淺析超高層辦公建筑廚房熱水系統設計

趙宇新

（湖南省第三工程有限公司，湖南 湘潭411100）

1 項目概況

以某超高層辦公建筑廚房熱水系統設計為例，該超高層建筑建筑總高度為438 米，樓層為86 層，屬于綜合性辦公建筑。面積為24.6×104m2，其中地下建筑面積為5.5×104m2。

該建筑地下分為4 層，分別作為停車場、機電室以及管理部門。在地上的第一層和第二層，作為大堂和環廊，第三層和第四層作為會議室，5 層、18 層、31 層、46 層、61 層、84 層以及86層作為設備層，其余樓層為辦公層。

在上述樓層的辦公區域內設置的衛生間和廚房中，配置熱水系統時，由于衛生間和廚房會消耗較少的熱水，根據實際需要使用小型容積式電熱水器產生熱水。在該建筑中的B1 層、3層、32 層以及62 層配置廚房熱水系統，產生的熱水用于上述區域的辦公人員使用。在B1 層內設置的廚房，主要進行食品的初加工以及主副食加工等，還進行餐具的清洗和消毒，B1 層廚房在進行上述工作中，使用熱水系統產生的熱水，需要消耗450kW 的熱量，而其它樓層廚房熱水系統消耗的熱量較低，只有100kW，主要是其它樓層不會進行食品的加工以及餐具的清洗和消毒等工作。

2 廚房熱水系統設計方案分析

2.1 B1 層廚房

由于B1 層廚房熱水系統消耗能量較多，需要在B1 層廚房配置電力系統，將電力系統作為熱水系統的熱量來源。在電力系統運行過程中，會消耗較多的電能，為有效降低電能的消耗，控制運行成本，利用B1 層的燃氣鍋爐房產生的熱量作為熱水系統的熱量來源。利用燃氣鍋爐房提供熱量時，初步采用三種方案：第一，距廚房用水電較近的位置，使用73kW 的燃氣熱水器，根據廚房用水點數量，配置7 臺燃氣熱水器；第二，配置1 臺燃氣鍋爐設備，在鍋爐中配置熱水罐和循環水泵，使產生的60℃的熱水進行循環使用；第三，配置1 臺燃氣鍋爐，該燃氣鍋爐持續產生90℃的熱水，通過換熱器將溫度控制在60℃，通過循環水泵持續使用熱水。

2.1.1 設備占地及配套設施

按照方案一配置相關設備，需要占用機房15m2的面積，同時配置直徑為550mm 的煙道，用于食品加工時排放油煙。其余兩個方案使用原有的鍋爐設備，占用機房面積為30m2。

2.1.2 設備投資及能源成本

從投資以及能源成本角度分析每個方案的優勢，方案一成本投入為65 萬元，方案二成本投入為43.5 萬元，方案三成本投入為35.7 萬元，每個方案消耗相同的能源。在方案三設計過程中，更換原有的熱水系統后，能源成本為60 萬元/a，而方案一為56 萬元/a、方案二為55 萬元/a。綜合設備投資以及能源成本，方案二熱水系統產生熱水成本為28.6 元/t，低于方案一的30.0元/t 和方案二的30.4 元/t。上述投資以及能源成本，按照每日工作時間為12 小時，全年生產時間為250d，每小時產水量為7m?，燃氣價格為每立方米3.68 元，電力價格0.96/kW·h，以及設備使用壽命為10a 進行計算。

2.1.3 安裝及維保

根據《關于實施＜小型和常壓熱水鍋爐安全技術監察規定＞有關問題的通知》要求，熱水加熱器額定功率若低于100kW，最大容積小于500L，并且熱水裝置出口位置溫度低于90℃時，無需申請鍋爐制造許可。基于上述規定分析三個方案的安裝以及維保的優勢，在安裝方面，方案一需要較多的設備，并且設備無法有效的集中，安裝難度較大，其余兩個方案熱量來源于鍋爐房，方便工作人員進行維保。方案一使用的設備較多，零件更換頻繁，安裝費用較高，方案二和方案三由廠家統一安裝，安裝較為簡單，但是維保費用較高。

2.1.4 可再生能源利用

方案二和方案三可以充分利用可再生能源，有助于使該建筑具備綠色發展功能。

2.1.5 建議

通過對比三個方案發現，方案一設備安裝較為簡單，根據廚房實際需求，在與廚房距離較近的位置配置熱水設備，但是設備數量比較多，應增加排煙道數量，保證廚房處在良好的通風環境中。方案二和方案三設備較為集中，有助于集中管理，并且只需占用較小的空間。三個方案在投資成本、運行費用等方面未存在較為明顯的差距，以可再生能源利用以及維保成本角度分析，方案三具有明顯的優勢，可以構建成燃氣鍋爐和容積式換熱器廚房熱水系統。

2.2 3 層、31 層、62 層廚房

在3 層、31 層以及62 層設計廚房熱水系統過程中，由于上述樓層廚房無需進行食品加工，消耗較少的熱量，應考慮其它熱水系統。上述樓層廚房熱水系統分為兩個方案，方案一廚房熱水系統配置2 臺50kW 燃氣熱水器，方案二廚房熱水系統配置3 臺36kW 電熱水器。

2.2.1 設備占地及配套設施

由于樓層較高，需要考慮燃氣上樓能力，在熱水系統中配置獨立燃氣管道，管道占地面積為2.5 平方米，并配置完善的通風系統以及報警系統，在上述系統中設置防火裝置，在樓層升高過程中，燃氣管道通過調壓，使燃氣上升至指定高度。燃氣系統內煙道直徑為300 毫米，熱水器占地面積為1.5 平方米。

2.2.2 設備投資及運行成本

在配置燃氣熱水器時，一般燃氣熱水器為14 萬元，但是由于燃氣價格的波動以及運行方式的不同，每年燃氣熱水器運行成本為11 萬元，若采用電熱水器，年運行成本為32 萬元。此外燃氣每噸水費用為29.5 元，電熱水器每噸水費用為67.3 元。上述數值，是按照每日工作時間為12 小時、一年工作時間為250天，每小時水量為7 立方米、燃氣價格為每立方米3.68 元以及電力價格每千瓦時0.96 元計算得出的。

2.2.3 安裝及維保

在安裝燃氣熱水系統過程中，需要配置燃氣管井、排煙道、通風報警裝置和減壓裝置等，上述裝置需要較高的維修費用。電熱水器安裝較為簡單，并且維保費用低于燃氣熱水器。

2.2.4 建議

在上述高樓層內建設熱水系統時，采用燃氣熱水器，只需較少的設備，并且生產費用較低，但是會占用空間面積，為保證燃氣熱水器安全使用，需要設置多種安全裝置。使用電熱水器建設熱水系統，充分利用電熱水器的靈活性，合理利用廚房空間，無需相應的電力安全保護裝置，并且不會占據核心筒的面積。燃氣熱水器在投入成本低于電熱水器，鑒于上述樓層不會進行食品加工，每日消耗較少的水量，若使用電力灶具，將燃氣管接入到熱水系統中，并且需要配置通風、報警等裝置，安裝費用以及維保費用較高。所以在3 層、31 層以及62 層廚房熱水系統設計中，應采用電熱水器構建熱水系統，不僅有效降低日常的運行成本，在安裝以及維保方面，既能花費較少的成本，還能便于工作人員日常的管理。此外電熱水器具有較高的安全性，在日常會消耗較低的電力能源，一旦電熱水器出現電路問題，供電系統會單獨控制熱水系統的供電裝置，降低對辦公區域正常用電的影響，使整個樓層處于較為穩定的狀態。

3 結論

綜上所述，本文以某超高層辦公建筑為例，在設計熱水系統過程中，將地下廚房熱水系統和地上廚房熱水系統進行分別設計。在設計方案期間，根據熱水系統相關設備的安裝、維保等產生的費用分析，地下廚房系統使用燃氣鍋爐作為熱水系統，可以減少安裝和維保費用，并且滿足廚房食品加工的需求。在地上樓層熱水系統設計過程中，采用電熱水器作為熱水系統，在控制運行成本的同時，還能使廚房熱水系統保持在良好的穩定狀態。