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大型超市冷源选择及气流组织设计
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内容提示：简介 本文以工程实例、说明大型超市的营业特点，它有别于常规综合百货商场，文章根据超市的人流、照明、商品布置、食品区、加工区、百货区等特性，对空调系统冷负荷计算、冷源选择、气流组织、营业时间与气候特点的关系等，优化组合。对于集中空调在大型超市的应用，因其舒适，便于控制调节是现代化商业领域首选方案之一。
简介： 本文以工程实例、说明大型超市的营业特点，它有别于常规综合百货商场，文章根据超市的人流、照明、商品布置、食品区、加工区、百货区等特性，对空调系统冷负荷计算、冷源选择、气流组织、营业时间与气候特点的关系等，优化组合。对于集中空调在大型超市的应用，因其舒适，便于控制调节是现代化商业领域首选方案之一。（参考《建筑中文网》）
关键字：超市 集中空调 全空气系统 冷源 气流组织
1 前言
自跨入21世纪，国内各大、中、小城市的商业格局发生了巨大变化，从20世纪90年代现代化的综合性百货商店，向专业性极强、装修豪华的专卖店过渡。国际联锁知名度极高
的大型超市趁我国改革开放，向市场经济转化，大举入主国内大城市，超市购物方便，货物齐全，价格低廉，顾客得到实惠，使大小超市蓬勃发展，竞争的结果超市又在购物环境中大做文章，用舒适的购物环境吸引顾客，集中空调是超市首选的方式。
1.1 超市建筑特点
① 超市建筑空间较大，商品陈列基本是开架自选，没有柜台，因此，高峰时人流多于百货商场。
② 大型超市食品区功能复杂，既有冷藏、分割加工，又有熟食现做现卖，因此，这些部位要求良好的通风。
③ 超市商品货物较充裕，摆放集中需要良好的采光照明，照明负荷大于百货商场。
1.2 乌鲁木齐地区超市空调设计要点
① 大型超市面积大，空间大，商家视营业情况变换商品摆放形式较多，设计空调系统时应考虑划分一定区域给商家提供变换的灵活性。
② 面积大，建筑物进深较大，内区应考虑较充分的新风量。
③ 外区围护结构冷、热辐射的影响。
④ 多层超市热压垂直温升的影响。
1.3 冷负荷的组成
① 围护结构及日照形成冷负荷，（所占比例较小）。
② 人体散热冷负荷，（主要负荷）。
③ 照明用电形成冷负荷，（所占比例较大）。
④ 自动扶梯及电动产品用电形成冷负荷。
⑤ 新风冷负荷。（乌鲁木齐市为负值）。
2 冷源选择2.1 友好超市概况
友好超市建筑面积76271m2,分为A、B两段，A段地下二层，地上四层主楼，局部五、六层为友好集团办公。营业主楼每层面积均在8000m2以上，层高：地下二层4.5m，地下一层和地上一层：5.1m，二～四层：4.8m。五、六层每层建筑面积2100m2，层高：3.9m，B段为8层立体车库（含地下二层）每层面积2300m2,标准层高：3.5m。总平面见图1。
2.2 冷源选择
友好超市集中空调可供选择的制冷方式有直燃型溴化锂吸收式冷热水机组和电动压缩式冷水机组。按照该超市计算冷负荷6000KW计算，需设三台冷水机组。
总平面图 图1
设计中A段为集中空调，B段为散热器采暖。
① 直燃型溴化锂冷热水机组：乌鲁木齐已敷设了城市天然气管网，选用直燃型冷热水机组可解决夏季制冷和冬季供热的需要，一机两用，利用清洁能源，有利环保。但是通过比较，直燃型溴化锂吸收式冷热水机组初投资较电压缩制冷机组高15.6%，年运行费用大6.11%,设备占地面积大54%，小时运行费用大10%。由此可见，直燃机不论从初投资、运行费用、设备占地面积、一次能耗等方面均大于电压缩制冷机组。且将天燃气引入超市地下二层,各种配套设施,防火、排烟等与土建配合十分烦杂，运行管理要求又高，该方案未被建设单位接受。
② 电动压缩式冷水机组：
电制冷可供选择的机组可分为螺杆式和离心式压缩制冷，按常规单台制冷量大于1160KW，离心机的COP值大于螺杆式机组，选择电动冷水机组应优先选用离心式。但是，经过与建设单位实际考察，乌鲁木齐的气候特点及超市营业状况，比较后发现，该超市部分负荷运行时间很长，有50%的时间冷负荷低于20%，这样，选用多机头的螺杆式冷水机组适应负荷变化的能力远大于离心冷水机组。友好超市冷源最终选用三台四机头螺杆式冷水机组，通过一年多运行，建设单位反映效果良好，节能显著。冷水机房布置见图2。
3 气流组织超市的气流组织同样可采用上送下回，侧送下回上送侧回等形式，对于目前较多商场采用的上送上回在乌鲁木齐乃至新疆地区不宜采用，因新疆地区气候非常干燥，灰尘较大，加之超市的卫生条件及购物环境较常规商场相对差一些，顾客随意挑拣、翻动商品，使商品携带的灰尘及空气中的浮尘相互干扰加大室内空气的含尘量，空调器的过滤装置在很短时间即被堵死，乌市商场的空调机已有在一周内被堵不出风的先例，因此，上送上回在环境较差的地区宜慎重采用。
3.1 友好超市的气流组织：
友好超市采用了上送侧回，下排的气流组织，根据友好超市平面布置是近似扇形的特点，采用了一回两排的回风、排风三点式布置，见图3、4平面所示，两个下部排风口靠近外侧楼梯间旁布置，靠近主出入口有利于就近排走进入超市人员携入的灰尘。回风口布置在空调机房的侧墙上，三点布置相对均恒。
冷冻机房平面布置图 图2
3.2 友好超市空调风系统组成
友好超市风系统分为两部分，主要的营业面积为单风管集中送回风系统，除一层设一台组合式空调机组外，地下一层、二、三、四层每层均设二台组合式空调机，每层为独立空调系统，在每层营业厅的靠外墙一开间：设置了独立的吊顶式空气处理机，这样设计的主要思路有三：
① 方便靠外墙部位即外区冷负荷的调节，减小对内区集中送、回风部分的影响。
② 冬季可作为值班供暖，停开主空调机组，节约能源。
③ 作为大空调系统的补充调节，开停方便。通过两冬一夏的运行实践，该超市的空调系统设计是合理的。
另外，为确保长达6个月冬季供暖室内温度。减小大门冷风渗入对室内的影响，在靠外墙一跨范围内设计了低温热水地板辐射采暖，该超市没有设大门热风幕，但室内温度正常使用效果很好。
A段一层空调平面图 图3
A段二～四层空调平面图 图4
3.3 关于新风量
原有采暖通风与空气调节设计规范规定，商场每人的最小新风量为8m3/n.人，新修订的《采暖通风与空气调节设计规范》规定每人最小新风量为20m3/n.人有很大的提高。对于乌鲁木齐地区，通过i-d图可知，在干热地区室外空气的焓值低于室内设计工况F的焓值。乌鲁木齐地区室外新风冷负荷为负值。见i-d图：
该超市室内温度为tn=27℃；
相对湿度为φ=55%；
室外空气干球湿度tw=34.1℃；
室外空气湿球温度ts=18.5℃；
在大气压700mmHg的i-d图上查得，室内空气的焓值为i=64.5KJ/kg。室外空气的i=55KJ/kg。同时，由i-d图显示，乌鲁木齐室外空气状态点在室内空气状态点的左上方，按i-d图查得的焓值，通过下式计算：（按1kg空气计）
夏季耗冷量：Q=G（iw-in）
=1×(55-64.5)
=-9.5KJ
由上可知，在干热地区，室外新风耗冷量为负值，这就是乌鲁木齐地区可采用蒸发冷却处理空气的特点，因此，在干热地区可采用较规范规定更大的新风量，既节约能源，又可保证室内更清新的卫生环境。
冬季，乌鲁木齐室外空调计算温度为-27℃，新风必须通过预热至 5℃与回风混合后再通过加热器加热至送风温度送入室内，因此，应按规范规定的最小新风量设计，以节约能源，这就是乌鲁木齐和全国大多地区空调设计不同所在。
4 结论① 冷源的选择除根据环境条件及冷负荷特点外，还需考虑使用及运行条件合理比较选用。
② 多机头螺杆冷水机组调节范围大于离心式冷水机组，在冷负荷波动范围较大的情况下，建议优先选用。
③ 在干热地区应加大空调新风量。
参考文献逯胜利. 暖通空调，1997增刊：27～30
高甫生，高鹏. 暖通空调，1997增刊：1～5
徐稳龙. 暖通空调，1997，6：21～24
来源: 《建筑中文网》.原文网址：http://www.pipcn.com/research/200612/8752.htm
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