1项目概况佛山某商业综合体坐落于广东省佛山市南海区金融高新区中央大街以南，属于夏热冬暖地区，建筑面积约116 635 m2，建筑高度为123.5 m，属于一类高层建筑。负1至负3层为汽车库，负1层设有超市库房、商业和设备房；负1至地上7层为商业区（5至7层为小商业区）；塔楼5至9层为商业区，地上11至21层为办公用房，地上23至27层为酒店，其中10层和22层为避难层。2空调设计2.1冷热源方案分析根据建筑图与负荷计算，商业综合体各区域负荷分布如表1所示。因为不考虑冬季供暖，超市、商业（1~4层）办公无热负荷数据。针对本项目空调系统的使用特点，以商业、办公、酒店分别独立设置空调为原则，每个区域分别考虑冷热源比选方案。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.10.003.T001表1商业综合体各区域负荷分布空调区域空调面积/m2冷负荷/kW热负荷/kW超市3 200838.4—商业（1~4层）24 7666 925.0—办公12 8042 901.3—酒店5 6261 012.24 620.02.2商业、超市空调系统设计对于夏热冬暖地区，商业空调系统优选水冷机组。商场在各个时间段的空调需求差异较大且区域冷负荷需求差异较大[1]。建筑总负荷在10%~100%范围时，采用N大一小或N大两小配置，定频机组与变频机组组合的方式，机组运行效率较高[2]。对于高能效冷水机组的选型，其换热器越大，蒸发器、冷凝器阻力越低[3]。商业、超市可考虑分设水冷中央空调方案与合设水冷中央空调方案。商业、超市分设空调系统时，超市选用两台制冷量415 kW变频螺杆式冷水机组，总制冷量为830 kW，冷水机组及水泵设于负1层制冷机房；商业选用一台制冷量2 461 kW定频、一台制冷量2 461 kW变频和一台制冷量1 231 kW变频离心式冷水机组，总制冷量为6 153 kW，可实现独立运行及维修管理，实现商业、超市价值利益的最大化。商业、超市合设空调系统时，选用一台制冷量2 813 kW定频、一台制冷量2 813 kW变频和一台制冷量1 406 kW变频离心式冷水机组，总制冷量为7 032 kW。该方案在一定限度上避免了重复设置独立的制冷机房、控制室等增加建筑物的使用面积的问题[4]。超市营业时间为9：00~22：00，商场营业时间为10：00~22：00。商业、超市分设系统可独立控制及计费，方便管理；可分步投资，超市系统可由运营单位自主安装。因此，采用商业、超市分设水冷中央空调方案。塔楼5至9层商业采用多联机空调系统，总制冷量为2 075 kW，室外机设于10层避难层。商场、超市空调水系统采用设计温度为7 ℃/12 ℃的供回水系统，设计温度为32 ℃/37 ℃的冷却水系统，采用一次泵末端变流量两管制系统。空调风系统中超市、大堂等大空间采用全空气处理机组，过渡季节实现全新风运行。商业区域采用风机盘管或吊顶式空气处理机组。2.3办公、酒店空调系统设计塔楼11至21层为办公室，工作时间为8：30~17：30。冷热源方案一为水冷多联机，方案二为风冷多联机。水冷多联机每两个房间设一套25.2 kW多联机，承担室内负荷，每层共设8套；另外每层设两套45 kW多联机承担新风负荷，总制冷量为3 207.6 kW。多联制冷主机设于新风机房，设3台循环水量300 m3/h闭式冷却塔及3台流量300 m3/h、扬程20 m H2O的冷却水泵，放置在塔楼屋面。风冷多联机每层设两套101.5 kW多联室外机承担室内负荷，另外每层设两套45 kW多联室外机，承担新风机负荷，总制冷量为3 223 kW。室外机设于10层、22层避难层。塔楼23至27层酒店24 h运营。冷热源方案一为风冷热泵模块机组，方案二为风冷多联机。方案一采用8台制冷量130 kW、制热量142 kW风冷热泵模块机组，总制冷量为1 040 kW，总制热量为1 136 kW；设4台流量45 m3/h、扬程24 m H2O冷冻水泵，放置在塔楼屋面。方案二每层设两套73.5 kW多联机承担室内负荷，设两套45 kW多联机承担新风负荷，总制冷量为1 040 kW，总制热量为1 136 kW。室外机放置于屋面。各方案主机设备运行耗电量按10%~100%不同负荷率出现时间统计，年运行负荷比率为：100%的负荷情况占10%；75%的负荷情况占50%；50%的负荷情况占30%；25%的负荷情况占10%。供冷期180 d，供热期按90 d，空调同时使用率80%，电费1.0元/kWh[5]。对办公楼、酒店的两种方案分别进行经济分析，结果如表2、表3所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.10.003.T002表2办公空调方案经济分析结果项目方案一：水冷多联机方案二：风冷多联机室内外机水泵、冷却塔及其他设备室内外机合计711.5580.6初投资542.367.0469.0年运行费74.115.3107.8年维修费12.83.8万元10.3969/j.issn.1004-7948.2023.10.003.T003表3酒店空调方案经济分析结果项目方案一：风冷热泵模块机组方案二：风冷多联机主机、风机盘管水泵及其他设备室内外机合计207.5255.5初投资126.411.0196.0年运行费58.06.557.7年维修费5.61.8万元由表2可知，水冷多联机的初投资高于风冷多联机，但运行维修费用低。方案一需设水源侧冷却塔和循环水系统，循环水源需充足、清洁且需要定期清洗水过滤器，从而增加了运行成本。方案二系统可以兼顾夏季供冷及冬季供暖，智能控制程度高，总投资较低。因此，办公推荐使用风冷多联机。由表3可知，风冷热泵的初投资低于风冷多联机，但运行维修费用高。多联机室外机采用压缩机变频调节且室内侧采用直接蒸发式，部分负荷时综合能效系数IPLV值较高，使用更省电。多联机空调系统的季节能效比随时间的变化相对较小。风冷热泵机组部分负荷时，系统调节性较差，系统综合能效与智能控制程度较低[6]。因此，酒店推荐使用多联机空调系统。塔楼办公及酒店区域采用风管式或四面出风式多联室内机。3通风与防烟排烟系统设计3.1通风系统设计汽车库、超市库房设平时通风兼消防排烟系统，制冷机房设平时通风兼事故后通风系统，通风量按规范换气次数设计。配电房等设平时通风兼气体灭火器后排风系统。电梯机房、水泵房均设机械通风系统，垃圾房设独立带除异味装置的排风系统。裙楼预留餐饮功能的商铺按照换气次数预留土建竖井，竖井内设不锈钢风管。3.2防烟排烟系统设计首层大堂、入口中庭和5~7层小商业单体均采用可开启外窗自然排烟。裙楼其余商业、走道或回廊及中庭均设机械排烟设施，每层商业外墙均设固定窗。塔楼办公用房及内走道采用机械排烟、自然补风，排烟风机风量按规范规定选取。风机置于夹层机房内、避难层或屋面机房内。各防烟楼梯间、独立前室、合用前室、消防电梯前室均分别设机械加压送风系统。避难层均设置机械加压送风系统，并在外墙设可开启外窗。风机置于夹层机房内、避难层或屋面机房内。4空调系统自动控制及节能设计4.1空调系统自动控制机房群控系统是对整个制冷机房系统内的制冷主机、冷却塔、水泵、空调末端等机电设备进行监测和控制的智能化系统集成，能够自动判断末端负荷的变化，自动控制设备的启停、加减运行台数，实现制冷机房的自动化高效运行[7]。采用能效模拟软件和高效机房能源管理系统，模拟项目全年冷负荷，实现机房24 h无间断监管，机房运行情况实时反馈，实时检测制冷机房的能效值，监测主机COP值以及冷冻水泵、冷却水泵冷却塔等设备的输配效率值，及时发现低效情况，进而调节参数，提高系统的运行能效。4.2节能设计优化冷却塔选型与设计。冷却塔尽可能靠近机房放置，缩短冷却水管的长度，有助于降低冷却水泵扬程；同时尽可能选用扬程小的冷却塔。冷却塔风机采用变频运行，增大换热面积，采用变流量喷洒技术和不对称型布孔方式实现均匀布水，进一步提高填料层和水接触面积，有利于降低冷却塔进出水温度。优化空调水系统设备选型，减少水系统输送能耗。选用效率大于80%的高效双吸水泵，电机能效等级满足二级及以上，多台水泵并联时，考虑流量的衰减一般附加5%~10%的裕量。冷冻水泵、冷却水泵采用综合变频控制技术，调节各水泵变频器的输出频率，控制水泵的转速[8]。空调系统处于部分负荷时冷冻水泵依据供回水温度变频调速运行，大幅度减少空调系统输送能耗。采用变频技术的节能率越高，投资回收期越短[9]。选择定频机组与变频机组组合的方式，可以提升空调系统的运行效率。在冷负荷较小的情况下，空调系统可以采用变频冷水机组作为主要冷源，依据实际情况动态调整空调运行功率，通过合理控制策略使机组高效区尽可能覆盖全工况，满足项目在不同总负荷工况条件下的持续高效运行，减少不必要的能耗[10]。优化空调水系统管网设计，减少水系统输送能耗。选用低水阻空调末端、低阻力阀件，避免重复设置阀，对每个环路进行水力平衡校核，空调水系统比摩阻控制在100~300 Pa/m；尽量缩小最不利环路长度。冷水机组冷凝器采用胶球自动在线清洗装置，清除水垢有利于减轻冷水机组运行阻力。空调回水管上电动比例积分阀接入自控系统，避免部分负荷时出现“大流量、小温差”现象[11]。空调风系统末端的设计根据功能区进行合理布置。通过室内温湿度模块传感器监测参数，调节送风温度、水阀开度及风机频率；吊柜、风机盘管易实现分区控制，末端装置可独立启停的主要功能区比例达90%以上[12]。在过渡季节，大空间全空气处理机组控制器可根据室内外焓差自动调节新回风比例，以达到节能效果。设备选型时选用高效冷水机组，名义工况的参数值高于《公共建筑节能设计标准》和《绿色建筑评价标准》要求，按绿建要求，制冷性能系数比现行国家标准规定值提高一定幅度。选用高效节能的通风空调设备，地下车库设一氧化碳检测装置，与排风设备联动，根据检测值启闭通风系统。5运用BIM技术BIM技术在通风空调设计中发挥重要作用，应用于制冷机房、空调水系统的设计以及建造、运维中。常规建设过程中建筑主体施工完成后再进行设备和管线安装，在实际安装时出现管线排布混乱等问题，增加管道阻力，造成能源浪费。因此，通过BIM技术优化管线布置、节省机房空间、优化管线设计、降低系统阻力、统筹设备优化选型、提高设备、管线与附件的集成度对降低水系统的输送能耗至关重要。通过管路精细化设计，如适当放大管径、采取斜三通替代正三通，水泵和主机连接采用135°弯头代替90°弯头，控制空调水管的主管尽量在同一高度，减少上下翻弯头；将风管、桥架等其余机电管线结合在一起，利用Navisworks进行机电碰撞检查，合理避让管线，设置足够的安装空间，为后续数字化施工与运维提供保障，提高施工安装效率和机房建设质量及效率。6结语针对不同类型的项目，从空调系统节能及可靠性的角度出发，全面分析各业态分布和运营时间，合理地设置不同的冷热源系统和空调末端系统，从而降低初投资以及空调系统运行、维护等费用。在系统设计中，采取相关节能措施和节能设备，对系统管网进行精细化计算和设计，通过自动控制系统对其进行有效控制，实现系统的高效运行，提高能效。