柴油发电机房暖通(中国建科院建筑设计院总工：商业综合体暖通设计，特别注意这7点)

Posted 2023-05-29

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柴油发电机房暖通(中国建科院建筑设计院总工：商业综合体暖通设计，特别注意这7点)

中国建科院建筑设计院总工：商业综合体暖通设计，特别注意这7点

中国建筑科学研究院建筑设计院王强王森于洋周芳刘经纬辛亚娟（注：如有侵权，请联系删除）

一、工程概况

本项目位于北京市大兴区西红门镇，地铁大兴 4 号线西红门站以西。本项目为超大型购物中心，总建筑面积约 508486m2，其中地上建筑面积251186m2，地下建筑面积 257300m2。地上建筑主体为 3 层，局部为 4 层，建筑高度 23.95m，电影院局部为 30m；地下建筑为 3 层。

本项目为目前北京市单体最大的购物中心，建筑物南北向约 500m，东西向约 250m，在超级庞大的体量中汇集了商业，餐饮，超市，电影院，美食广场，精品街等各具特色丰富的商业业态，在建筑设计上秉承欧洲购物中心的模式，室内商业街贯穿建筑内部，商业街顶部为玻璃采光顶屋面，为室内提供充足的阳光，创造四季如春的室内商业空间。地下三层，除设备用房外全部为汽车库，可提供6000 多辆车位，被吉尼斯评为全世界最大的单体地下车库。

二、工程设计特点

本项目为区域型超大型购物中心，其建筑设计理念为英特宜家集团的“为家庭而设计，为商业而建立”的商业理念，开发模式上具有欧洲商业购物中心的特征，以下这些特征因素使得本项目暖通空调设计有别于常规商场设计 , 同时也增加了设计难度：

一是大，建筑规模大、占地面积大、地下停车库大；

二是多，行业多、店铺多、功能多（集购物、餐饮、休闲、娱乐于一体）；

三是高，购物环境要求高，档次高，舒适性要求高；

四是公共空间室内设计要求高，对相关风管及风口布置限制性高；

五是人性化设计要求高，为店铺服务的空调风水及消防干线不允许进入店铺，只能设在后勤通道；

六是进行消防性能化设计，防烟排烟设计要求高；

七是绿色、节能、环保要求高，本着环境优先，以人为本的节能理念，并贯穿于整个设计、施工、运营管理中，这也是这个项目暖通设计的最大特点：

1）设计优先、主动措施优化的原则，采用了远高于国内标准的建筑围护结构热工节能设计；

2）单体建筑超大冰蓄冷系统设计；

3）锅炉大型混水直供系统的运用；

4）全部空调冷热循环水泵及空调送排风机变频技术的运用；

5）排风热回收技术及采用超高效全热回收效率热回收设备；

6）严格的空调节水设计如采用闭式冷却塔和空调冷凝水集中回收；

7）冷热计量设置细到租户；

8）暖通设备小到排气扇的监测（控）设计；

9）地下车库采用智能型诱导风机配合 CO 监控系统；

10）远高国内标准的噪声限值水平及严格的空调噪声控制设计等。

三、设计参数及空调冷热负荷

（1）室外设计计算参数

（2）室内空调设计计算参数

（3）房间通风量设计计算参数

（4）建筑围护结构热工特性

建筑围护结构热工特性由建筑专业提供如下：

（5）空调冷热负荷

本项目空调区域的建筑面积为 18.5 万 m2（不含租户自设独立空调的超市、影院和电气卖场），夏季总冷负荷为 26.83MW，冷负荷指标为 145W/m2；冬季总热负荷为 19.27MW，热负荷指标为 104W/m2。

（指标说明：本项目餐饮店铺数量较多，餐饮总面积占地上出租店铺面积的约 31%，在设计中考虑到本项目国际化标准档次较高，为所有餐饮厨房预留了补风加热及冷却预处理冷热量，此部分冷负荷所占指标为 19W/m2，热负荷所占指标为 31W/m2，占冷热负荷的比重较大，不含此部分补风预处理负荷时，项目夏季空调冷热标为 126W/m2，冬季空调热负荷指标为 73W/m2。）树上鸟教育暖通设计在线教学杜老师。

四、空调冷热源及设备选择

（1）空调冷源系统设计

1）冰蓄冷系统

本项目为大型商业建筑，营业时间为早 9:00 到晚 23:00，集中空调系统的使用具有明显的时段性，夜间仅物业加班等需要少部分负荷，结合北京地区的分时电价政策，经过方案论证，采用了冰蓄冷作为本工程的空调冷源。采用冰蓄冷的空调冷源方式减少本工程的空调配电容量，转移和消减空调系统的用电高峰，缓解夏季用电紧张，平衡城市电网峰谷供电。在节省工程空调系统运行费用的同时，实现社会效益。

根据设计日逐时冷负荷表，分析设计日空调冷负荷性质如下：

设计日峰值冷负荷（ 13:00）：26830kW

夜间峰值冷负荷：1582kW

设计日总冷负荷：354336kW·h

设计日连续空调总冷负荷：15820kW·h

设计日总蓄冰冷负荷：338516kW·h

本项目采用部分负荷蓄冰系统，制冷主机和蓄冰设备为串联方式，双工况（制冷 – 制冰）主机位于蓄冰设备的上游，同时设置一台基载主机在夜间低负荷使用及作为系统备用和补充，基载主机并联运行，直接提供冷冻水。设置一台制冷量为 450RT基载主机直接提供 6/12℃ 的空调冷冻水。设置三台双工况冷水机组，每台主机空调工况下制冷量约为1866RT，冷冻液温 5/10℃；每台主机蓄冰工况下的制冷量约为 1197RT，冷冻液温 -5.6/-2.38℃。冷冻液为 25% 乙二醇溶液。

夜间电价低谷时制冰系统将冰蓄满，白天电价高峰时融冰供冷，融冰量通过改变进入冰盘管水量控制，各工况转换通过电动阀门开关切换。

蓄冰装置采用内融冰蓄冰钢盘管，钢盘管安装在现场设置的钢制保温水槽内，总潜热蓄冰冷量为30400RTH。蓄冰装置出口冷冻液温为 3.3℃。钢盘管采用上下双层布置有效节省蓄冰设备占用的设备机房面积。

2）冬季冷却塔直接制冷系统

对于采用风机盘管加新风系统的内区商铺需要常年供冷，在冬季温度低于 5℃ 时，可停止冷水机组的运行，利用冷却水直接经过板式热交换器制备内区空调所需冷冻水，以节省冬季冷水机组运行电耗。该系统的供回水温度为 8/14℃。

（2）空调系统热源设计

本工程没有市政热力的条件，采用了燃气锅炉提供热源，锅炉房内设置 4 台单台额定输出功率为5.6MW 的钢制承压热水锅炉提供 95/70℃ 一次水用于空调热水及提供生活热水换热用一次热媒水。

锅炉采用卧式全湿背三回程型，热效率达93.8%，并全部设置了烟气热回收装置，进一步提高锅炉综合热效率，降低运行费用，可为用户带来显著的经济效益。

五、空调系统形式

（1）空调水系统

1）空调冷冻水系统

空调冷冻水来自位于地下三层的制冷机房，空调冷冻水供回水设计温度为 6/12℃。空调冷冻水系统为变水量系统，基载机组对应的水泵为定流量泵，融冰系统循环泵采用变水量泵。冷冻水循环水泵及分集水器分设在地下一层南北两个子站中。水系统采用分区两管制水系统。各区水立管按接空调机组、外区盘管、内区盘管分别设置。冷热水管冬夏切换供水，内区常年供冷。

2）空调热水系统

空调热水来自燃气锅炉房。空调热水采用二次泵变水量的系统形式，一次泵为定流量水泵，一次泵与锅炉一一对应控制，为定水量系统；二次泵采用变水量泵，两个系统以水力均压器（大型混水器）来保证一二次水系统彼此独立运行，减少了采用换热器间接连接的热量损耗，节省换热器投资费用。锅炉供回水温度为 95/70℃，空调供回水温度为60/50℃。空调热水循环泵分设在南北两个子站中，冷热水管冬夏切换供水。

3）冷却水系统

本工程冷水机组的冷却水侧采用定流量水泵，所有冷却水循环泵均设置在地下三层的制冷机房内。冷却塔采用闭式冷却塔，设置在屋面上。和开式冷却塔相比，闭式冷却塔冷却水水质不受外界影响，可减少水处理能耗；冷却塔补水耗量相对小，减少水资源浪费。冷却塔风机采用双速风机，根据冷却塔的回水温度控制冷却塔风机的运转台数和风机的转速，在空调系统部分负荷时节省冷却塔风机的运行电耗。同时冷却水供回水管上设置旁通阀在过渡季节保持进入冷水机组的温度。冷却水夏季冷却水供回水设计温度为 37~32℃。

4）水系统定压和水处理

制冷机房和锅炉房设置全自动软化水装置，空调各闭式循环水（液）系统均采用气压罐定压补水装置给各系统补水（液）定压。空调冷热水、冷却水系统设置微晶旁流水处理器除垢、阻垢、防腐、杀菌、过滤。空调冷热水系统上设置真空雾化喷射式排气装置，提高水系统循环性能，减少管道腐蚀。闭式塔喷淋水系统设置自动加药装置。

5）冷热计量

本工程在冷热源站内冷冻水及热水总管上都设计了总冷热表，在给每个租户空调水管都设置了冷热计量表。

（2）空调风系统

1）空气处理

热回收型全空气可变风量双风机空气处理机组主要用于步行街区域，新风经过新风段、初效过滤、中效静电过滤杀菌除尘段、热回收段后在旁通段和回风混合经冷（热）水盘管段、风机段处理后由空调送风管路系统送入室内。回风由带初效过滤的回风段通过旁通段一部分和新风混合一部分通过热回收段后经排风机段排出。送排风机均为变频风机。

热回收型新风机组的组合方式和热回收型空气处理机组的组合方式相同。此机组和空调处理机组功能不同，为送新风系统，运行控制按新风机组的运行方式执行。

空气处理机组、新风机组均可根据房间 CO2 的浓度控制及不同工况下的风机变频运行节省风机的运行电耗。

热回收型空气处理机组和热回收型新风机组采用全热转轮式回收装置。额定工况的全热回收效率要求不低于 80%，可有效减少新风能量损耗。

2）商业步行街空调通风系统

步行街采用可变新风比的一次回风全空气系统，过渡季节可实现 100% 的新风比运行。采用热回收型空气处理机组，机组分区集中设在屋顶各机房内。步行街送风采用侧送风口，各主要入口首层及送风射程较远之处采用格栅内嵌球形喷口送风口送风，其他步行街区域采用侧送百叶风口送风。为达到室内严格的噪声要求 , 除设置必要的消声器外，在空调送风口前均设置了带均流装置、可测风量、调节风量和带测压功能的成品风口静压箱。

3）商铺、餐厅、办公等空调通风系统

商铺、餐厅、办公采用热回收型新风机组与风机盘管机组结合的空调通风方式，以满足各房间个性化的舒适性调节要求。房间风机盘管机组采用分区两管制接管，外区盘管接冷（热）水管，内区盘管接冷冻水。为地上店铺、餐厅等服务的新风机组大部分设置在屋顶机房内，局部设置在四层。空调冷凝水均排至冷凝水立管并在地下一层集中回收。风机盘管机组带有制冷和供热转换功能、风机三速调节和房间温度的自动控制装置，风机盘管支管上设电动两通阀。

六、通风、防排烟及空调自控设计

（1）通风系统

1）公共卫生间、清洁间排风系统和店铺预留排风系统

公共卫生间、清洁间排风通过屋顶设置的集中排风机排出。大于 100m2 的餐饮店铺预留将来自设卫生间排风系统，按 60% 店铺同时使用设计各层汇集分区集中排至屋顶，屋顶设置变频排风机。

2）厨房通风系统

施工图设计阶段餐饮部分仅有餐饮面积，餐饮厨房通风按预留设计，各餐饮厨房设置各自独立的通风系统，预留厨房排油烟、厨房补风、厨房平时排风的管段至屋顶，均从屋顶排油烟、排风和补风的取风，屋顶预留油烟净化器和排风机的基础；室内预留为厨房补风机组补风加热和冷却所需空调水管段。燃气厨房设置事故排风系统，事故排风机与厨房平时排风机共用并采用防爆型风机，排风机设置为双速风机，低速平时排风，高速事故排风。厨房事故排风换气次数不小于 12 次 /h。

3）燃气锅炉房通风系统

燃气锅炉房设置平时通风和事故排风系统，锅炉燃气表间设置事故排风系统。事故排风换气次数不小于 12 次 /h。锅炉房的排风机和设置在锅炉房内的送风机均采用防爆型风机。锅炉的燃烧尾气采用双层不锈钢带保温的成品烟囱经建筑竖井从屋顶排出室外。锅炉烟囱排放符合国家和北京市锅炉大气污染物排放标准。

4）地下汽车库通风系统

地下停车库按照建筑防火分区设置通风系统，平时通风量按送 5 次排 6 次计算。并按照 6 次 /h 的换气次数确定。通风系统和消防排烟系统合用，采用双速风机。

车库采用智能诱导通风系统，诱导通风系统可有效降低管线占用空间，采用智能诱导风机，设备自带 CO 感测探头，设备有自动、手动工作模式，每个防火分区设置一集中控制器，智能化控制诱导风机和主排风机的启停。

5）机电设备用房通风系统

地下暖通空调设备机房、柴油发电机房、配电设备机房、给排水设备机房、屋顶电梯机房等分别设置机械通风系统以满足设备机房的通风换气要求。

所有穿过设置有气体灭火系统的设备用房的通风管道均设置电动多页密闭风阀，在火灾报警并施放灭火气体前电控关闭穿过上述房间的通风管道。待灭火结束后，先电动开启排风管上的电动阀并启动排风系统排除灭火气体，然后开启所有电动阀恢复正常运行。气体灭火的房间外墙上设有气体灭火自动电控泄压阀。

6）地下三层六级人防物资库通风系统

战时人防物资库共分 6 个防护单元，按照防护单元设置独立的机械进排风系统。战时人防物资库设清洁、隔绝两种通风方式。

（2）防排烟系统

1）正压送风系统

不具备自然排烟条件的防烟楼梯间设置机械加压送风系统。靠近外墙的防烟楼梯间采用自然排烟但其不具备自然排烟的前室设置机械加压送风系统。按消防性能化设计，中心岛首层设置安全走道，各安全走道均设置加压送风。

2）机械排烟系统

地下停车库设置机械排烟系统和补风系统，与平时通风系统合用。排烟风量按照每小时 6 次换气确定，消防排烟时补风量不小于排烟风量的 50%。

步行街部分进行了消防性能化设计，步行街采用机械排烟方式，划分为 9 个逻辑防烟控制分区（不设挡烟垂壁），每个逻辑防烟分区不大于 3000m2，每个逻辑防烟分区的有效排烟量不小于 35.3 万 m3/h，无需设置补风系统。在步行街屋顶同时设置可开启的自然排烟窗，在机械排烟失效时可自动开启排烟窗实现自然排烟，自然排烟口的有效面积为步行街面积的 1%。

商铺和餐厅部分进行了消防性能化设计，对于建筑面积大于 100m2 地上房间应设置机械排烟，建筑面积小于 500m2 排烟量的计算按 GB 50016–2006执行；对于建筑面积大于 500m2 且不大于 2000m2 的商业，可将其作为一个防烟分区，机械排烟量不小于 60000m3/h。建筑面积大于 2000m2 的商业空间，单个防烟分区的面积控制在 2000m2 以内。挡烟垂壁高度按性能化要求确定。带多个防烟分区的系统排烟量同样按最大一个防烟分区的排烟量计算。

非消防性能化设计区域如后勤通道、迪卡侬、超市、电气卖场排烟设计按 GB 50016–2006 执行。其中影院排烟量按其体积的 13 次 /h 换气和 90m3/h·m2计算，取大值作为设计排烟量，且同时设置补风系统，补风量不应小于排烟量的 50%。

（3）暖通空调系统的防火措施

空调通风系统在水平方向按照防火分区设置，所有穿过防火分区隔墙、楼板、室内竖井的空调通风管道均设置防火阀，防火阀采用单独的支、吊架安装，吊顶内的防火阀应在其下方设置检修口。

吊顶内的排烟管道应进行保温，并与可燃物保持不小于 150mm 的距离，保温材料采用不燃的带防火贴面的离心玻璃棉毡。消防风机、平时风机和空调设备和风管之间的软连接、墙体伸缩缝连接均采用 A 级不燃软管以确保其防火性能。

当局部发生火灾时，停止一些与消防无关或于消防不利的空调通风系统的运行。竖向管井内的空调管道安装后应对竖井内楼板处进行防火封堵，空调管道穿过防火分区隔墙处的缝隙应采用不燃材料封堵。

（4）空调自控设计

本工程暖通空调系统的自动控制是整个建筑物楼宇控制管理系统 BAS 的一部分，通过该系统实现暖通空调系统的自动运行、调节，以减少运行管理的工作量和成本，节省暖通空调系统的运行能耗。采用 DDC 控制系统进行自动控制。DDC 控制应根据自控原理图的要求提供相应的控制设备和器件，并组成完整的控制系统。

DDC 系统终端设备采用计算机控制、显示方式。该系统应为开放型的系统形式，以便纳入整个楼宇管理系统和连接消防控制系统。DDC 控制软件应包括设备的最优化启停、 PID 控制、时间通道、多台多组设备的群控、动态图显示、能耗统计、故障报警、记录和打印等功能。

本工程空调自控包含空调冰蓄冷冷源和空调冷冻水系统的监测与控制，空调热源和空调热水的监测与控制，空调系统和空气处理装置的监测与控制，通风运行控制等。

七、心得与体会

在北京荟聚中心设计初始，我们国家及北京市还没有出台绿色建筑的相关标准、规范，但在整个设计中我们都贯彻了绿色低碳、节能环保的理念和措施，从另一个方面体现了设计的前瞻性。

现在大型购物中心设计项目与日俱增，然而此类项目体量庞大，人员密集、功能多样等特征，导致从消防设计、防火规范、从建造到运营的消防安全管理等方面均对建筑设计形成了重大挑战。因此面对一系列的消防问题急需总结、提炼和规范化，其中和暖通相关的防烟排烟等设计也是很重要的一个环节。

为此本工程项目组通过多次消防性能化论证及专家会议并与消防局、北京市消防总队、我院防火所及英特宜家业主等多方团队沟通、合作和反复论证及研究，一同对本项目和类型项目的宝贵经验、设计措施及消防管理问题，进行系统分析归纳和提炼，完成了《大型购物中心建筑消防设计与安全管理》一书，对消防设计、施工、消防安全检查管理有很大的参考价值。

在本工程开业运行中冬季出现入口区域偏冷的情况，经过回访并通过实测分析发现风量平衡失调严重，某些餐饮租户为了节省运行费用，排油烟时未开启补风机而是通过负压作用直接从临近餐厅吸取空气来补风，严重的破坏了原设计风量的平衡，不仅造成空气环境在一些区域恶化如冬季入口区域，同时在空调季为加热或冷却这些侵入和渗入的室外空气需要消耗额外的能量，造成不必要的能源浪费。对于餐饮租户的通风，设计要求补风机要和排油烟风机连锁开启，并对风机运行进行监测和物业监管，但实际工程中没有做到位，后经过部分整改已初步达到了较好的效果。

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