2023年7月11日发(作者：)

#44#设计参考 暖通空调HV&AC 2004年第34卷第2期

地下商场空调设计问题探讨解放军理工大学 杨盛旭m 李刻铭 郭春信南京五洲制冷集团 朱志平摘要 指出客流密度取值偏小和遗漏再热负荷是某些地下商场空调设计负荷偏小的原因,给出了提高换气次数、选用调温除湿型空调机组并辅以合理的运行管理及调节方式的解决办法。关键词 地下商场 客流密度 再热负荷 换气次数 调温除湿机SomeissuesinairconditioningdesignforundergroundstoresByYangShengxun,LiKeming,GuoChunxinandZhuZhipingAbstract Maintainsthatunderestimatedcustomerflowandomissionofreheatloadcausetheairesasolutionbyincreasingairchanges,usingtemperatds undergroundstore,customerflow,reheatload,airchanges,temperature-regulationdehumidifiernPLAUniversityofScienceandTechnology,Nanjing,Chinay 近些年来,国内地下商场、地下商业街发展很快,已成为大中城市商业网的重要组成部分。从目前已建成的地下商业建筑的使用情况来看,通风空调效果有的较好,有的一般,有的较差。空调效果较差主要表现为空调季节商场内闷热、相对湿度偏高、空气浑浊。造成这些现象的原因主要有3个:一是空调计算负荷偏小;二是设备选型不当,换气次数太小,气流短路;三是空调系统运行管理水平不高。下面分别讨论这3个问题。1 空调计算负荷偏小在笔者审查、评议和考察过的地下商场工程中,多数工程的客流密度估计值偏低;有的工程遗漏了再热负荷,使空调计算负荷偏小。下面针对这两个问题进行讨论。1.1 客流密度是影响地下商场空调负荷的决定因素地下商业建筑的热负荷主要来源于人体的散热和室外新风带进的热量,这两项负荷约占总负荷的80%以上。新风标准确定之后,客流密度成为地下商业建筑空调负荷的决定性因素。影响客流密度的因素很多,下面结合1个实例来说明。辽宁省某市火车站前广场的一座地下商场,营业面积26800m。商场分为4个区,1,3区为营业大厅,面22积各1200m,柜台密度为0.15节/m,经营中档服装、鞋和日用小百货;2区为过厅,分两层,面积2100m2,柜台密度为0.07节/m2;4区为步行街,两侧设店辅,面积为2300m2,柜台密度为0.11节/m2,店铺内商品档次较高。1,3区各设一套独立的集中空调系统;2,4区各设两套独立的集中空调系统。4个区按统一的客流密度(0.75人/m2)计算空调负荷。1993年7月4日和11日(均为星期日)对商场客流量进行了调查,上午11:00~12:00人流高峰时,1,3区平均客流密度达到1.2人/m2,室温在27e以上,顾客感到闷热、空气浑浊,普遍反映不佳;而2,4区的客流密度不到1,3区的一半,平均仅为0.45人/m2[1]。ym杨盛旭,男,1965年7月生,硕士研究生,硕士,工程师210007南京光华门外海福巷1号人防设计院收稿日期:20020725修回日期:20030728 暖通空调HV&AC 2004年第34卷第2期 设计参考#45#这个实例极有代表性,它说明了设计者确定地下商场客流密度的难度。工程设计时,必须对工程所在地附近同类型商场最热月节假日高峰平均客流量进行实测,一般取上午10:30~12:30的平均客流密度,客流密度中含营业员人数,营业员按1节柜台1个人计(超市按人数计)。影响客流密度的主要因素有:a)工艺布置形式,厅式布置一般比两侧店辅式布置的柜台密度大,并便于顾客对比选购,故人流量大。b)柜台密度、商品集中度,柜台密度越大、商品越集中,人流密度越大。c)商品的类型,一般中档服装、日用百货和食品类比高档商品柜台顾客多。d)地下商场的层数,目前国内现有地下商场多数是一层,也有两层的,少数有三层的。一般负一层比负二层客流量大,例如广州市某地下商城,地下两层均为商场,2001年9月8日(星期六)上午10:00笔者调查得知,负一层日用百货和食品超市(大厅式)人流平均密度超过1.2人/m;而负二层通道两侧店铺式步行街人流密度仅为负一层的1/3。e)所处地段与地区,繁华地段比欠繁华地段、发达地区比欠发达地区客流量大。地下商场大多建在繁华地段,目前地下商场人流密度的取值范围在0.5~1.5人/m2之间,对实际工程的调查发现,在繁华地区人流密度取0.7人/m2以下的工程,多数空调效果较差;大部分工程人流密度在0.75~1.2人/m之间,新风量一般在15~20m3/(人#h)之间;人流密度取1.3~1.5人/m2的工程极少,这种工程处在极繁华地段,如广州的洞天商场[2]。综上所述,确定地下商场客流量时,应认真考虑以上各因素,以发展的眼光看待。考虑到市场越来越繁荣,人们对舒适程度要求越来越高及空调系统的工作能力随着运行时间的延长呈下降趋势,客流量的取值适当偏高一点是很必要的。1.2 遗漏再热负荷是空调负荷偏小的另一重要原因在审查和考察过的工程中,发现一些工程的计算书中不画h-d图,根本不知道地下商场为什么有再热负荷。地下商场与同样客流密度的地上商场相比,余热($Q)略小,而余湿($W)却略大,所以热湿比(E)比地上商场的小。地下商场湿负荷大,E线趋向水平,这是需要再热的主要原因,见图1。计算结果表明,广州、南京、哈尔滨、银川、乌鲁木齐等有代表性的地区的地下商场的再热负荷占总负22图1 南京某地下商场焓湿图荷的20%~28%。例:南京某商场的空气处理过程的h-d图见图1,其中LyS过程为等湿加热过程,(hS-hL)G即为再热负荷。本工程再热负荷与总热负荷的百分比为:(hS-hL)G@100%=21.4%(hO-hL)G 遗漏了占总热负荷21.4%的再热负荷,总的空调负荷变小,必定影响空调效果。遗漏再热负荷必然遗漏空气处理中的等湿加热过程,所以设备选型时就不会选择加热设备。分析图1中各状态参数和空气处理过程可以发现以下问题:a)该工程选用表冷器为8排的组合式空调器,冷水温度7e,空调器进口空气状态参数为tO,hO,dO,出口空气状态参数为tSc,dSc,hSc,空气处理过程为OySc,室内空气状态由N点移向Nc,hNc>hN,dNc>dN,相对湿度UNc接近90%,空气中含有较大的潜热(hNc-hN=14.5kJ/kg)和较大的余湿(dNc-dN=5.7g/kg),商品易发霉,食品易变质,空气不清新。温度虽不高,但并不能令人感到凉爽。b)该地另一同类工程,选用蒸发器排数为4排的冷风机,冷风机进出口空气温差为7~8e,空气处理过程为OySd,送风状态参数为tSd,hSd,dSd,室内空气状态由N点移向Nd,室内环境更不能令人满意。2 地下商场的空调措施地下商场的空调措施是建立在对其负荷进行科学计算和对h-d图的综合分析基础上的。主要有以下几个措施。2.1 选择合适的空调设备由图1可知,该空气处理过程要求空调机入口#46#设计参考 暖通空调HV&AC 2004年第34卷第2期

参数tO=30e,hO=73.3kJ/kg;出口参数tL=9e,hL=26.4kJ/kg。其温差$t=21e,焓差$h=46.9kJ/kg,是大温差和大焓差空调,而且伴随较大的再热负荷。这是地下商场的特点决定的,选用一般的空调设备无法达到设计要求,目前多数工程选用调温除湿空调机或水冷机组加组合式空调器作为地下商场的空调设备。2.1.1 调温除湿空调机组a)可以根据空气处理温差(焓差)来选定机组蒸发器,蒸发器的管排数与温差(或焓差)一般有如下关系(标准大气压下,室内温度为27e,相对湿度为60%,迎面风速为2~2.5m/s,直通管管径为9.8mm,铝串片间距为4mm时的数据):4排7~8e($h=12.6kJ/kg),6排9~10e($h=15.9kJ/kg),8排10~11e($h=17.2kJ/kg),10排11~12e($h=18.8kJ/kg),12排12~13($h=23.0kJ/kg),16排15~17e($h=35.6kJ/kg)。可见增加表冷器的排数,可以增加机组进出口空气的温差和焓差,它是解决地下商场空调系统大温差要求的重要途径之一。管排数超过8排时采用两组串联(对空气流程而言)的方式,制冷剂直接蒸发,冷却效果好,其工作原理和空气处理过程见图2。却水量来调节机组出风温度使其等于tS,tS的变化范围在tSc~tSd之间。这样做的优点是利用制冷剂的冷凝放热调节出风温度,不需要外加热源,节能效果十分明显。c)除湿性能优越是这种机组的另一大优点。地下商场不仅有人员散湿,还有围护结构散湿和人为散湿及用水设备散湿,一般比地上商场湿负荷大,而且通风死角多,结构严密。设计时应针对这些特点选用除湿性能好的设备。d)该机组比冷水机组加组合空调器空调方式结构紧凑、占地面积小,初投资少,制冷效率高。所以调温除湿空调机组是地下商场空调系统的首选设备。2.1.2 水冷机组加组合式空调器冷水机组提供7e的冷水给组合式空调器。这种系统的设计要点有两个:a)要并联两组表冷器(对冷水而言是并联,对空气而言是串联),以便解决大焓差问题。b)设加热段以实现空气的等湿加热过程。这种机组出风参数不易调节、占地面积大、初投资高、效率低,运行费用高,工程中应用较少。2.2 增大换气次数地下商场热湿负荷较大,一般都有再热负荷,用常规的送风温差法计算送风量、选择空调器不能保证室内空气参数达到设计要求。所以笔者用换气次数法来确定送风量。南京某地下商场夏季人流密度为1人/m2,新风量为15m3/(人#h)时,余热量为687.5kJ/m2。用换气次数法进行计算的结果见图3和表1。由图3和表1分析可知增大换气图2 调温除湿空调机组工作原理和空气处理过程图图3 换气次数与焓差b)利用制冷剂在风冷冷凝器中冷凝放热,将空气再加热到S状态点,靠调节水冷冷凝器的冷次数可缩小表冷器进出口温差$t(或焓差$h)。目前在实际工程中换气次数从5h-1到20 暖通空调HV&AC 2004年第34卷第2期 设计参考#47#表1 不同换气次数下的计算结果换气次数/h-15

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1530余热$Q/(kJ/m2)687.5687.5687.5687.5687.5687.5687.5687.5687.5687.5687.5室内空气焓hN/(kJ/kg)55.555.555.555.555.555.555.555.555.555.555.5送风状态焓$h=hN-hShS/(kJ/kg)/(kJ/kg)17.323.731.636.439.641.943.644.946.047.949.138.231.823.919.115.913.611.910.69.57.66.4混合状态焓hO/(kJ/kg)91.081.777.772.670.368.266.665.464.462.261.4表冷器出口焓hL/(kJ/kg)-2.9

9.020.927.030.532.735.136.437.539.641.2焓差(hO-hL)/温差(tO-tL)/(kJ/kg)e93.972.757.045.639.835.531.529.026.922.620.241.033.424.621.318.216.615.114.413.712.411.6h-1都有[2]。实践证明采用8h-1以下换气次数的地下商场空调效果多数较差。虽然增大换气次数可以解决地下商场空调系统大焓差(温差)问题,但是换气次数不能太大,否则送风管道会占据太多有效空间,并且能耗也大,不够经济。所以在设计中将换气次数控制在10~15h-1,并辅以合理的运行调节,能得到良好的空调效果。2.3 改善气流组织,提高通风效率目前地下商场多为厅式布局,气流组织只能布置成上送、上回方式,而且采用的是近乎平送流形的散流器,回风口常布置在送风口附近,极易发生气流短路,使以全室空气为稀释和冷却对象的送风气流相当一部分从人的工作区上部很快排走,减少了呼吸区的新风量和工作区的空气掺混与扰动,这样难以达到稀释有害物以及消除余热余湿的目的。这是目前工程中通风空调效果不佳的另一重要原因。建议顶棚高度大于3m的大厅,尽量采用直片式散流器,使送风气流能有效地进入工作区,并能有0.3~0.5m/s流速。尽量避免采用平送流形的散流器,尤其是回、排风口附近的送风口要有一定的送风速度,以防短路。回、排风口有引导厅内气流流向的作用,所以回风口适当集中到边缘或有害物较为集中的部位是必要的,有的工程满天星式地布置风口,在上送风的情况下,对提高通风效率也是不利的。3 提高空调系统运行管理水平,充分发挥空调效果为了创造舒适的室内环境,除了在设计上把关外,在机组的运行管理上也要严格要求。空调操作工应先培训,后上岗,懂得最简单的调节原理。针对这点下面谈两个有关问题。3.1 空气参数的控制地下商场空调属于一般性公共场所舒适性空调,规范要求其室内空气参数:温度tn[28e,相对湿度U[75%,空调新风量15m3/(人#h)。实际工程设计时一般温度tn取25e或26e;相对湿度U取60%或65%,新风量取20m3/(人#h)或15m3/(人#h)。一般只要设计合理,管理适当,这个参数是可以保证的。当最热天来临时,可以适当关小新风阀,新风量取下限。另外在人流量减少时调整新风量,也可以减少新风负荷。一般人们对温度的升高或降低比较敏感,而对相对湿度升降的敏感性要差些,相对湿度变化5%和温度改变1e的敏感程度大致相当[3]。但是湿度不能太高,75%是界限,大于75%物品易发霉。夏季高峰负荷时,温湿度分别为:tn=26e,U=70%;或tn=27e,U=65%或tn=28e,U=60%都是人们宜于接受的,这三个状态的空气焓值相同。3.2 天天通风换气每天商场开业前1h应对商场进行置换通风,把前一天用过的空气用新风置换出去,然后再转入空调运行。参考文献1 赵桂荣,马葆华.对本溪站前地下商场空调设计有关问题的探讨.见:中国土木工程学会防护工程学会人防工程与地下空间委员会论文集.19952 陈自强.赖元雄.南方大厦洞天商场通风空调技术总结.人防工程,1986(1)3 闫斌.舒适性空调室内设计参数的优化.暖通空调,1999,29(1)