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筑博设计股份有限公司
摘要：本文从竖向变风量空调系统形式、特点和控制方式等几方面简单介绍笔者参与的南宁华润一期购物中心项目中庭空调系统设计。
关键词：竖向变风量；变风量阀；定风量阀；变频；
0 引言
随着改革开放及经济建设的发展，我国兴建了大量的商业建筑，大型百货商业的数量也与日俱增，这些大型百货多采用的中央空调系统。早期建设的百货商场大部分存在空调冷量不足，能耗过大，空气品质差等情况。近年来随着大商业空调设计经验积累，商业空调设计及技术更趋于完善，但还是存在整体能耗太大的情况。下面笔者结合自己所参与设计的南宁华润一期购物中心项目具体分析中庭竖向变风量空调系统。
1 中庭送风形式
传统中庭空调系统的形式，有全空气系统、空气—水系统，现对各种方式特点分析：
（1）空气—水系统。此系统的常见方式为风机盘管+新风系统或者吊顶风柜+新风系统。此系统灵活性强，可分区独立控制，可随商场中庭的功能、布局的改变而灵活调整末端布置，有较强的适应性。而且不需要机房面积，增加租赁空间。但是此系统的新风量是按最小新风量来设计，空气的品质和舒适度，会受到很大的限制，且过渡季节，无法尽可能多的利用室外天然冷源，空调系统需要主机运行来维持，全年的能耗高。水管数量比较多，受到施工水平的限制，容易发生漏水。末端设备繁多，盘管电气线路多，维修量大。
（2）全空气系统，对于大型商场来讲，只要商场空间足够（一般比空气-水系统需要高200～300的空间），全空气系统是常用也是较佳的选择。此系统换气次数大，舒适性高，而且在过渡季节，可以不开启主机和水泵等设备，全新风系统运行，特别是在南方夏热冬冷地区，秋冬季节都可以全新风运行，节能效果非常显著。
目前国内大中型商场中，绝大多数采用的是全空气系统（定风量或变风量）.定风量系统的优点是初投资少且系统简单，缺点是在绝大多数时间内，室内负荷低于设计值时，风量不能随之变化，因而节能性差。变风量系统初投资大，但节能效果大大优于定风量系统。
2 中庭变风量系统设计
2.1本项目商业建筑中庭由地下一层至地上六层，地下一层建筑高度高度为6.5米，地上中庭总建筑高度为37.2米。地下中庭总建筑面积约为4500平方米；地上中庭总建筑面积约为18500平方米。由于受到消防规范限制，建筑专业把中庭分成地上和地下两个防火分区，空调系统按照不同防火分区中庭也相应设置两套不同形式。地下中庭单独在本层设置定风量空调系统。地上中庭设置竖向变风量空调系统。本文章主要研究地上竖向变风量空调系统。
2.2本项目中庭系统如下图所示：
本项目竖向变风量空调系统与定风量空调系统主要有以下几个不同地方：
（1）空调机组集中放置在裙房屋面，通过送、回风管井送至各层中庭区域。
（2）每层空调送风支管均设置一个变风量阀，回风支管均设置一个定风量阀。
（3）屋顶空调机组均采用变频控制方式。
2.3本项目竖向变风量空调系统优点
2.3.1空调系统节能效果显著
（1）空调机组采用自动变新风量系统。在过渡季节和冬天，当室外空气焓值小于商场内空气时候，可以通过新风管和回风管上的电动风阀，自动改变新风和回风比例，甚至可以达到使用全新风满足室内空调要求，不需要主机和水泵运行，省下大量的空调电费。在空调季节，当商场人员较少的时候，可以减少新风量的取入，减少新风能耗。
（2）每层空调送风支管设置变风量阀，阀门可根据所负责楼层的负荷变化，自动调节阀门的开度。屋顶风机根据各个变风量阀门的开度情况，自动调节风机的总送风量，减少风机的能耗。变风量与定风量空调系统的能耗对比分析，变风量系统节能率达到29%以上[1]。
2.3.2空调机组集中放置在裙房屋面，维护管理方便。更可以取消每层空调机房，增加商业的面积，给甲方创造更大的价值。
2.3.3空调系统有效克服中庭上热下冷现象。
现在很多商场设计成中庭挖空通高，两边设计一个个的百货商铺，会使公共区间和商铺的各自空间，形成两个相对独立的空间。中空部分由于空气的自重由高向低流动，出现上热下冷现象。
本项目靠近屋面的五、六层中庭空调风管风速取4米/秒左右，當靠近屋面的楼层某些时刻室内出现冷负荷比较大，设计空调送风量无法使室内温湿度参数达到设计值的时候，就把五、六层送风支管上的变风量阀开度加大，同时把一、二层送风支管上的变风量阀开度减小，使五、六层的中庭室内温湿度参数达到设计值，一、二层不足的冷负荷就由中庭中空部分空气的自重由高向低流动自然补充。
3 商场中庭变风量空调系统控制方式
本项目中庭竖向变风量空调系统控制方式主要有以下几个特点：
（1）每层回风口上均设置一个温度传感器。用以控制送风管上变风量阀门的开度，回风温度低于设定温度时，变风量阀门关小，反之开大。
（2）空调机组新风阀门的开度采用模糊控制方式。物管人员根据商场各个时段人流量不同，制定一个新风阀门开度表，由物管人员每天手动控制方式。
（3）空调机组变频控制方式。每层的变风量阀开度信号反馈回空调机组控制器，控制器接收到阀门开度信号后与设计时阀门开度情况作对比，自动调节空调机组的频率，改变整个系统送风量。
4、结束语、
项目在2012年9月份已经竣工开业，中庭空调系统经过1年多时间的运行，空调效果比较好，基本能达到预期的设计效果，甲方比较满意。但同时发现有几个不足之处：（1）商业中庭顶层变风量阀全开某些时刻温度比较高，达不到设计温度。改进办法：屋顶天窗增加电动遮阳百叶等外遮阳方式，减少太阳直接辐射得热量。（2）屋顶风管保温材料采用普通橡塑保温，经常日晒雨淋，保温材料腐蚀和老化比较严重。改进办法：保温材料采用铝箔橡塑保温，可以有效防止腐蚀和老化。
通过以上几点对项目过程中的总结，希望对以后类似项目的设计有一定的借鉴。
参考文献：
[1]赵加宁.商场建筑的冷负荷特点及变风量空调系统的应用[J].流体机械，2002-30-10
[2]陆耀庆.实用供热空调设计手册第二版[M].北京：中国建筑工业出版社，2008
[3]住房和城乡建设部工程质量安全监管司，中国建筑标准设计研究院.全国民用建筑工程设计技术措施暖通空调.动力2009版[M].北京：中国计划出版社，2009
[4]中国人民共和国住房和城乡建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.民用建筑供暖通风与空气调节设计规范[M].北京：中国建筑工业出版社，2012
摘要：本文从竖向变风量空调系统形式、特点和控制方式等几方面简单介绍笔者参与的南宁华润一期购物中心项目中庭空调系统设计。
关键词：竖向变风量；变风量阀；定风量阀；变频；
0 引言
随着改革开放及经济建设的发展，我国兴建了大量的商业建筑，大型百货商业的数量也与日俱增，这些大型百货多采用的中央空调系统。早期建设的百货商场大部分存在空调冷量不足，能耗过大，空气品质差等情况。近年来随着大商业空调设计经验积累，商业空调设计及技术更趋于完善，但还是存在整体能耗太大的情况。下面笔者结合自己所参与设计的南宁华润一期购物中心项目具体分析中庭竖向变风量空调系统。
1 中庭送风形式
传统中庭空调系统的形式，有全空气系统、空气—水系统，现对各种方式特点分析：
（1）空气—水系统。此系统的常见方式为风机盘管+新风系统或者吊顶风柜+新风系统。此系统灵活性强，可分区独立控制，可随商场中庭的功能、布局的改变而灵活调整末端布置，有较强的适应性。而且不需要机房面积，增加租赁空间。但是此系统的新风量是按最小新风量来设计，空气的品质和舒适度，会受到很大的限制，且过渡季节，无法尽可能多的利用室外天然冷源，空调系统需要主机运行来维持，全年的能耗高。水管数量比较多，受到施工水平的限制，容易发生漏水。末端设备繁多，盘管电气线路多，维修量大。
（2）全空气系统，对于大型商场来讲，只要商场空间足够（一般比空气-水系统需要高200～300的空间），全空气系统是常用也是较佳的选择。此系统换气次数大，舒适性高，而且在过渡季节，可以不开启主机和水泵等设备，全新风系统运行，特别是在南方夏热冬冷地区，秋冬季节都可以全新风运行，节能效果非常显著。
目前国内大中型商场中，绝大多数采用的是全空气系统（定风量或变风量）.定风量系统的优点是初投资少且系统简单，缺点是在绝大多数时间内，室内负荷低于设计值时，风量不能随之变化，因而节能性差。变风量系统初投资大，但节能效果大大优于定风量系统。
2 中庭变风量系统设计
2.1本项目商业建筑中庭由地下一层至地上六层，地下一层建筑高度高度为6.5米，地上中庭总建筑高度为37.2米。地下中庭总建筑面积约为4500平方米；地上中庭总建筑面积约为18500平方米。由于受到消防规范限制，建筑专业把中庭分成地上和地下两个防火分区，空调系统按照不同防火分区中庭也相应设置两套不同形式。地下中庭单独在本层设置定风量空调系统。地上中庭设置竖向变风量空调系统。本文章主要研究地上竖向变风量空调系统。
2.2本项目中庭系统如下图所示：
本项目竖向变风量空调系统与定风量空调系统主要有以下几个不同地方：
（1）空调机组集中放置在裙房屋面，通过送、回风管井送至各层中庭区域。
（2）每层空调送风支管均设置一个变风量阀，回风支管均设置一个定风量阀。
（3）屋顶空调机组均采用变频控制方式。
2.3本项目竖向变风量空调系统优点
2.3.1空调系统节能效果显著
（1）空调机组采用自动变新风量系统。在过渡季节和冬天，当室外空气焓值小于商场内空气时候，可以通过新风管和回风管上的电动风阀，自动改变新风和回风比例，甚至可以达到使用全新风满足室内空调要求，不需要主机和水泵运行，省下大量的空调电费。在空调季节，当商场人员较少的时候，可以减少新风量的取入，减少新风能耗。
（2）每层空调送风支管设置变风量阀，阀门可根据所负责楼层的负荷变化，自动调节阀门的开度。屋顶风机根据各个变风量阀门的开度情况，自动调节风机的总送风量，减少风机的能耗。变风量与定风量空调系统的能耗对比分析，变风量系统节能率达到29%以上[1]。
2.3.2空调机组集中放置在裙房屋面，维护管理方便。更可以取消每层空调机房，增加商业的面积，给甲方创造更大的价值。
2.3.3空调系统有效克服中庭上热下冷现象。
现在很多商场设计成中庭挖空通高，两边设计一个个的百货商铺，会使公共区间和商铺的各自空间，形成两个相对独立的空间。中空部分由于空气的自重由高向低流动，出现上热下冷现象。
本项目靠近屋面的五、六层中庭空调风管风速取4米/秒左右，當靠近屋面的楼层某些时刻室内出现冷负荷比较大，设计空调送风量无法使室内温湿度参数达到设计值的时候，就把五、六层送风支管上的变风量阀开度加大，同时把一、二层送风支管上的变风量阀开度减小，使五、六层的中庭室内温湿度参数达到设计值，一、二层不足的冷负荷就由中庭中空部分空气的自重由高向低流动自然补充。
3 商场中庭变风量空调系统控制方式
本项目中庭竖向变风量空调系统控制方式主要有以下几个特点：
（1）每层回风口上均设置一个温度传感器。用以控制送风管上变风量阀门的开度，回风温度低于设定温度时，变风量阀门关小，反之开大。
（2）空调机组新风阀门的开度采用模糊控制方式。物管人员根据商场各个时段人流量不同，制定一个新风阀门开度表，由物管人员每天手动控制方式。
（3）空调机组变频控制方式。每层的变风量阀开度信号反馈回空调机组控制器，控制器接收到阀门开度信号后与设计时阀门开度情况作对比，自动调节空调机组的频率，改变整个系统送风量。
4、结束语、
项目在2012年9月份已经竣工开业，中庭空调系统经过1年多时间的运行，空调效果比较好，基本能达到预期的设计效果，甲方比较满意。但同时发现有几个不足之处：（1）商业中庭顶层变风量阀全开某些时刻温度比较高，达不到设计温度。改进办法：屋顶天窗增加电动遮阳百叶等外遮阳方式，减少太阳直接辐射得热量。（2）屋顶风管保温材料采用普通橡塑保温，经常日晒雨淋，保温材料腐蚀和老化比较严重。改进办法：保温材料采用铝箔橡塑保温，可以有效防止腐蚀和老化。
通过以上几点对项目过程中的总结，希望对以后类似项目的设计有一定的借鉴。
参考文献：
[1]赵加宁.商场建筑的冷负荷特点及变风量空调系统的应用[J].流体机械，2002-30-10
[2]陆耀庆.实用供热空调设计手册第二版[M].北京：中国建筑工业出版社，2008
[3]住房和城乡建设部工程质量安全监管司，中国建筑标准设计研究院.全国民用建筑工程设计技术措施暖通空调.动力2009版[M].北京：中国计划出版社，2009
[4]中国人民共和国住房和城乡建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.民用建筑供暖通风与空气调节设计规范[M].北京：中国建筑工业出版社，2012