基于商場空調(diào)實際運行能耗確定空調(diào)基本設計參數(shù)

1、基于商場空調(diào)實際運行能耗確定空調(diào)基本設計參數(shù)南華大學 劉源全深國投商用置業(yè)有限公司 龍雄燕南華大學 蔣新波 張杰 【摘 要】 通過對某公司在全國13個城市建立的購物中心空調(diào)項目的運行數(shù)據(jù)進行實測，對比了各項目的單位空調(diào)面積安裝冷負荷指標和實際運行冷負荷指標。根據(jù)項目的商業(yè)特點，確定合理的統(tǒng)一的空調(diào)基本設計參數(shù)。對已建商場降低空調(diào)運營成本、降低新建商場空調(diào)工程投資提供指導。【關(guān)鍵詞】 商場空調(diào) 運行能耗 冷負荷 空調(diào)基本設計參數(shù)Determine the basic design parameters of air-conditioned by the actual air conditioni

2、ng energy consumption of commercial buildings By Yuanquan Liu, Xiongyan Long, Xinbo Jiang and Jie ZhangAbstract : There are differences between the installation cooling load indicators and actual operating cooling load indicators, through measuring operating data of 13 Shopping Mallss air-conditioni

3、ng projects which were set up in 13 cities by a company. According to the projects business characteristics, determine a basic design parameters of air-conditioning. That will provide guidance to reduce operating costs of Shopping malls having been built and reduce investment in new projects to air-

4、conditioned shopping malls.Keywords: air-conditioned shopping malls, energy consumption, cooling load ,the basic design parameters of air-conditioned.University of South China, Hengyang, China劉源全，女，1966年11月生， 本科，副教授421001湖南省衡陽市常勝西路28號（0734 ）8282312Email：liuyuanquan1123 72009年度湖南省大學生研究性學習和創(chuàng)新性實驗計劃項目（編

5、號：CXSY-SY-09012）、湖南省教育廳科研項目（編號：08C750）和湖南省高校產(chǎn)業(yè)化培育項目（編號：09CY012）1. 前 言建筑節(jié)能評價的標準是什么？傳統(tǒng)意義上講項目中引進和推廣多少項先進節(jié)能技術(shù)、使用了多少比例的可再生能源和系統(tǒng)具備了很高的能源利用效率的建筑是節(jié)能的建筑。然而，盲目地堆砌節(jié)能技術(shù)，其結(jié)果是實際能源消耗的上漲，可再生能源的利用一定要考慮多次轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)造成的損失大和效率低，建筑能耗不僅與能源利用效率有關(guān)、還與建筑運行模式、使用者行為模式和建筑提供的室內(nèi)物理參數(shù)有關(guān)1。用能耗數(shù)據(jù)說話，以能耗數(shù)據(jù)為標尺，是貫穿于建筑的規(guī)劃、設計、工程驗收、運行管理及節(jié)能改造全過程中引導建

6、筑節(jié)能工作的惟一評價的標準。本文正是基于這樣一種節(jié)能的理念，實測同類型商場多個空調(diào)項目的實際運行能耗，合理確定空調(diào)基本參數(shù)，達到節(jié)能的目的，獲取經(jīng)濟效益。2. 商場負荷特點由于現(xiàn)化建筑功能日益齊全和多樣化，其能耗也十分可觀，空調(diào)系統(tǒng)的能耗占整個建筑物能耗的60%70%。降低空調(diào)系統(tǒng)的能耗可從優(yōu)化節(jié)能的建筑設計、對空調(diào)負荷進行準確計算、設計和配置最佳的空調(diào)系統(tǒng)且對空調(diào)系統(tǒng)的運行優(yōu)化控制三方面著手，空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化配置和控制取決于空調(diào)負荷的準確計算和分析2?？諝庹{(diào)節(jié)區(qū)得熱量包括以下8項：通過圍護結(jié)構(gòu)傳入的熱量、通過外窗進入的太陽輻射熱量、人體散熱量、照明散熱量、設備和器具及其他內(nèi)部熱源的散熱量、食品或

7、物料的散熱量、滲透空氣帶入的熱量、伴隨各種散濕過程產(chǎn)生的潛熱量3。商業(yè)建筑空調(diào)負荷由人體負荷、照明負荷、新風負荷、圍護結(jié)構(gòu)負荷和設備負荷五部分組成，以廣東和上海兩個商場的空調(diào)負荷計算例子表明所占比例最大的一般為人體、照明和新風等三項負荷，分析計算過程，可以發(fā)現(xiàn)影響負荷的主要因素有室內(nèi)設計參數(shù)、客流密度、新風量等參數(shù)。室內(nèi)設計參數(shù)的選取對空調(diào)負荷的影響比較大，室內(nèi)干球溫度降低1(室內(nèi)相對濕度降低5%)，新風負荷將升高7%10%，總冷負荷將增加3%4%，按最高設計標準計算的總冷負荷比按最低設計標準計算的空調(diào)總冷負荷增加27%。4 12。3. 商業(yè)建筑一般室內(nèi)空調(diào)設計參數(shù)舒適性空調(diào)室內(nèi)設計參數(shù)見下表

8、13表1 舒適性空調(diào)室內(nèi)設計參數(shù)參數(shù)冬季夏季溫度（）18242228風速（m/s）0203相對濕度（%）30604065換氣次數(shù)（次/小時）不小于5最小新風量（m3/ h人）8商場建筑由于人體負荷是主要的負荷之一，夏季相對濕度會超高，上限值可達70%80%，商場建筑夏季室內(nèi)設計溫度宜取24265。商場新風量的取值標準至今是國際上一個尚無定論的課題，根據(jù)國際上近年的研究和國內(nèi)調(diào)查結(jié)果，商場新風量的標準根據(jù)商場不同的級別新風量的取值范圍1020 m3/ h人6 。商場空調(diào)負荷中，人體負荷是主要的負荷之一，人口密集的大城市和人口較少的中小城市，商場的客流密度有很大差別，大城市的大中型商場客流量一般為

9、0.71.2人m2，處于繁華區(qū)的特大型商場最大可達為1.5人m2，而中小城市商場只有0.20.7人m2，由于現(xiàn)代化的大中型商場數(shù)量增多，客流密度必然有所降低，由于我國人口稠密，客流密度的減小也難以達到發(fā)達國家水平5。不同類型房間人均占有的使用面積，商場建筑為34 m2人，折算客流密度0.250.33人m26。商場空調(diào)負荷中照明功率一般商店12w/，高檔商店19w/，電器設備功率一般商店和高檔商店均按13w/6。商業(yè)建筑與其它建筑具有不同的特點，商業(yè)建筑空調(diào)室內(nèi)設計參數(shù)見表2。表2 商業(yè)建筑空調(diào)室內(nèi)設計參數(shù)參數(shù)冬季夏季干球溫度（）18232426風速（m/s）0.150.30.250.5相對濕度

10、（%）30405575換氣次數(shù)（次/小時）79最小新風量（m3/ h人）10204. 某公司購物中心空調(diào)項目安裝指標和實際運行指標對比某公司購物中心為了了解本公司所開設商場的實際空調(diào)運行成本，委托本公司技術(shù)人員對所轄的十三個空調(diào)項目的實際運行能耗進行實測和分析，以便找到本公司節(jié)能降耗的途徑。表3是根據(jù)實測負荷給出的統(tǒng)計表。表3 2009年某公司經(jīng)營的13個購物中心項目空調(diào)冷水機組負荷統(tǒng)計表序號項目所在地商場名稱空調(diào)面積（m2）主機配備情況（kW）安裝指標（W/m2）最高使用量（kW）運行指標（W/m2）主機最大使用率(%)備注1重慶購物中心21000（影院7500）24622235393918

11、880設有影院主力店16200211022602025125482蕪湖購物中心2500024622200224014745.5四層未營業(yè)，實際使用空調(diào)面積15200 m2主力店15000175922359676427.53濰坊購物中心220002462222512698125.8四層未營業(yè)，實際使用空調(diào)面積15750 m2主力店1500017592235150910142.94漳州購物中心1850019342210135013034.9四層未營業(yè)，實際使用空調(diào)面積10375 m2主力店140001407220011508240.95南昌購物中心22200（影院5200）211021055124

12、0175810333.3設有影院，未開業(yè)主力店15500175922251582102456泉州購物中心1650019342235168410243.5主力店1500017592235140794407綿陽購物中心19800246227031284142812325.4五、六層未營業(yè)，實際使用空調(diào)面積11600m2主力店158001759222312487935.58茂名購物中心152001934225513508934.9主力店140001758225011508232.79南海購物中心2400024622205369215475主力店1450017592240174012049.510成都

13、購物中心350003517214071240324914438.5四層未營業(yè)，實際使用空調(diào)面積22500m2主力店1650021102255164910039.111深圳購物中心80000(其中辦公樓36490)4220421101105522641055115550實際使用空調(diào)面積68000 m2主力店2200024622224351716071.412惠陽購物中心1573517592224175911250主力店150001759223517591175013佛山購物中心4563026384231184610545.5實際使用空調(diào)面積17586 m2主力店15000175922351759

14、11749.8說明：該公司每個購物中心（Shopping Mall）均以某國際知名零售商開設的超市作為主力店，分設兩套獨立的空調(diào)系統(tǒng)。某公司購物中心空調(diào)安裝負荷及最高運行負荷對比曲線見圖1圖1 某公司購物中心空調(diào)安裝指標及運行指標對比某公司購物中心內(nèi)主力店空調(diào)安裝負荷及最高運行負荷對比曲線見圖2圖2 某公司購物中心內(nèi)主力店空調(diào)安裝指標及運行指標對比5. 某公司購物中心空調(diào)冷負荷分析5.1 購物中心冷負荷數(shù)據(jù)分析購物中心單位空調(diào)面積安裝冷負荷指標為：200284W/ m2，平均單位空調(diào)面積安裝冷負荷指標為：238W/m2，最高安裝冷負荷指標（綿陽項目）為最低安裝冷負荷指標（蕪湖項目）的1.42倍

15、。購物中心單位空調(diào)面積運行冷負荷指標為：81188W/m2，運行負荷最低的為濰坊項目（81W/ m2），運行負荷最高的為重慶項目（188W/m2）；重慶及南海兩項目在最高冷負荷時，均為兩臺冷水機組同時運行且每臺冷水機組均能在較高的效率下運行（重慶項目運行負荷率為80，南海項目運行負荷率為75），該兩項目的相關(guān)數(shù)據(jù)可作為確定室內(nèi)設計參數(shù)和冷水機組選型一個重要參考數(shù)據(jù)。重慶項目內(nèi)設置有影院，影院與購物中心合用冷水機組（未設置一臺小容量的冷水機組與影院的冷負荷及運行相適應），導致單位空調(diào)面積運行冷負荷指標偏高（188W/ m2）。南海項目的商業(yè)布局比較具有代表性（餐飲商戶與購物中心的面積比為26，公

16、共區(qū)域與購物中心的面積比為30 ），其安裝冷負荷指標為205W/ m2 ，運行冷負荷指標為154W/ m2。考慮到商業(yè)布局未來的變化與調(diào)整，可考慮以南海項目的數(shù)據(jù)為基礎并考慮20富余系數(shù)，做為購物中心冷負荷安裝的控制性指標（160200 W /m2，最終以設計院的計算數(shù)據(jù)為準），該數(shù)據(jù)比目前的平均單位空調(diào)面積安裝冷負荷指標降低25左右。5.2 購物中心內(nèi)主力店冷負荷數(shù)據(jù)分析主力店單位空調(diào)面積安裝冷負荷指標為：200260W/m2，平均單位空調(diào)面積安裝冷負荷指標為：235W/ m2，最高安裝冷負荷指標（重慶項目）為最低安裝冷負荷指標（漳州項目）的1.3倍。主力店單位空調(diào)面積運行冷負荷指標為：64

17、160W/ m2，運行負荷最低的為蕪湖項目（64W/ m2），運行負荷最高的為深圳項目（160W/ m2），其次為重慶項目（125W/ m2）；考慮到主力店內(nèi)的空調(diào)冷負荷特點（因主力店一般設置在二三層或地下室、靠外墻區(qū)域一般為庫房等非空調(diào)房間且無外窗，其圍護結(jié)構(gòu)的冷負荷較小且比較穩(wěn)定），建議以重慶項目（深圳項目由于人流量非常大，不具代表性）的數(shù)據(jù)為基礎并考慮20富余系數(shù)，做為主力店的冷負荷安裝的控制指標（160 W/ m2左右，最終以設計院的計算數(shù)據(jù)為準），該數(shù)據(jù)比目前的平均單位空調(diào)面積安裝冷負荷指標降低30左右。6. 安裝指標和運行指標差異大的原因分析6.1、選擇的機組供應的空調(diào)面積大于實際

18、機組運行時的實際空調(diào)面積，如蕪湖、濰坊、漳州、南昌、綿陽、成都、深圳、佛山購物中心項目。6.2、 測試的十三個項目，跨越了我國三個氣候分區(qū)。夏熱冬冷地區(qū)有重慶、蕪湖、南昌、綿陽、成都；夏熱冬暖地區(qū)有漳州、泉州、茂名、南海、深圳、惠陽、佛山；寒冷地區(qū)有濰坊6。各個地區(qū)的室外氣象條件不一樣，應形成安裝負荷指標的差異。由于室外參數(shù)變化只對新風負荷、建筑負荷有影響，從 4 12 可知建筑負荷在總負荷中所占比例較小，其變化對總負荷的影響甚小，因此只考慮新風負荷的變化對空調(diào)總冷負荷的影響。在其他設計條件不變的前提下，室外氣象參數(shù)的上升將增加空調(diào)負荷。然而從統(tǒng)計的十三個項目由設計確定的安裝負荷指標，未反映這

19、種差異，十三個項目普遍存在設計負荷過大，造成投資浪費的形象。6.3、客流量等參數(shù)的選用不合理，直接導致人員冷負荷及新風冷負荷增加?？土髅芏热≈翟鰷p10%，商場空調(diào)總負荷將增減8%左右；商場新風負荷的空調(diào)總負荷中所占比例較大，一般超過了30%，但目前新風量的取值規(guī)定最高標準值為最低標準值的25倍。設計計算時要同時兼顧衛(wèi)生要求和節(jié)能方面，選取合適的新風量 12。6.4、物業(yè)管理方面也是造成空調(diào)運行負荷降低原因。物業(yè)單位從節(jié)省運行費用的角度出發(fā)，實際運行時往往將新風閥開得較小，導致新風量達不到設計風量，實際運行負荷降低。7. 基于商場運行能耗確定的商場空調(diào)基本設計參數(shù)根據(jù)購物中心和主力店的實際運行情

20、況，考慮商場空調(diào)設計客流量和新風量的確定是主導作用之一，根據(jù)本公司商業(yè)布局的特點，忽略不同地區(qū)引起空調(diào)負荷的差異，依照商場運行維護人員提議空調(diào)系統(tǒng)的基本設計參數(shù)確定如下，作為本公司所轄商業(yè)網(wǎng)點設計和運行參考的標桿。7.1 單位空調(diào)面積內(nèi)的人員密度賣場、庫房等平均值：0.3人/ m2餐飲類商戶：0.5人/ m2（含廚房面積）零售、百貨類（精品店）：0.2人/ m2公共區(qū)域：0.3人/ m27.2 新風量標準空調(diào)新風量標準： 20m3/ h人7.3 燈光及設備發(fā)熱量指標賣場、庫房等平均值：20W/ m2餐飲類商戶：40W/ m2（含食物冷負荷）商場零售、百貨類（精品店）：30W/ m2（含商品二次

21、照明冷負荷）商場公共區(qū)域：30W/ m27.4 購物中心及其主力店室內(nèi)空調(diào)設計參數(shù)表4為基于商場實際冷負荷運行指標確定的空調(diào)室內(nèi)設計參數(shù)表4 購物中心室內(nèi)空調(diào)設計參數(shù)參數(shù)冬季夏季干球溫度（）18202426風速（m/s）按規(guī)范按規(guī)范相對濕度（%）30604065換氣次數(shù)（次/小時）58最小新風量（m3/ h人）207.5 購物中心單位空調(diào)面積冷負荷指標復核（以南海項目為基準）人員冷負荷：Q1=26%*0.5*134+（30%*0.3+44%*0.2）*181=50W/ m2新風冷負荷：Q2=（26%*0.5+30%*0.3+44%*0.2）*20*1.2*10.2=75W/ m2燈光及設備冷負

22、荷：Q3=26%*40+30%*20+44%*30=30 W/ m2圍護結(jié)構(gòu)冷負荷：Q4=30 W/ m2單位空調(diào)面積冷負荷指標：Q=Q1+Q2+Q3+Q4=185 W/ m2該數(shù)據(jù)人員負荷占27%，新風負荷占40.6%，燈光及設備冷負荷占16.2%，圍護結(jié)構(gòu)冷負荷占16.2%,基本與購物中心的運行數(shù)據(jù)相符，并有15的富余系數(shù)。7.6 主力店單位空調(diào)面積冷負荷指標復核（以重慶項目為基準）人員冷負荷：Q1=0.3*181=55W/ m2新風冷負荷：Q2=0.3*20*1.2*10.2=74 W/ m2燈光及設備冷負荷：Q3=20 W/ m2圍護結(jié)構(gòu)冷負荷：Q4=10 W/ m2單位空調(diào)面積冷負荷

23、指標：Q=Q1+Q2+Q3+Q4=160 W/ m2該數(shù)據(jù)人員負荷占34.4%，新風負荷占46.3%，燈光及設備冷負荷占12.5%，圍護結(jié)構(gòu)冷負荷占6.85%，基本與沃爾瑪商場的運行數(shù)據(jù)相符，并有20的富余系數(shù)。8 基于商業(yè)建筑實際運行能耗確定商場空調(diào)基本設計參數(shù)的意義通過本文上述數(shù)據(jù)分析與復核，可得出如下結(jié)論：購物中心內(nèi)的空調(diào)新風負荷均占其空調(diào)總負荷的40以上，合理確定商場內(nèi)的空調(diào)新風量對冷水機組的選型及節(jié)能起著非常關(guān)鍵的作用。購物中心基于運行實際情況確定的商場人員密度、燈光及設備發(fā)熱量的指標等空調(diào)基本設計參數(shù)的取值是合理、可行的，且考慮了一定的富余系數(shù)，該空調(diào)基本設計參數(shù)可以作為設計單位選擇冷水機組選型的依據(jù)。購物中心單位空調(diào)面積冷負荷安裝指標宜取180W/m2左右（最終以設計的計算結(jié)果為準，但不宜大于200 W/ m2）。主力店（超市）單位空調(diào)面積冷負荷安裝指標宜取160W/m2左右（最終以設計的計算結(jié)果為準，但不宜大于180 W/ m2）。商場建筑中空調(diào)系統(tǒng)是用電大戶，人員、新風量、照明及設備發(fā)熱等空調(diào)基本設計參數(shù)取值是否恰當，將直接影響空