基于商场空调实际运行能耗确定空调基本设计参数

1、基于商场空调实际运行能耗确定空调基本设计参数南华大学 刘源全深国投商用置业有限公司 龙雄燕南华大学 蒋新波 张杰 【摘 要】 通过对某公司在全国13个城市建立的购物中心空调项目的运行数据进行实测，对比了各项目的单位空调面积安装冷负荷指标和实际运行冷负荷指标。根据项目的商业特点，确定合理的统一的空调基本设计参数。对已建商场降低空调运营成本、降低新建商场空调工程投资提供指导。【关键词】 商场空调 运行能耗 冷负荷 空调基本设计参数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刘源全，女，1966年11月生， 本科，副教授421001湖南省衡阳市常胜西路28号（0734 ）8282312Email：liuyuanquan1123 72009年度湖南省大学生研究性学习和创新性实验计划项目（编

5、号：CXSY-SY-09012）、湖南省教育厅科研项目（编号：08C750）和湖南省高校产业化培育项目（编号：09CY012）1. 前 言建筑节能评价的标准是什么？传统意义上讲项目中引进和推广多少项先进节能技术、使用了多少比例的可再生能源和系统具备了很高的能源利用效率的建筑是节能的建筑。然而，盲目地堆砌节能技术，其结果是实际能源消耗的上涨，可再生能源的利用一定要考虑多次转换环节造成的损失大和效率低，建筑能耗不仅与能源利用效率有关、还与建筑运行模式、使用者行为模式和建筑提供的室内物理参数有关1。用能耗数据说话，以能耗数据为标尺，是贯穿于建筑的规划、设计、工程验收、运行管理及节能改造全过程中引导建

6、筑节能工作的惟一评价的标准。本文正是基于这样一种节能的理念，实测同类型商场多个空调项目的实际运行能耗，合理确定空调基本参数，达到节能的目的，获取经济效益。2. 商场负荷特点由于现化建筑功能日益齐全和多样化，其能耗也十分可观，空调系统的能耗占整个建筑物能耗的60%70%。降低空调系统的能耗可从优化节能的建筑设计、对空调负荷进行准确计算、设计和配置最佳的空调系统且对空调系统的运行优化控制三方面着手，空调系统优化配置和控制取决于空调负荷的准确计算和分析2。空气调节区得热量包括以下8项：通过围护结构传入的热量、通过外窗进入的太阳辐射热量、人体散热量、照明散热量、设备和器具及其他内部热源的散热量、食品或

7、物料的散热量、渗透空气带入的热量、伴随各种散湿过程产生的潜热量3。商业建筑空调负荷由人体负荷、照明负荷、新风负荷、围护结构负荷和设备负荷五部分组成，以广东和上海两个商场的空调负荷计算例子表明所占比例最大的一般为人体、照明和新风等三项负荷，分析计算过程，可以发现影响负荷的主要因素有室内设计参数、客流密度、新风量等参数。室内设计参数的选取对空调负荷的影响比较大，室内干球温度降低1(室内相对湿度降低5%)，新风负荷将升高7%10%，总冷负荷将增加3%4%，按最高设计标准计算的总冷负荷比按最低设计标准计算的空调总冷负荷增加27%。4 12。3. 商业建筑一般室内空调设计参数舒适性空调室内设计参数见下表

8、13表1 舒适性空调室内设计参数参数冬季夏季温度（）18242228风速（m/s）0203相对湿度（%）30604065换气次数（次/小时）不小于5最小新风量（m3/ h人）8商场建筑由于人体负荷是主要的负荷之一，夏季相对湿度会超高，上限值可达70%80%，商场建筑夏季室内设计温度宜取24265。商场新风量的取值标准至今是国际上一个尚无定论的课题，根据国际上近年的研究和国内调查结果，商场新风量的标准根据商场不同的级别新风量的取值范围1020 m3/ h人6 。商场空调负荷中，人体负荷是主要的负荷之一，人口密集的大城市和人口较少的中小城市，商场的客流密度有很大差别，大城市的大中型商场客流量一般为

9、0.71.2人m2，处于繁华区的特大型商场最大可达为1.5人m2，而中小城市商场只有0.20.7人m2，由于现代化的大中型商场数量增多，客流密度必然有所降低，由于我国人口稠密，客流密度的减小也难以达到发达国家水平5。不同类型房间人均占有的使用面积，商场建筑为34 m2人，折算客流密度0.250.33人m26。商场空调负荷中照明功率一般商店12w/，高档商店19w/，电器设备功率一般商店和高档商店均按13w/6。商业建筑与其它建筑具有不同的特点，商业建筑空调室内设计参数见表2。表2 商业建筑空调室内设计参数参数冬季夏季干球温度（）18232426风速（m/s）0.150.30.250.5相对湿度

10、（%）30405575换气次数（次/小时）79最小新风量（m3/ h人）10204. 某公司购物中心空调项目安装指标和实际运行指标对比某公司购物中心为了了解本公司所开设商场的实际空调运行成本，委托本公司技术人员对所辖的十三个空调项目的实际运行能耗进行实测和分析，以便找到本公司节能降耗的途径。表3是根据实测负荷给出的统计表。表3 2009年某公司经营的13个购物中心项目空调冷水机组负荷统计表序号项目所在地商场名称空调面积（m2）主机配备情况（kW）安装指标（W/m2）最高使用量（kW）运行指标（W/m2）主机最大使用率(%)备注1重庆购物中心21000（影院7500）24622235393918

11、880设有影院主力店16200211022602025125482芜湖购物中心2500024622200224014745.5四层未营业，实际使用空调面积15200 m2主力店15000175922359676427.53潍坊购物中心220002462222512698125.8四层未营业，实际使用空调面积15750 m2主力店1500017592235150910142.94漳州购物中心1850019342210135013034.9四层未营业，实际使用空调面积10375 m2主力店140001407220011508240.95南昌购物中心22200（影院5200）211021055124

12、0175810333.3设有影院，未开业主力店15500175922251582102456泉州购物中心1650019342235168410243.5主力店1500017592235140794407绵阳购物中心19800246227031284142812325.4五、六层未营业，实际使用空调面积11600m2主力店158001759222312487935.58茂名购物中心152001934225513508934.9主力店140001758225011508232.79南海购物中心2400024622205369215475主力店1450017592240174012049.510成都

13、购物中心350003517214071240324914438.5四层未营业，实际使用空调面积22500m2主力店1650021102255164910039.111深圳购物中心80000(其中办公楼36490)4220421101105522641055115550实际使用空调面积68000 m2主力店2200024622224351716071.412惠阳购物中心1573517592224175911250主力店150001759223517591175013佛山购物中心4563026384231184610545.5实际使用空调面积17586 m2主力店15000175922351759

14、11749.8说明：该公司每个购物中心（Shopping Mall）均以某国际知名零售商开设的超市作为主力店，分设两套独立的空调系统。某公司购物中心空调安装负荷及最高运行负荷对比曲线见图1图1 某公司购物中心空调安装指标及运行指标对比某公司购物中心内主力店空调安装负荷及最高运行负荷对比曲线见图2图2 某公司购物中心内主力店空调安装指标及运行指标对比5. 某公司购物中心空调冷负荷分析5.1 购物中心冷负荷数据分析购物中心单位空调面积安装冷负荷指标为：200284W/ m2，平均单位空调面积安装冷负荷指标为：238W/m2，最高安装冷负荷指标（绵阳项目）为最低安装冷负荷指标（芜湖项目）的1.42倍

15、。购物中心单位空调面积运行冷负荷指标为：81188W/m2，运行负荷最低的为潍坊项目（81W/ m2），运行负荷最高的为重庆项目（188W/m2）；重庆及南海两项目在最高冷负荷时，均为两台冷水机组同时运行且每台冷水机组均能在较高的效率下运行（重庆项目运行负荷率为80，南海项目运行负荷率为75），该两项目的相关数据可作为确定室内设计参数和冷水机组选型一个重要参考数据。重庆项目内设置有影院，影院与购物中心合用冷水机组（未设置一台小容量的冷水机组与影院的冷负荷及运行相适应），导致单位空调面积运行冷负荷指标偏高（188W/ m2）。南海项目的商业布局比较具有代表性（餐饮商户与购物中心的面积比为26，公

16、共区域与购物中心的面积比为30 ），其安装冷负荷指标为205W/ m2 ，运行冷负荷指标为154W/ m2。考虑到商业布局未来的变化与调整，可考虑以南海项目的数据为基础并考虑20富余系数，做为购物中心冷负荷安装的控制性指标（160200 W /m2，最终以设计院的计算数据为准），该数据比目前的平均单位空调面积安装冷负荷指标降低25左右。5.2 购物中心内主力店冷负荷数据分析主力店单位空调面积安装冷负荷指标为：200260W/m2，平均单位空调面积安装冷负荷指标为：235W/ m2，最高安装冷负荷指标（重庆项目）为最低安装冷负荷指标（漳州项目）的1.3倍。主力店单位空调面积运行冷负荷指标为：64

17、160W/ m2，运行负荷最低的为芜湖项目（64W/ m2），运行负荷最高的为深圳项目（160W/ m2），其次为重庆项目（125W/ m2）；考虑到主力店内的空调冷负荷特点（因主力店一般设置在二三层或地下室、靠外墙区域一般为库房等非空调房间且无外窗，其围护结构的冷负荷较小且比较稳定），建议以重庆项目（深圳项目由于人流量非常大，不具代表性）的数据为基础并考虑20富余系数，做为主力店的冷负荷安装的控制指标（160 W/ m2左右，最终以设计院的计算数据为准），该数据比目前的平均单位空调面积安装冷负荷指标降低30左右。6. 安装指标和运行指标差异大的原因分析6.1、选择的机组供应的空调面积大于实际

18、机组运行时的实际空调面积，如芜湖、潍坊、漳州、南昌、绵阳、成都、深圳、佛山购物中心项目。6.2、 测试的十三个项目，跨越了我国三个气候分区。夏热冬冷地区有重庆、芜湖、南昌、绵阳、成都；夏热冬暖地区有漳州、泉州、茂名、南海、深圳、惠阳、佛山；寒冷地区有潍坊6。各个地区的室外气象条件不一样，应形成安装负荷指标的差异。由于室外参数变化只对新风负荷、建筑负荷有影响，从 4 12 可知建筑负荷在总负荷中所占比例较小，其变化对总负荷的影响甚小，因此只考虑新风负荷的变化对空调总冷负荷的影响。在其他设计条件不变的前提下，室外气象参数的上升将增加空调负荷。然而从统计的十三个项目由设计确定的安装负荷指标，未反映这

19、种差异，十三个项目普遍存在设计负荷过大，造成投资浪费的形象。6.3、客流量等参数的选用不合理，直接导致人员冷负荷及新风冷负荷增加。客流密度取值增减10%，商场空调总负荷将增减8%左右；商场新风负荷的空调总负荷中所占比例较大，一般超过了30%，但目前新风量的取值规定最高标准值为最低标准值的25倍。设计计算时要同时兼顾卫生要求和节能方面，选取合适的新风量 12。6.4、物业管理方面也是造成空调运行负荷降低原因。物业单位从节省运行费用的角度出发，实际运行时往往将新风阀开得较小，导致新风量达不到设计风量，实际运行负荷降低。7. 基于商场运行能耗确定的商场空调基本设计参数根据购物中心和主力店的实际运行情

20、况，考虑商场空调设计客流量和新风量的确定是主导作用之一，根据本公司商业布局的特点，忽略不同地区引起空调负荷的差异，依照商场运行维护人员提议空调系统的基本设计参数确定如下，作为本公司所辖商业网点设计和运行参考的标杆。7.1 单位空调面积内的人员密度卖场、库房等平均值：0.3人/ m2餐饮类商户：0.5人/ m2（含厨房面积）零售、百货类（精品店）：0.2人/ m2公共区域：0.3人/ m27.2 新风量标准空调新风量标准： 20m3/ h人7.3 灯光及设备发热量指标卖场、库房等平均值：20W/ m2餐饮类商户：40W/ m2（含食物冷负荷）商场零售、百货类（精品店）：30W/ m2（含商品二次

21、照明冷负荷）商场公共区域：30W/ m27.4 购物中心及其主力店室内空调设计参数表4为基于商场实际冷负荷运行指标确定的空调室内设计参数表4 购物中心室内空调设计参数参数冬季夏季干球温度（）18202426风速（m/s）按规范按规范相对湿度（%）30604065换气次数（次/小时）58最小新风量（m3/ h人）207.5 购物中心单位空调面积冷负荷指标复核（以南海项目为基准）人员冷负荷：Q1=26%*0.5*134+（30%*0.3+44%*0.2）*181=50W/ m2新风冷负荷：Q2=（26%*0.5+30%*0.3+44%*0.2）*20*1.2*10.2=75W/ m2灯光及设备冷负

22、荷：Q3=26%*40+30%*20+44%*30=30 W/ m2围护结构冷负荷：Q4=30 W/ m2单位空调面积冷负荷指标：Q=Q1+Q2+Q3+Q4=185 W/ m2该数据人员负荷占27%，新风负荷占40.6%，灯光及设备冷负荷占16.2%，围护结构冷负荷占16.2%,基本与购物中心的运行数据相符，并有15的富余系数。7.6 主力店单位空调面积冷负荷指标复核（以重庆项目为基准）人员冷负荷：Q1=0.3*181=55W/ m2新风冷负荷：Q2=0.3*20*1.2*10.2=74 W/ m2灯光及设备冷负荷：Q3=20 W/ m2围护结构冷负荷：Q4=10 W/ m2单位空调面积冷负荷

23、指标：Q=Q1+Q2+Q3+Q4=160 W/ m2该数据人员负荷占34.4%，新风负荷占46.3%，灯光及设备冷负荷占12.5%，围护结构冷负荷占6.85%，基本与沃尔玛商场的运行数据相符，并有20的富余系数。8 基于商业建筑实际运行能耗确定商场空调基本设计参数的意义通过本文上述数据分析与复核，可得出如下结论：购物中心内的空调新风负荷均占其空调总负荷的40以上，合理确定商场内的空调新风量对冷水机组的选型及节能起着非常关键的作用。购物中心基于运行实际情况确定的商场人员密度、灯光及设备发热量的指标等空调基本设计参数的取值是合理、可行的，且考虑了一定的富余系数，该空调基本设计参数可以作为设计单位选择冷水机组选型的依据。购物中心单位空调面积冷负荷安装指标宜取180W/m2左右（最终以设计的计算结果为准，但不宜大于200 W/ m2）。主力店（超市）单位空调面积冷负荷安装指标宜取160W/m2左右（最终以设计的计算结果为准，但不宜大于180 W/ m2）。商场建筑中空调系统是用电大户，人员、新风量、照明及设备发热等空调基本设计参数取值是否恰当，将直接影响空