摘要：本文介紹了長沙某超高層商業(yè)綜合體項(xiàng)目暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。主要包括集中空調(diào)系統(tǒng)，通風(fēng)防排煙系統(tǒng)以及節(jié)能措施。超高層商業(yè)綜合體的暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作復(fù)雜，這需要設(shè)計(jì)人對項(xiàng)目整體有全局把控，充分了解項(xiàng)目特點(diǎn)及業(yè)主實(shí)際需求，以確保系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可行性、合理性、經(jīng)濟(jì)性與可靠性。本文對該項(xiàng)目進(jìn)行簡要介紹，并對設(shè)計(jì)做了一些總結(jié)，供初次接觸超高層暖通設(shè)計(jì)的同行交流學(xué)習(xí)。
一、概述
改革開放40年來，社會經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，建筑領(lǐng)域作為國計(jì)民生的基礎(chǔ)領(lǐng)域，也得到了廣泛的重視與發(fā)展。特別是近幾年來，國內(nèi)超高層建筑建設(shè)猶如雨后春筍，建筑高度也一次次刷新祖國的天際線。暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)作為建筑機(jī)電設(shè)計(jì)當(dāng)中的重要組成部分，業(yè)主也越來越重視，本文結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際，分析超高層商業(yè)綜合體暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)與重點(diǎn)。
二、項(xiàng)目概況
本項(xiàng)目位于芙蓉區(qū)五一大道以北，燕山路以南，佳兆業(yè)廣場（在建）以東，芙蓉華天賓館以西。項(xiàng)目總用地22669㎡，總建筑面積：332008㎡。地上部分為裙房、東塔、西塔。其中東塔高299.60米，共57層，主要功能為辦公、超五星級酒店及商務(wù)會所。西塔高269.80米（后調(diào)整為303.00米），共64層，主要功能為酒店式辦公和商務(wù)會所。裙樓高34.10米，主要功能為酒店配套用房及商業(yè)。地下共6層，主要功能為地下車庫、設(shè)備用房及地下商業(yè)。
三、設(shè)計(jì)參數(shù)及冷熱負(fù)荷
�。ㄒ唬┰O(shè)計(jì)參數(shù)
�。ǘ├錈嶝�(fù)荷
裙樓及地下商業(yè)，西塔酒店式辦公，東塔辦公，東塔酒店（包含裙樓酒店配套用房）空調(diào)冷熱負(fù)荷計(jì)算值如表3所示。
四、空調(diào)冷、熱源
根據(jù)項(xiàng)目業(yè)態(tài)的不同，充分考慮建設(shè)方要求以及項(xiàng)目后期的運(yùn)營管理，本項(xiàng)目商業(yè)、西塔酒店式辦公、東塔辦公以及東塔酒店分別設(shè)置獨(dú)立的冷熱源系統(tǒng)。商業(yè)裙樓、西塔酒店式辦公、東塔辦公冷水機(jī)房設(shè)置于負(fù)六層，鍋爐房設(shè)置于負(fù)一層。東塔酒店冷水機(jī)房設(shè)置于負(fù)三層，鍋爐房設(shè)置于負(fù)一層。東塔酒店設(shè)兩臺2t/h蒸氣承壓鍋爐（一用一備），蒸汽壓力為1.0MPa，主要為洗衣房與空調(diào)加濕提供蒸汽，洗衣房蒸汽壓力為0.7MPa，空調(diào)加濕蒸汽壓力為0.3MPa。
五、空調(diào)水系統(tǒng)
空調(diào)水系統(tǒng)豎向分區(qū)的主要原因是隨著建筑高度的不斷增加，空調(diào)水系統(tǒng)工作壓力也逐漸增大，為了解決設(shè)備和管道系統(tǒng)的承壓問題，一般是采用設(shè)置板式換熱器進(jìn)行豎向換熱分區(qū)，但是這樣的換熱分區(qū)不宜過多，因?yàn)槿绻虚g換熱設(shè)備和分區(qū)循環(huán)泵增多，一方面增加了能源的轉(zhuǎn)輸能耗，另一方面，冷水經(jīng)換熱設(shè)備梯級換熱后溫度逐級升高，空調(diào)末端設(shè)備換熱面積將增大，設(shè)備投資相應(yīng)增加。同時(shí)，由于冷水溫度升高，末端設(shè)備的除濕能力將顯著下降。為了保證冷水有一定的除濕能力，一般要求冷水溫度≤8℃。為了保證冷水機(jī)組的效率，冷水機(jī)組的出水溫度也不能太低，換熱次數(shù)也不能太多，一般不超過兩次。這樣一來，就需要充分利用設(shè)備和管道系統(tǒng)承壓能力，在系統(tǒng)分區(qū)時(shí)，盡可能的用足一次水可能達(dá)到的高度，以減少豎向分區(qū)，達(dá)到節(jié)能設(shè)計(jì)的目的。目前市場主流設(shè)備廠家的冷水機(jī)組承壓能力為1.6MPa、2.0MPa。空調(diào)機(jī)組、風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組的承壓能力為1.6MPa。板式換熱器的承壓能力為1.6MPa、2.0MPa、2.5MPa。水泵殼體的承壓能力為1.6MPa、2.0MPa、2.5MPa。閥門的承壓等級很多，可根據(jù)系統(tǒng)工作壓力選取，如1.6MPa、2.0MPa、2.5MPa、4.OMPa。管道連接：螺紋連接最大承壓不超過1.6MPa，普通焊接法蘭連接最大承壓為2.5MPa，特殊工藝的法蘭可以達(dá)到4.0MPa，甚至更高的承壓要求。焊接連接承壓可以達(dá)到管道本身的承壓要求。本次論文以西塔空調(diào)冷水系統(tǒng)作為舉例說明（熱水機(jī)房位于B1層，承壓范圍在冷水系統(tǒng)內(nèi)，故不做舉例說明）。西塔高度303.0米，共64層，分3個避難層，分別為20層（標(biāo)高97.00m），35層（標(biāo)高161.70m），50層（標(biāo)高230.50m）。西塔制冷主機(jī)房位于地下B6層（標(biāo)高-27.60m）。水系統(tǒng)初步考慮分3個區(qū)，板換分別設(shè)置在20層及50層，均采用壓入式。低區(qū)空調(diào)水系統(tǒng)（服務(wù)L7～L19層），冷凍水泵揚(yáng)程34m，系統(tǒng)頂端（膨脹水箱處樓面高）106.8+1.5m（L20），系統(tǒng)底部（系統(tǒng)底層樓面標(biāo)高）-27.6m（B6），系統(tǒng)垂直高度135.9m，系統(tǒng)底部水泵、主機(jī)承壓：2.0MPa，系統(tǒng)末端承壓1.6MPa，空調(diào)冷水系統(tǒng)供回水溫度6℃～12℃。中區(qū)空調(diào)水系統(tǒng)（服務(wù)L21～L49層），冷凍水泵揚(yáng)程32m，系統(tǒng)頂端（膨脹水箱處樓面高）240.0+1.5m（L50），系統(tǒng)底部（系統(tǒng)底層樓面標(biāo)高）97.0m（L20），系統(tǒng)垂直高度144.5m，系統(tǒng)底部水泵、板換承壓2.0MPa，系統(tǒng)末端承壓1.6MPa，空調(diào)冷水系統(tǒng)一次側(cè)供回水溫度6℃～12℃，空調(diào)冷水系統(tǒng)二次側(cè)供回水溫度7℃～13℃。高區(qū)空調(diào)水系統(tǒng)（服務(wù)L51～L62層），系統(tǒng)頂端（膨脹水箱處樓面高）303.0+1.5m（L63），系統(tǒng)底部（系統(tǒng)底層樓面標(biāo)高）230.5m（L50），系統(tǒng)垂直高度74m，系統(tǒng)底部水泵、板換承壓1.0MPa，系統(tǒng)末端承壓1.0MPa，空調(diào)冷水系統(tǒng)一次側(cè)供回水溫度7℃～13℃，空調(diào)冷水系統(tǒng)二次側(cè)供回水溫度8℃～14℃。該方案系統(tǒng)最大承壓2.0MPa，末端最大承壓1.6MPa，方案基本合理，但是經(jīng)過了2次換熱，高區(qū)出水溫度達(dá)到了8℃，系統(tǒng)的轉(zhuǎn)輸能耗較高，末端設(shè)備的除濕能力也急劇下降。故將系統(tǒng)做如下調(diào)整：將高區(qū)的板換由50層移至20層，高區(qū)空調(diào)水系統(tǒng)（服務(wù)L51～L62層），冷凍水泵揚(yáng)程34m，系統(tǒng)頂端（膨脹水箱處樓面高）303.0+1.5m（L63），系統(tǒng)底部（系統(tǒng)底層樓面標(biāo)高）97.0m（L20），系統(tǒng)垂直高度207.5m，系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力2.5MPa，系統(tǒng)底部水泵、板換承壓2.5MPa，系統(tǒng)末端承壓1.6MPa，空調(diào)冷水系統(tǒng)一次側(cè)供回水溫度6℃～12℃，空調(diào)冷水系統(tǒng)二次側(cè)供回水溫度7℃～13℃。由此可知，通過增加20層高區(qū)板換、水泵及部分管路的承壓，從而減少了一次中間換熱過程，二次側(cè)的供水溫度也從8℃降低為7℃，末端的除濕能力也得到了保障。 六、空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)
本項(xiàng)目大量使用排風(fēng)熱回收系統(tǒng)，利用排風(fēng)對新風(fēng)進(jìn)行預(yù)冷（熱）處理，降低新風(fēng)負(fù)荷，熱回收裝置的效率不低于60%。大商業(yè)、餐廳、宴會廳等均采用全空氣系統(tǒng)，過渡季節(jié)可全新風(fēng)運(yùn)行，大幅降低了過渡季節(jié)的建筑能耗。
七、通風(fēng)防排煙系統(tǒng)
本項(xiàng)目為超過250m的超高層建筑，根據(jù)消防審查專家意見，消防系統(tǒng)應(yīng)采取加強(qiáng)措施。本項(xiàng)目塔樓標(biāo)準(zhǔn)層均設(shè)置了機(jī)械排煙系統(tǒng)，玻璃幕墻外窗僅作為補(bǔ)風(fēng)口。塔樓內(nèi)走道設(shè)置了機(jī)械排煙系統(tǒng)，并設(shè)置對應(yīng)的機(jī)械補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)。防煙樓梯間及其前室及合用前室，避難層等均設(shè)置加壓送風(fēng)系統(tǒng)，加壓送風(fēng)系統(tǒng)均按避難層自然分段。本項(xiàng)目由于超高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和建筑形態(tài)原因，燃?xì)夤艿理氃O(shè)置于塔樓的核心筒內(nèi)，為了避免事故的發(fā)生，維持正常的工作秩序，借鑒同類項(xiàng)目的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，采取如下加強(qiáng)措施：（1）設(shè)置獨(dú)立的燃?xì)夤芫�，燃�(xì)庳Q井的井壁耐火極限不低于1h；（2）燃?xì)饬⒐芡獍饘偬坠�，金屬套管與立管之間留有適當(dāng)?shù)目障叮唬?）燃?xì)庳Q井每層都采用不低于樓板耐火極限的不燃燒體進(jìn)行隔斷。豎井與房間、走道等相連通的孔洞，其空隙應(yīng)采用不燃燒材料填塞密實(shí)。豎井上的檢查門采用不低于丙級的防火門。管井內(nèi)每層設(shè)一個燃?xì)鉂舛葓?bào)警器；（4）為了防止樓層發(fā)生燃?xì)庑孤┖屠鄯e，在燃?xì)夤艿谰栽黾恿藘蓚�通風(fēng)豎井，并在每層的通風(fēng)豎井與燃?xì)夤艿谰g設(shè)置百葉風(fēng)口和電動防火閥，通風(fēng)井連接在避難層的防爆風(fēng)機(jī)，為燃?xì)庳Q井進(jìn)行機(jī)械通風(fēng)。在正常情況下?lián)Q氣次數(shù)不小于6次/h，事故情況下?lián)Q氣次數(shù)不小于12次/h，事故通風(fēng)系統(tǒng)與燃?xì)鉂舛葯z測報(bào)警器聯(lián)動。
燃?xì)庳Q井通風(fēng)設(shè)置示意圖
�。�5）燃?xì)庳Q井內(nèi)的燃?xì)饬⒐�、放散管采用FBE加強(qiáng)級防腐的無縫鋼管（工廠預(yù)制成品），盡量減少焊縫數(shù)。同時(shí)在管道外壁再涂刷兩遍環(huán)氧磷酸底漆、兩遍黃色聚氨酯面漆。管道豎井內(nèi)燃?xì)夤艿烂繉泳鶉娡考t色“燃?xì)夤艿?rdquo;醒目字樣。管道豎井的燃?xì)夤艿辣M量不設(shè)或少設(shè)閥門等附件，管道豎井內(nèi)燃?xì)夤艿涝O(shè)計(jì)壓力為10KPa，其管道內(nèi)燃?xì)鈱?shí)際運(yùn)行壓力不大于3KPa。管道豎井內(nèi)各層燃?xì)夤艿啦捎没顒又Ъ芄潭�，燃�(xì)夤艿赖撞吭O(shè)承重支架支撐。
八、結(jié)語：
（一）本項(xiàng)目空調(diào)水系統(tǒng)將高區(qū)板換的設(shè)置位置從50層避難層調(diào)整到20層避難層，通過增加高區(qū)板換、水泵及部分管路的承壓，從而減少了一次中間換熱過程，達(dá)到了節(jié)能的目的。同時(shí)，二次側(cè)的供水溫度也降低為7℃，末端的除濕能力也得到了保障。
（二）超高層商業(yè)綜合體體量大，空調(diào)負(fù)荷大，建議盡可能的考慮能量的回收利用及過渡季節(jié)通風(fēng)自然冷卻，以達(dá)到了節(jié)能的目的。
�。ㄈ┏^250米的超高層建筑消防設(shè)計(jì)尚未有效規(guī)范可依，建議采取加強(qiáng)措施。本項(xiàng)目塔樓標(biāo)準(zhǔn)層設(shè)置了機(jī)械排煙系統(tǒng)，內(nèi)走道排煙設(shè)置了對應(yīng)的補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)。
�。ㄋ模┏邔咏ㄖ�(yīng)避免將燃?xì)夤艿涝O(shè)置在核心筒內(nèi)，如必須設(shè)置，應(yīng)采取嚴(yán)格加強(qiáng)措施，以確保其消防安全。
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