定的弹性。本工程风管与外立面风口之间设有土建夹墙间接连接，在一个开间之内为外立面风口形状、大小、安装高度等的确定提供了最大的灵活性。
由于功能繁复，图中注明所有暖通空调设备和井道的功能及主要技术参数和相关专业配合用资料会给后期校审以及图纸修改提供很大的方便。为24h 连续运行的设备服务的通风空调设备和重要系统的通风空调设备宜考虑备用。
5 不足之处和设计方法的改进
本项目的策划本身是个错误，大型商业建筑上部设置住宅和酒店式公寓对商业和住宅都带来很大的限制和影响。由于方案设计阶段设备专业介入太少，同时业主出于经济原因除塔楼下部以外没有设备层，由于室外场地的限制商业大量的通风机、冷却塔、风冷冷凝器等设于裙房屋面，虽然设计时尽可能让上述设备远离住宅，并采取了消声、绿化美化等措施，但运行过程中仍对住宅的室外环境造成了不利的影响。
这种大型的、复杂的、业态经常改变的商业建筑的设计质量和效率在很大程度上取决于设计方法，现行逐步推进设计进程的串行设计方法显得非常不适应。长期以来我们将注意力主要放在技术应用上，对建筑设计过程中多学科、多部门的整合重视不够，忽视了先进设计方法带来的设计质量和效率的提升，在设计中我们深切感受到设计方法亟待改进，并行设计方法应是解决该类问题很好的途径。
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