深圳某大型倉儲會員制超市暖通空調系統設計分析

張 燕 （中國航空國際建設投資有限公司深圳分公司，廣東 深圳 518000）

近年來，隨著大型倉儲會員制超市的走紅，不少實體零售商超開始往倉儲會員制超市轉型，國內倉儲會員制超市迎來井噴態勢[1]。暖通空調系統作為商業建筑中的耗能大戶，在我國“2030 年前實現碳達峰，2060 年前實現碳中和”目標的推動下對其進行節能設計具有重要意義。

本文將從滿足使用方需求的角度，以節能設計為基礎，對深圳某倉儲會員制超市的暖通空調系統設計特點進行總結，為今后同類項目的設計及優化提供參考。

1 項目概況

設計項目位于廣東省深圳市前海合作區，占地面積約2.7萬m2，總建筑面積約6.2 萬m2，功能區域主要包括倉儲會員制超市、外租商業區、車庫和配套用房等。項目地下共1 層，主要包括制冷機房、消防水泵房和生活水泵房；地上共3層，其中1層南側和2層為倉儲會員制超市，1 層夾層北側區域為外租商業區，1層北側、3 層和屋面為車庫區；其余區域主要為設備用房和公共配套用房。

2 空調系統

廣東省深圳市位于我國華南地區，屬亞熱帶季風氣候，熱工分區為夏熱冬暖B 區。根據《民用建筑熱工設計規范》（GB 50176-2016）[2]，夏熱冬暖B 區的設計要求為“應滿足隔熱設計要求，可不考慮保溫設計，強調自然通風、遮陽設計”，結合《民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范》（GB 50736-2012）[3]和使用方需求，該項目未設置供暖系統，僅進行空調系統設計?？照{形式采用集中式空調系統，主要由冷源系統、輸配系統及末端系統組成。

圖1 冷源系統原理圖

2.1 冷源系統

超市的空調冷負荷與室外氣候條件、室內人員數量息息相關。曹婷[4]對南京某超市的客流量進行了研究，結果表明超市在工作日的客流量約為雙休日的80%，最大人員密度約為雙休日的50%，客流量高峰時間二者亦存在明顯差異。

采用負荷計算軟件對該項目空調區域的夏季逐時冷負荷進行計算，得出夏季最大冷負荷時刻的總冷負荷為3625kW?？紤]到夏季空調冷負荷的逐時變化，為實現設備按時、按需調節，節約能源，項目選擇配置了2 臺1934kW的變頻離心式冷水機組，冷水機組滿足《建筑節能與可再生能源利用通用規范》（GB 55015-2021）[5]中對冷機性能系數（COP）和綜合部分負荷性能系數（IPLV）的要求。結合使用方需求，冷水機組不考慮設置備用。

2.2 輸配系統

該項目輸配系統包括冷凍水系統、冷卻水系統和冷凝水系統，其中冷凝水系統由給排水專業負責設計，暖通專業僅預留管道接口。

冷凍水系統是將冷水機組制備的低溫冷凍水通過冷凍水供水管輸送至末端空氣處理設備，與室內空氣完成熱交換后再通過冷凍水回水管回到冷水機組進入下一次循環。冷凍水循環系統主要包含冷水機組、冷凍水泵、末端空氣處理設備、管道及附件等，其中冷凍水泵為該循環的運行提供動力。為減少初投資、節約能源，同時滿足《公共建筑節能設計標準》（GB 50189-2015）[6]中對空調冷水系統耗電輸冷比（ECR-a）的要求，該項目將制冷機房設置在地塊東側偏中間位置的地下一層，冷凍水系統采用一次泵變流量、閉式循環雙管制、異程式系統，設計供回水溫度為7/12℃。根據冷水機組選型結果和使用方職責清單，該項目在制冷機房內設置了3臺流量為370m3/h 的變頻式冷凍水泵(兩用一備)。為防止空調冷凍水系統中的水倒空、汽化，項目設置膨脹水箱進行定壓，同時對進入膨脹水箱的自來水進行軟化處理以滿足冷凍水的補水需求，膨脹水箱設置于屋面并高出系統最高點1.5m以上。

設置冷卻水系統的目的是為了將冷凍水系統從空調區域內吸取的熱量和消耗的功率釋放到環境中去[7]。該項目采用機械通風冷卻塔循環系統，包含的主要設備有冷水機組、冷卻水泵、冷卻塔、管道及附件等。根據冷水機組選型結果和使用方職責清單，該項目在制冷機房內設置了3 臺流量為440m3/h 的變頻式冷卻水泵(兩用一備)，在屋面設置了3 臺流量為350m3/h 的變頻式冷卻塔，冷卻水設計供回水溫度為32/37℃。

冷水機組、冷卻水泵和冷卻塔的設備選型滿足《公共建筑節能設計標準》（GB 50189-2015）[6]中對空調系統電冷源綜合制冷性能系數（SCOP）的要求。

2.3 末端系統

根據使用方需求，超市賣場區域采用一次回風全空氣空調系統，變風量運行，機組選用落地式空調處理機組。由負荷計算結果和室內氣流組織狀況，該項目超市區域共設置14 臺送風量為30000 m3/h 的變頻組合式空調機組，其中超市一層2 臺、超市二層12 臺。變頻組合式空調機組的功能段包括混合段、板式初效過濾段、電子空氣凈化器段、盤管段和風機段。同時，該項目在建筑屋面設置14 臺24000m3/h 的排風風機，用于過渡季采用全新風運行時的空調排風。

超市區域內的辦公區、衛生間等小空間采用了風機盤管或吊頂式風柜加獨立新風系統，新風由室外引入吊頂式新風機組，經處理后送入服務區域。

2.4 控制系統

該項目冷源、輸配系統及末端設備均采用變頻控制技術。

冷機采用變頻離心式冷水機組，設置機組群控方式，采用冷量來控制冷水機組及其對應的水泵、冷卻塔的運行臺數，控制系統與冷水機組自帶的控制單元建立通信連接。變頻冷凍水泵根據使用區域空調負荷的變化調節冷凍水流量，分集水器之間設壓差旁通裝置；變頻冷卻水泵根據空調負荷變化控制冷卻水流量，冷卻水供回水管間設電動旁通調節閥；變頻冷卻塔根據冷卻水回水溫度控制風機轉速。

組合式空調機組采用變風量機組，新風管和回風管設置電動比例積分調節閥控制新風、回風比例。該項目在空調季采用最小新風量運行，過渡季則按全新風運行，另外機組回風管設置了CO2濃度探測器，用于調節空調季的新風量。機組冷凍水回水管上設置了電動比例積分調節閥，由房間溫度或回風溫度控制通過盤管的水量。

3 通風及防排煙系統

3.1 防煙系統

該項目樓梯間包括封閉樓梯間和敞開樓梯間。按照《建筑防煙排煙系統技術標準》（GB 51251-2017）[8]和《建筑設計防火規范》（GB 50016-2014）（2018年版）[9]，封閉樓梯間采用自然通風系統，在最高位置設置了面積不小于1.0m2的可開啟外窗或開口。當其建筑高度大于10m 時，在樓梯間的外墻上每5 層內設置總面積不小于2.0m2的可開啟外窗或開口，且布置間隔不大于3 層；敞開樓梯間無需設置防煙設施。

3.2 排煙系統

該項目超市區域為高大空間，1 層層高為9.3m，主要功能包括分揀區、后勤辦公和中轉倉庫，其中后勤辦公為房中房，層高3m；2 層層高為9.0m，主要功能為超市賣場。按照《建筑防煙排煙系統技術標準》（GB 51251-2017）[8]對設置排煙系統的場所進行防煙分區劃分，采用擋煙垂壁或隔墻進行分隔，各防煙分區最大允許面積及長邊最大允許長度滿足相關規范要求。

超市一層采用機械排煙、自然補風系統，二層采用機械排煙、機械補風系統，一、二層排煙系統豎向共用，排煙風機設置于屋面排煙機房內，一層采用疏散外門進行自然補風，二層設置消防補風機進行機械補風，消防補風機設置于超市二層，與空調機組共用機房。

根據防煙分區排煙量和單個排煙口的最大允許排煙量計算，高大空間每個防煙分區設置兩臺74000m3/h的排煙風機和12 個排煙口，設置一臺74000m3/h的補風風機和1 個補風口，補風口設置在儲煙倉下沿以下，且距排煙口的水平距離不小于5m。

3.3 通風系統

后勤辦公區、復印機區域設置機械排風、自然補風系統；垃圾房設置機械排風、自然補風系統（一用一備）；充電間采用氣體滅火，設置氣體滅火災后排風系統，災后排風系統與平時排風系統合用，自然補風，排風風機采用防爆風機；衛生間設置機械排風、自然補風系統。

4 管線綜合

該項目為倉儲會員制超市，因貨架擺放需求，業主對建筑凈空高度要求較高，施工方需保證項目完工后的燈底及管線底凈高不低于7.15m。但設計院出圖成果為CAD 二維施工圖，這種方式不能很好的體現出各類管線的豎向位置及項目完工后的建筑凈空高度，因此為滿足業主方使用需求和指導施工，設計人員對超市賣場區域進行了機電管線綜合應用。

超市賣場區域不設置吊頂，建筑一層層高9.3m，二層層高9.0m，賣場內的機電管線主要有給排水管、消火栓管、噴淋管、排煙風管、空調送回風管、空調水管、強弱電線槽及通訊管線。其中暖通管線所占空間最大，對建筑凈高影響最多，為滿足使用需求，設計人員在方案階段對空調風管主管和排煙風管主管位置進行了間隔布置，要求空調風管主管和排煙風管主管在水平上無交叉及重疊，當任一風管支管與其他風管主管交叉時，將交叉位置布置在梁空內，并將支管進行翻彎處理。將給排水、消火栓、噴淋主管和強弱電主線槽與暖通風管主管平行布置，避免重疊安裝。

通過對超市賣場區域進行機電管線綜合應用，項目完工后的管線底凈高可控制在7.15m 以上，能夠滿足業主方的使用需求。

5 結語

該項目為倉儲會員制超市，為達到節能減排的目的，空調設備均采用了變頻控制技術，為后期的節能運行創造了必要條件。