關鍵詞： 大中型商場 空調系統 過渡季節 全新風運行
1 引言
近年來，隨著我國國民經濟的發展，人民生活水平的提高，老百姓購買力增強，新建了不少大中型商業建築，特別是繁華地區商場比較擁擠。為了給顧客營造壹個舒適的購物環境，在大中型商場內普遍配置了中央空調設施。但是很多空調系統不能滿足要求，有些商場為了使室內環境舒適需要付出很大的能耗代價。目前對於大中型商場普遍認為使用吊頂式空調機系統或組合式空調機組的全空氣系統，大連現有大中型商場二十余家，其中八家采用吊頂式空調機系統，十多家采用組合式空調機組的全空氣系統。本文通過對某采用組合式空調機組的全空氣系統的商場進行調查研究，分析大中型商場采用何種空調系統形式更加合理。
2 商場負荷特點
商場空調屬於舒適性空調，設置的目的是為顧客創造壹個舒適的購物環境，為營業員提供良好的工作環境並有利於商品的儲存。商場負荷的主要特點是：大中型商場有較大的內區，人員多，人員結構復雜，人員負荷和新風負荷占冷負荷的大部分，而建築圍護結構負荷所占比例很小。為保證商場的采光和廣告效應，商場使用的各種照明設備較多且發熱值高(如投射燈、鹵素燈等)，導致照明負荷很大。冬季外區由於圍護結構負荷的存在導致熱負荷較大，而內區由於受建築圍護結構的影響較小，而人員負荷和照明負荷不變使其熱負荷很小，甚至有可能是冷負荷。過渡季節室外溫度低於室內溫度，這個時期不存在圍護結構冷負荷，送新風可以降低商場內的溫度。
3 商場空調方式的選擇
商業建築空調系統的選擇與其規模大小，建築的平面結構和功能分區有關，小型商場壹般采用分體式空調機組，通常大中型商場有三種空調方式：風機盤管加新風系統；吊頂式空調機系統；組合式空調機組的全空氣系統。
3.1 風機盤管加新風系統
風機盤管加新風系統節省使用面積，但是新風量有限，對於大中型商場，很難利用室外新風進行通風換氣，不利於過渡季節的節能。回風是由懸掛在吊頂內的風機盤管回風箱處的過濾器過濾，過濾器極易堵塞，清洗工作量既大又很麻煩，特別是在夏季，如果過濾網清洗不及時，將導致回風量減少，凝結水增加，排水不暢，滴水盤處溢水，這種潮濕的條件是病菌滋生的最好環境，也有可能造成其它的病菌和病毒的聚集和滋長，給管理帶來麻煩和不必要的損失。受安裝空間限制，風機盤管的維修和保養不便。不適合用於大型商場。
3.2 吊頂式空調機系統
吊頂式空調機系統是近幾年發展起來的壹種空調系統，可以省去機房面積，降低建築層高，節約風管。吊頂式空調機組安裝在使用空間吊頂內，機組噪聲不僅通過風口傳出，而且直接輻射出來，所以噪聲問題是吊頂式空調機組的壹大問題。其次，供回水管多，並且水管安裝在吊頂內，增加了漏滴水。新風量有限也是吊頂式空調機組的壹大缺點，由於梁下風管、水管等各種管道很多，限制了新風管道，所以吊頂式空調機系統只在外區有有限的新風。
3.3 組合式空調機組的全空氣系統
組合式空調機組的全空氣系統具有處理熱濕負荷能力較大；過渡季節可實現全新風運行；水管少，減少漏滴水現象；冬季可通過新回風比例的調節來調節送風溫度，解決冬季內區溫度過高的問題；能達到較高的潔凈度；運行管理及維修方便的優點。這些優點使其適合於大中型商場。但由於其機房占地面積過大，風道斷面尺寸大，所占空間大，導致壹些開發商不願意采用這種系統形式。
綜合考慮三種系統形式的優缺點，對於有較大內區的大中型商場，采用組合式空調機組的全空氣系統比較好。既可以解決內區冬季過熱的問題，又可以在過渡季節大量利用新風，不但改善了室內環境，還可以降低大中型商場空調運行費用。
4 實例分析
五壹假期是商場客流量較大的壹個時期，又是過渡季節春季，筆者在這期間針對大連市某商場做了實測調查研究，來說明大連地區大中型商場適宜采用組合式空調機組的全空氣系統，在過渡季節可實現全新風運行。
4.1 工程概況
該商場位於大連市的黃金地段二七廣場，於2004年建成，建築面積達5萬平方米。***有地下三層，地上五層，層高5.1米。地下三層作為冷凍機房；地下二層壹部分作為車庫，其余部分作為商場；地下壹層及地上五層均為商場。
空調系統總的冷負荷120W/㎡，總的熱負荷100 W/㎡。采用組合式空調機組的全空氣系統，每層有4個空調機房。空調系統冷熱源：夏季采用2臺3000kW離心式冷水機組，冬季采用2臺2500kW汽水換熱器。設計新風量15m3/（h.人）。
4.2 測試方法
選取5月2日和5月3日兩天進行測試，兩天均為晴天，5月2日室外氣溫19.8℃，5月3日室外氣溫20℃，並且商場客流量比較恒定。4F層5月2日11：30開全部的4臺空調機組，5月3日10：30開全部的4臺空調機組，11：30關閉。5F層兩日均在11：30開餐飲區的兩臺空調機組。均未開冷水機組，全新風運行。（商場內有2部自動扶梯，由於熱壓作用熱空氣上升，加之考慮節省運行費用，商場只開了最上面兩層的空調機組，由於商場運行條件的限制，5F層的空調機組不能關閉，否則商場溫度會過高，使商場無法正常營業）。
測試***分溫度測試和二氧化碳濃度測試兩部分。選取商場溫度最高的4F層和頂層5F層進行測試，每層取該層溫度相對較高的5個測溫點，測距地面1.5米左右的溫度。采用清華同方研發中心電子產品基地生產的型號為RHLOG-T-H的智能溫濕度自記儀，每隔5分鐘記錄兩天10：00到15：30兩層的溫度。另外每層在內區取5個測試點分別在11：00、13：30和15：00測試二氧化碳濃度。使用的儀器是德國TESTO公司生產的型號為Testo 445的多功能測量儀。
通過測試說明全空氣系統在過渡季節不開冷水機組全新風運行可以滿足負荷要求，使商場內的溫度達到要求。並且全新風運行時商場內的空氣品質比僅滿足規範規定的新風量運行時好，可以很好的改善商場內的空氣品質。
4.3 測試結果
4.3.1 溫度測試結果
每半個小時的溫度求壹個平均值作為該層該時段內的溫度，兩天10：00到15：30的溫度情況如圖1、圖2所示。
由圖1看出10：00到10：30這個時段裏兩日的溫度幾乎相同，因為10：30以前兩天均未開空調機組。在5月2日11：30之前4F層溫度呈上升趨勢，11：30溫度開始下降，並且以後保持下降的趨勢。5月3日11：30之前4F層溫度呈下降趨勢，11：30以後溫度逐漸上升。兩天11：30以後溫度的下降與上升是因為分別在當天的11：30分打開和關閉了4F層的4臺空調機組所致。10：30到12：00這期間5月3日的溫度低於5月2日的溫度，因為在5月3日10：30至11：30開了該層的空調機組，而5月2日沒有開。12：00以後5月2日的4F層溫度低於5月3日4F層溫度，並且溫差逐漸增大。開空調機組時商場溫度控制在26℃上下，而不開空調機組時商場溫度達到28.6℃，最大溫差為2.1 ℃。
由圖2可得5月2日和3日兩天5F層的空調機組均開了所以兩天的溫度趨勢差不多，但是由於5F層只開了兩臺空調機組，不能滿足負荷的要求，所以溫度有上升的趨勢。
4.3.2 二氧化碳濃度測試結果
分別取11：00、13：30和15：00三個時刻每層每個時刻5個測試點的平均值作為該層該時刻的CO2濃度，如圖3、圖4所示。
圖3 4F層CO2濃度對比圖 圖4 5F層CO2濃度對比圖
由圖3看出5月2日開始二氧化碳濃度很高，但打開空調機組後濃度下降，並且比較恒定，而5月3日開始時二氧化碳濃度較低，空調機組關閉後濃度上升。 5月1日15：30開4F和5F層的空調機組，16：40關閉；5月2日11：30開4F和5F層的空調機，17：05關閉，5月3日10：30開4F層的空調機，11：30關閉4F層的空調機組。5月2日比5月1日的通風換氣時間長，並且在3日早上10：30開了4F層的空調機組，所以3日11點4F層的二氧化碳濃度小於2日的二氧化碳濃度。
5F層兩天均開了兩臺空調機組，由圖3和圖4對比看出5F層二氧化碳濃度變化趨勢與4F層相仿，這是因為5F層受到了4F層的影響。
4.3.3 空調系統費用
整個商場在春季（4--5月份）正常運行時全新風運行，不開冷水機組。每天運行18臺每臺功率為18.5kW的組合式空調機組2小時，6臺功率為25kW的排風機4小時，按電價0.87元/小時（以下的費用計算均按此值計算）計算，春季運行費用為66,085元。秋季（9--10月份）也是全新風運行。每天運行6臺每臺功率為15kW的空調機組2小時，6臺每臺功率25kW排風機4小時，秋季運行費用為：40,716元。商場采用全空氣系統在過渡季節總的運行費用為106,801元。
如果在春秋季節不是全新風運行就要加開冷水機組，根據該商場的設計需要加開1臺功率為530kW的離心式制冷機，在春季運行55%左右，秋季運行70%左右，每天運行2小時，與其配套的有1臺功率為75kW的冷卻水泵，1臺功率為75kW的冷凍水泵，1臺功率為1.5kW的系統補水泵，並且冷卻水塔配有6個功率為7.5kW的風機。商場在過渡季節不采用全新風運行的運行費用為216,839元。
表1 運行費用對比表 過渡季節全新風運行的運行費用（元）
過渡季節不采用全新風運行的運行費用（元）兩種運行費用差值（元）106,801216,839110,038
4.4 結果分析
大連地區春季室外溫度在20℃左右時，全空氣系統送新風可以降低室內溫度。春季顧客的衣著量要比夏季厚壹些，所以此時的溫度應比夏季的設計溫度低壹些，4F層不開空調機組時的28.6℃已超過了夏季的設計溫度，遠遠偏離了人體舒適區範圍。5F層兩天均開了空調機組但由於只開了部分空調機組，5F層的溫度還是上升，並沒有像4F層有效的控制了溫度。開空調機組時剛好使商場內環境控制在舒適區邊緣，既可以給顧客創造壹個較好的購物環境，又可以達到節能的目的。
不開空調機組商場內區存在嚴重的新風不足問題。吊頂式空調機系統和風機盤管加新風系統由於梁下風管、水管等各種管道很多，限制了新風管道，所以只在外區有有限的新風，其內區的空氣品質與全空氣系統不送新風時的情況相似。從二氧化碳濃度對比圖看出，空調機組全新風運行時商場內的二氧化碳濃度明顯下降，商場的空氣品質明顯好轉。全新風運行的5月2日在開空調機組後二氧化碳濃度維持在600ppm—700ppm之間，並沒有因為營業了壹個時段，商場內客流量增加，二氧化碳濃度隨之增加，反而比剛剛開業時的851ppm低。可見對於提高商場的空氣品質采用全空氣系統比采用吊頂式空調機系統要好很多。該商場只開了4F層和5F層的部分空調機組，如果商場每層的空調機組都開，商場的溫度可以控制的更低壹些，空氣品質還會有所提高。這壹結論同樣適用於和春季氣候相似的秋季
全空氣系統在過渡季節全新風運行，由空調機組送入商場內的均是室外的新鮮空氣，高效率的稀釋商場內汙濁的空氣。其總的送風量和吊頂式空調機系統壹樣，不會增加空調機組這部分的運行費用。
商場空調系統在過渡季節全新風運行時使商場的溫度和空氣品質均控制在壹個良好的範圍內，但是為了達到這壹舒適的環境並沒有付出能源浪費的代價。通過計算得出，春秋兩季全空氣系統全新風運行比非全新風運行壹年節省運行費用11萬元多。如果采用吊頂式空調機系統其在過渡季節的運行費用和全空氣系統在過渡季節不采用全新風運行時差不多。在冬季全空系統可以內外區送風參數不同，各樓層送風參數不同，內區送風溫度可以比外區送風溫度低壹些，頂層送風溫度可以比底層送風溫度低壹些，送到內區和頂層的空氣新風比例可以加大，這樣既解決了商場大內區和頂層冬季溫度過高的問題，又降低了熱負荷，節省運行費用。所以雖然全空氣系統占用建築面積，但其運行費用比吊頂式空調機系統節約很多。
5 結論
5.1 在過渡季節可實現全新風運行控制室內的溫度和空氣品質。
5.2 組合式空調機組的全空氣系統新風和回風的比例調節比較靈活，可以隨時根據要求調解新風量，來滿足商場舒適性的要求，提高商場空氣品質，對於解決目前壹些客流量較大的大中型商場空氣品質較差的問題是壹個較好的辦法。
5.3 在冬季可以分層，分區送風，通過送風參數的不同來調節商場的溫度，減小商場內的溫差，使顧客在商場不會出現冷熱不均的感覺。
綜上所述，大連地區大中型商場采用組合式空調機組的全空氣系統比較合理。目前，能源短缺，對於空調系統這壹能源消耗大戶節約能源是至關重要的。全空氣系統在合理的運行情況之下，商場環境好，節省運行費用，同時還節約了能源。經過調查研究筆者推薦大中型商場在條件允許的情況下應盡量采用組合式空調機組的全空氣空調系統，外區和門市房等部位可以考慮采用風機盤管系統或吊頂式空調機系統。
參考文獻：
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