1 工程概況

該購物中心位于上海市楊浦區(qū)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(shè)備用房和自行車庫,地下2 層為機(jī)動車庫,地下1層主要為商店、機(jī)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(diào)系統(tǒng)夏季設(shè)計(jì)總冷負(fù)荷為17580 kW ,冷負(fù)荷指標(biāo)為128 W/m2;冬季設(shè)計(jì)總熱負(fù)荷為9889kW ,熱負(fù)荷指標(biāo)為72 W/m2。根據(jù)工程使用功能特點(diǎn)以及業(yè)主對該工程的定位,空調(diào)冷源選用4臺制冷性能優(yōu)越的三級離心式電制冷機(jī)組,單臺制冷量為4044kW，COP 為5.87。同時(shí)考慮到不同功能區(qū)負(fù)荷特性的差異,輔以1臺部分負(fù)荷調(diào)節(jié)性能較好的水冷螺桿式電制冷機(jī)組進(jìn)行調(diào)節(jié),制冷量為1407kW , COP 為5.57。供、回水溫度為6℃/12℃?？照{(diào)系統(tǒng)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(diào)水系統(tǒng)

3.1 水系統(tǒng)配置

空調(diào)水系統(tǒng)采用雙管異程式,一次泵定流量、二次泵變流量。設(shè)于地下3 層的冷熱水供、回水總管構(gòu)成一個(gè)水平主環(huán)路,供暖熱水由一次熱水泵送至地下3 層制冷機(jī)房,由二次熱水泵送至水平主環(huán)路。主環(huán)路分出6 組立管,供應(yīng)至建筑各層的新風(fēng)機(jī)組、空調(diào)機(jī)組和風(fēng)機(jī)盤管等。整個(gè)空調(diào)水系統(tǒng)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(diào)冷、熱水系統(tǒng)采用閉式膨脹水罐定壓(見圖1) 。

3.2 水系統(tǒng)的平衡

該工程單體面積大、功能復(fù)雜,分成6 組立管分區(qū)供水,冷、熱水阻力差較大,容易產(chǎn)生水力失調(diào)。為了使整個(gè)水系統(tǒng)達(dá)到水力平衡(包括靜態(tài)平衡和動態(tài)平衡) ,設(shè)計(jì)中采取了以下措施:

1)在冷水機(jī)組和熱水鍋爐的出口管路上設(shè)置自動流量平衡閥,確保流經(jīng)各并聯(lián)機(jī)組的流量恒定。

2)在接入主環(huán)路的6 組立管的回水管路上設(shè)置靜態(tài)平衡閥,用于初調(diào)試時(shí)將各管路流量調(diào)節(jié)到設(shè)計(jì)狀態(tài)。

3)采用分組設(shè)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(qū)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(shè)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(jù)末端阻力特性分多組分別設(shè)置動態(tài)平衡閥,這樣既能基本上保證水力平衡又可以避免在每個(gè)末端均設(shè)置動態(tài)平衡閥所帶來的投資增加。

3.3 水管固定支架的受力計(jì)算

從能源中心出來的空調(diào)冷熱水總環(huán)管直徑大、長度長,局部區(qū)域的水平長度達(dá)到100m ,故需考慮補(bǔ)償措施,通過計(jì)算,在該直管道上需設(shè)置補(bǔ)償量為70 mm 的波紋補(bǔ)償器,并在其兩端設(shè)置固定支架和導(dǎo)向支架。由于總環(huán)管均需安裝在地下室梁下,所以需詳細(xì)計(jì)算固定支架受力,然后提交給結(jié)構(gòu)專業(yè),對安裝固定支架的梁進(jìn)行校核。固定支架所受水平荷載中,僅內(nèi)壓產(chǎn)生的推力就相當(dāng)大,該項(xiàng)目中,系統(tǒng)工作壓力為1.0 MPa,對于DN600的水平干管,經(jīng)計(jì)算內(nèi)壓所產(chǎn)生的推力為441 026N ,再加上活動支架的摩擦反力、補(bǔ)償器的彈性反力,固定支架總的受力約為531000 N。

4 空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)

4.1 商場

4.1.1 新、排風(fēng)系統(tǒng)特點(diǎn)

該項(xiàng)目1 層以上外墻均為鋁合金幕墻,無法開設(shè)進(jìn)、排風(fēng)百葉風(fēng)口,且各層商場運(yùn)行時(shí)間一致,故所有新、排風(fēng)系統(tǒng)均采用豎向系統(tǒng)。新風(fēng)由置于屋頂?shù)臒峄厥账惋L(fēng)箱集中預(yù)處理后送至各層,與室內(nèi)回風(fēng)混合并經(jīng)各層空調(diào)箱處理后送入室內(nèi)。各層排風(fēng)匯集至排風(fēng)立管,由置于屋頂?shù)臒峄厥张棚L(fēng)箱經(jīng)熱回收后排出室外。

4.1.2 熱回收

商場區(qū)域的人員密度較大,新風(fēng)比基本都在60 %以上,而為了維持微正壓,排風(fēng)量也相當(dāng)大,排風(fēng)的能量相當(dāng)可觀,若加以回收則可以減少運(yùn)行能耗。設(shè)計(jì)采用顯熱回收方式對各層商場排風(fēng)集中進(jìn)行能量回收,即在新風(fēng)機(jī)組和排風(fēng)機(jī)組內(nèi)分別設(shè)

置一組盤管,利用乙二醇溶液充當(dāng)能量回收介質(zhì)進(jìn)行顯熱能量回收,它具有利于集中熱回收、運(yùn)行管理方便及節(jié)省機(jī)房面積等優(yōu)點(diǎn)。為了提高顯熱回收效率,通常將2 臺排風(fēng)機(jī)組與1 臺新風(fēng)機(jī)組進(jìn)行能量交換,熱回收流程圖如圖3 所示。

4.1.3 新、排風(fēng)系統(tǒng)控制

在空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí),由于商場內(nèi)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(nèi)的新風(fēng)量隨人數(shù)而變化,在房間或回風(fēng)道上設(shè)置檢測器,根據(jù)CO2氣體含量自動調(diào)節(jié)新風(fēng)閥門。相應(yīng)地,排風(fēng)量按新風(fēng)量的一定比例進(jìn)行調(diào)節(jié)。豎向送、排風(fēng)系統(tǒng)的送、排風(fēng)量采用定靜壓控制,風(fēng)機(jī)設(shè)變頻驅(qū)動器,當(dāng)每層風(fēng)量變化引起立管系統(tǒng)的靜壓產(chǎn)生變化時(shí),通過改變置于屋頂?shù)乃汀⑴棚L(fēng)機(jī)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)總送、排風(fēng)量的調(diào)節(jié),從而維持送、排風(fēng)系統(tǒng)靜壓的恒定,靜壓控制點(diǎn)設(shè)于2 層立管的上部。過渡季節(jié)根據(jù)室內(nèi)外比焓比較將系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為全新風(fēng)直流系統(tǒng),此時(shí)制冷機(jī)關(guān)閉(見圖4) 。

4.2 電影院

4.2.1 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

該項(xiàng)目共有6 個(gè)小型電影院(500 座以下) 和1個(gè)VIP 影院,由永樂院線負(fù)責(zé)運(yùn)營管理。按照運(yùn)營方的要求,按照甲級電影院進(jìn)行設(shè)計(jì),對于空調(diào)設(shè)計(jì)來說,甲級電影院最主要的是噪聲控制要求較嚴(yán),按照規(guī)范及永樂院線的要求,觀眾廳穩(wěn)態(tài)噪聲不得大于NC30 噪聲評價(jià)曲線的值。

4.2.2 消聲處理

7個(gè)電影院的空調(diào)系統(tǒng)獨(dú)立設(shè)置,空調(diào)箱均設(shè)置在電影院附近的空調(diào)機(jī)房內(nèi),其中最大的空調(diào)箱風(fēng)量為10406m3/h ,全壓為938Pa。通過消聲計(jì)算,空調(diào)箱送風(fēng)段和回風(fēng)段各設(shè)兩組阻性片式消聲器ZP100 即能達(dá)到要求。

4.2.3 放映機(jī)房的通風(fēng)

放映機(jī)房內(nèi)易產(chǎn)生高溫氣體,需要設(shè)置機(jī)械排風(fēng)系統(tǒng)加以排除。按照永樂院線提供的數(shù)據(jù),每個(gè)放映室的排風(fēng)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(yùn)行時(shí),冰面附近的空氣不斷與室內(nèi)空氣混合,混合后空氣的狀態(tài)點(diǎn)很可能處于焓濕圖上的霧區(qū),其現(xiàn)象是在冰面上一定區(qū)域內(nèi)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(diǎn)溫度,從而引起結(jié)露,影響使用。

4.3.1 冰場區(qū)域的除霧

冰場位于該項(xiàng)目的7 層,跨越7 ,8 ,9 層至頂層,由專業(yè)公司參與經(jīng)營,并負(fù)責(zé)完成整個(gè)冰場制冰系統(tǒng)的設(shè)計(jì)建造。對于除霧,一個(gè)措施是由該公司購置4 臺落地安裝的柜式除濕機(jī)進(jìn)行除濕,降低冰場內(nèi)空氣的露點(diǎn)溫度;另一個(gè)措施為設(shè)計(jì)時(shí)考慮向冰面送風(fēng),加強(qiáng)室內(nèi)空氣與冰面附近空氣的混合,使混合點(diǎn)遠(yuǎn)離霧區(qū),選用2臺風(fēng)量為10000m3/h 的空調(diào)箱,采用上部側(cè)面噴口送風(fēng),回風(fēng)口設(shè)在接近冰場的底部。

4.3.2 冰場頂棚的防結(jié)露

為了防止頂棚結(jié)露采取了兩項(xiàng)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(shí)使頂棚表面維持一個(gè)較高的溫度,使之高于冰場內(nèi)空氣的露點(diǎn)溫度;其二是提高頂棚表面溫度,在冬季由設(shè)于屋頂?shù)腻仩t房內(nèi)的小鍋爐提供熱水加熱空氣至26 ℃,通過風(fēng)管送至頂棚,在頂棚內(nèi)均勻設(shè)置風(fēng)口送風(fēng),以便在頂棚內(nèi)形成一個(gè)熱空氣層,從而避免頂棚結(jié)露。在夏季可以直接將室外空氣( ≥26 ℃) 送入頂棚。

5 通風(fēng)、排煙系統(tǒng)

5.1 夾墻通風(fēng)

該項(xiàng)目地下共3 層,沿東西向外墻分別設(shè)置了兩扇長約200m的夾墻,地下室汽車庫、自行車庫及各類設(shè)備用房的通風(fēng)系統(tǒng)均利用這兩扇夾墻作為風(fēng)道,東向夾墻作進(jìn)風(fēng)道,西向夾墻作排風(fēng)道,地上出地面處設(shè)置通風(fēng)百葉風(fēng)口,這樣不僅氣流組織合理,且節(jié)省了大量管道井空間。

5. 2 大樓排煙系統(tǒng)

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

5.3 大空間排煙及補(bǔ)風(fēng)

該項(xiàng)目許多大面積主題百貨商場面積均超過500m2,除設(shè)置機(jī)械排煙系統(tǒng)外,還設(shè)置了機(jī)械補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng),機(jī)房側(cè)墻下部的回風(fēng)百葉風(fēng)口作補(bǔ)風(fēng)口,空調(diào)箱兼作補(bǔ)風(fēng)的接管,流程圖如圖5 所示。

6 設(shè)計(jì)體會

6. 1 對于大型購物中心建筑的冷熱源設(shè)計(jì)應(yīng)進(jìn)行多方案比較。該項(xiàng)目所在地具有峰谷電價(jià)政策且空調(diào)用電負(fù)荷集中于電力峰段(商場營業(yè)時(shí)間為10:00～22:00) ,使用冰蓄冷系統(tǒng)可以移峰填谷,節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用。另外,由于制冷機(jī)房柱網(wǎng)復(fù)雜,占據(jù)相當(dāng)大的面積,使用冰蓄冷系統(tǒng)則可以利用柱網(wǎng)空間設(shè)置蓄冰裝置,無需額外增加機(jī)房面積。故考慮采用冰蓄冷系統(tǒng)。

6.2 為了更好地實(shí)現(xiàn)節(jié)能,二次泵變頻系統(tǒng)的壓差控制點(diǎn)不宜圖方便設(shè)置在機(jī)房內(nèi)的主干管上,而應(yīng)當(dāng)設(shè)置在系統(tǒng)最不利環(huán)路的末端。

6.3 對于長度較長并于梁下水平安裝的空調(diào)干管,除了要計(jì)算膨脹量、設(shè)置補(bǔ)償裝置外,還需要校核固定支架所受的水平推力。否則在系統(tǒng)試壓時(shí)會由于固定支架無法承受水平推力而將管道位移量完全轉(zhuǎn)嫁給直角彎頭,造成彎管處應(yīng)力超過管道許用應(yīng)力而產(chǎn)生變形脹裂。

6.4 為了水系統(tǒng)的平衡,應(yīng)盡量采用同程式,在阻力差較大的環(huán)路應(yīng)經(jīng)濟(jì)合理地設(shè)置平衡閥。

6.5 商場空調(diào)應(yīng)充分考慮各種節(jié)能措施,如:熱回收,利用室外新風(fēng)自然冷卻等。

6.6 娛樂性冰場不僅需要防結(jié)露設(shè)計(jì),還需要防霧設(shè)計(jì)。在裝修時(shí)要注意冰場上方裝飾材料的選擇,避免由于冷輻射引起結(jié)露,從而導(dǎo)致裝飾材料霉變,影響美觀和使用。

6.7 電影院空調(diào)必須進(jìn)行準(zhǔn)確的消聲計(jì)算,且不應(yīng)忽視放映室的通風(fēng)。