大连地区大中型商场空调方式商讨(端木林)

摘要： 商场内部环境的优劣是影响人们身心健康的重要指标，目前一些商场存在由于客流量的增加导致商场内的温度过高，空气品质差的问题，笔者针对这一问题对大连市某商场春季空调系统运行情况进行调查研究，并进一步分析其空调系统全年运行情况，提出在大连地区控制大中型商场内部环境并达到节能的目的采用组合式空调机组的全空气系统比较合理，以供设计与运行管理的有关工程人员参考。 关键词： 大中型商场 空调系统 过渡季节 全新风运行 1 引言 近年来，随着我国国民经济的发展，人民生活水平的提高，老百姓购买力增强，新建了不少大中型商业建筑，特别是繁华地区商场比较拥挤。为了给顾客营造一个舒适的购物环境，在大中型商场内普遍配置了中央空调设施。但是很多空调系统不能满足要求，有些商场为了使室内环境舒适需要付出很大的能耗代价。目前对于大中型商场普遍认为使用吊顶式空调机系统或组合式空调机组的全空气系统，大连现有大中型商场二十余家，其中八家采用吊顶式空调机系统，十多家采用组合式空调机组的全空气系统。本文通过对某采用组合式空调机组的全空气系统的商场进行调查研究，分析大中型商场采用何种空调系统形式更加合理。 2 商场负荷特点 商场空调属于舒适性空调，设置的目的是为顾客创造一个舒适的购物环境，为营业员提供良好的工作环境并有利于商品的储存。商场负荷的主要特点是：大中型商场有较大的内区，人员多，人员结构复杂，人员负荷和新风负荷占冷负荷的大部分，而建筑围护结构负荷所占比例很小。为保证商场的采光和广告效应，商场使用的各种照明设备较多且发热值高(如投射灯、卤素灯等)，导致照明负荷很大。冬季外区由于围护结构负荷的存在导致热负荷较大，而内区由于受建筑围护结构的影响较小，而人员负荷和照明负荷不变使其热负荷很小，甚至有可能是冷负荷。过渡季节室外温度低于室内温度，这个时期不存在围护结构冷负荷，送新风可以降低商场内的温度。 3 商场空调方式的选择 商业建筑空调系统的选择与其规模大小，建筑的平面结构和功能分区有关，小型商场一般采用分体式空调机组，通常大中型商场有三种空调方式：风机盘管加新风系统；吊顶式空调机系统；组合式空调机组的全空气系统。 3.1 风机盘管加新风系统 风机盘管加新风系统节省使用面积，但是新风量有限，对于大中型商场，很难利用室外新风进行通风换气，不利于过渡季节的节能。回风是由悬挂在吊顶内的风机盘管回风箱处的过滤器过滤，过滤器极易堵塞，清洗工作量既大又很麻烦，特别是在夏季，如果过滤网清洗不及时，将导致回风量减少，凝结水增加，排水不畅，滴水盘处溢水，这种潮湿的条件是病菌滋生的最好环境，也有可能造成其它的病菌和病毒的聚集和滋长，给管理带来麻烦和不必要的损失。受安装空间限制，风机盘管的维修和保养不便。不适合用于大型商场。 3.2 吊顶式空调机系统 吊顶式空调机系统是近几年发展起来的一种空调系统，可以省去机房面积，降低建筑层高，节约风管。吊顶式空调机组安装在使用空间吊顶内，机组噪声不仅通过风口传出，而且直接辐射出来，所以噪声问题是吊顶式空调机组的一大问题。其次，供回水管多，并且水管安装在吊顶内，增加了漏滴水。新风量有限也是吊顶式空调机组的一大缺点，由于梁下风管、水管等各种管道很多，限制了新风管道，所以吊顶式空调机系统只在外区有有限的新风。 3.3 组合式空调机组的全空气系统 组合式空调机组的全空气系统具有处理热湿负荷能力较大；过渡季节可实现全新风运行；水管少，减少漏滴水现象；冬季可通过新回风比例的调节来调节送风温度，解决冬季内区温度过高的问题；能达到较高的洁净度；运行管理及维修方便的优点。这些优点使其适合于大中型商场。但由于其机房占地面积过大，风道断面尺寸大，所占空间大，导致一些开发商不愿意采用这种系统形式。 综合考虑三种系统形式的优缺点，对于有较大内区的大中型商场，采用组合式空调机组的全空气系统比较好。既可以解决内区冬季过热的问题，又可以在过渡季节大量利用新风，不但改善了室内环境，还可以降低大中型商场空调运行费用。 4 实例分析 五一假期是商场客流量较大的一个时期，又是过渡季节春季，笔者在这期间针对大连市某商场做了实测调查研究，来说明大连地区大中型商场适宜采用组合式空调机组的全空气系统，在过渡季节可实现全新风运行。 4.1 工程概况 该商场位于大连市的黄金地段二七广场，于2004年建成，建筑面积达5万平方米。共有地下三层，地上五层，层高5.1米。地下三层作为冷冻机房；地下二层一部分作为车库，其余部分作为商场；地下一层及地上五层均为商场。 空调系统总的冷负荷120W/㎡，总的热负荷100 W/㎡。采用组合式空调机组的全空气系统，每层有4个空调机房。空调系统冷热源：夏季采用2台3000kW离心式冷水机组，冬季采用2台2500kW汽水换热器。设计新风量15m3/（h.人）。 4.2 测试方法 选取5月2日和5月3日两天进行测试，两天均为晴天，5月2日室外气温19.8℃，5月3日室外气温20℃，并且商场客流量比较恒定。4F层5月2日11：30开全部的4台空调机组，5月3日10：30开全部的4台空调机组，11：30关闭。5F层两日均在11：30开餐饮区的两台空调机组。均未开冷水机组，全新风运行。（商场内有2部自动扶梯，由于热压作用热空气上升，加之考虑节省运行费用，商场只开了最上面两层的空调机组，由于商场运行条件的限制，5F层的空调机组不能关闭，否则商场温度会过高，使商场无法正常营业）。 测试共分温度测试和二氧化碳浓度测试两部分。选取商场温度最高的4F层和顶层5F层进行测试，每层取该层温度相对较高的5个测温点，测距地面1.5米左右的温度。采用清华同方研发中心电子产品基地生产的型号为RHLOG-T-H的智能温湿度自记仪，每隔5分钟记录两天10：00到15：30两层的温度。另外每层在内区取5个测试点分别在11：00、13：30和15：00测试二氧化碳浓度。使用的仪器是德国TESTO公司生产的型号为Testo 445的多功能测量仪。 通过测试说明全空气系统在过渡季节不开冷水机组全新风运行可以满足负荷要求，使商场内的温度达到要求。并且全新风运行时商场内的空气品质比仅满足规范规定的新风量运行时好，可以很好的改善商场内的空气品质。 4.3 测试结果 4.3.1 温度测试结果 每半个小时的温度求一个平均值作为该层该时段内的温度，两天10：00到15：30的温度情况如图1、图2所示。 图1 4F层温度对比图            图2 5F层温度对比图 由图1看出10：00到10：30这个时段里两日的温度几乎相同，因为10：30以前两天均未开空调机组。在5月2日11：30之前4F层温度呈上升趋势，11：30温度开始下降，并且以后保持下降的趋势。5月3日11：30之前4F层温度呈下降趋势，11：30以后温度逐渐上升。两天11：30以后温度的下降与上升是因为分别在当天的11：30分打开和关闭了4F层的4台空调机组所致。10：30到12：00这期间5月3日的温度低于5月2日的温度，因为在5月3日10：30至11：30开了该层的空调机组，而5月2日没有开。12：00以后5月2日的4F层温度低于5月3日4F层温度，并且温差逐渐增大。开空调机组时商场温度控制在26℃上下，而不开空调机组时商场温度达到28.6℃，最大温差为2.1 ℃。 由图2可得5月2日和3日两天5F层的空调机组均开了所以两天的温度趋势差不多，但是由于5F层只开了两台空调机组，不能满足负荷的要求，所以温度有上升的趋势。 4.3.2 二氧化碳浓度测试结果 分别取11：00、13：30和15：00三个时刻每层每个时刻5个测试点的平均值作为该层该时刻的CO2浓度，如图3、图4所示。 图3 4F层CO2浓度对比图              图4 5F层CO2浓度对比图 由图3看出5月2日开始二氧化碳浓度很高，但打开空调机组后浓度下降，并且比较恒定，而5月3日开始时二氧化碳浓度较低，空调机组关闭后浓度上升。 5月1日15：30开4F和5F层的空调机组，16：40关闭；5月2日11：30开4F和5F层的空调机，17：05关闭，5月3日10：30开4F层的空调机，11：30关闭4F层的空调机组。5月2日比5月1日的通风换气时间长，并且在3日早上10：30开了4F层的空调机组，所以3日11点4F层的二氧化碳浓度小于2日的二氧化碳浓度。 5F层两天均开了两台空调机组，由图3和图4对比看出5F层二氧化碳浓度变化趋势与4F层相仿，这是因为5F层受到了4F层的影响。 4.3.3 空调系统费用 整个商场在春季（4--5月份）正常运行时全新风运行，不开冷水机组。每天运行18台每台功率为18.5kW的组合式空调机组2小时，6台功率为25kW的排风机4小时，按电价0.87元/小时（以下的费用计算均按此值计算）计算，春季运行费用为66,085元。秋季（9--10月份）也是全新风运行。每天运行6台每台功率为15kW的空调机组2小时，6台每台功率25kW排风机4小时，秋季运行费用为：40,716元。商场采用全空气系统在过渡季节总的运行费用为106,801元。 如果在春秋季节不是全新风运行就要加开冷水机组，根据该商场的设计需要加开1台功率为530kW的离心式制冷机，在春季运行55%左右，秋季运行70%左右，每天运行2小时，与其配套的有1台功率为75kW的冷却水泵，1台功率为75kW的冷冻水泵，1台功率为1.5kW的系统补水泵，并且冷却水塔配有6个功率为7.5kW的风机。商场在过渡季节不采用全新风运行的运行费用为216,839元。 表1 运行费用对比表 过渡季节全新风运行的运行费用（元） 过渡季节不采用全新风运行的运行费用（元） 两种运行费用差值（元） 106,801 216,839 110,038       4.4 结果分析 大连地区春季室外温度在20℃左右时，全空气系统送新风可以降低室内温度。春季顾客的衣着量要比夏季厚一些，所以此时的温度应比夏季的设计温度低一些，4F层不开空调机组时的28.6℃已超过了夏季的设计温度，远远偏离了人体舒适区范围。5F层两天均开了空调机组但由于只开了部分空调机组，5F层的温度还是上升，并没有像4F层有效的控制了温度。开空调机组时刚好使商场内环境控制在舒适区边缘，既可以给顾客创造一个较好的购物环境，又可以达到节能的目的。 不开空调机组商场内区存在严重的新风不足问题。吊顶式空调机系统和风机盘管加新风系统由于梁下风管、水管等各种管道很多，限制了新风管道，所以只在外区有有限的新风，其内区的空气品质与全空气系统不送新风时的情况相似。从二氧化碳浓度对比图看出，空调机组全新风运行时商场内的二氧化碳浓度明显下降，商场的空气品质明显好转。全新风运行的5月2日在开空调机组后二氧化碳浓度维持在600ppm—700ppm之间，并没有因为营业了一个时段，商场内客流量增加，二氧化碳浓度随之增加，反而比刚刚开业时的851ppm低。可见对于提高商场的空气品质采用全空气系统比采用吊顶式空调机系统要好很多。该商场只开了4F层和5F层的部分空调机组，如果商场每层的空调机组都开，商场的温度可以控制的更低一些，空气品质还会有所提高。这一结论同样适用于和春季气候相似的秋季