某超高層建筑空調水系統承壓分析及設置

張葦葦 王瑛 徐丹 王雪松 劉曉慶

江蘇省建筑設計研究院有限公司

1 項目概況

新建某超高層建筑為集辦公、酒店和商業一體的綜合樓，項目位于南京市中心新街口地區。總建筑面積約23.4 萬m2，其中地上17.7 萬m2，地下5.7 萬m2。建筑總高度360.0 m，裙樓建筑高度33.0 m，地下埋深-24.90 m。

地下共5 層。地下一層為商業、辦公大堂、機電用房，地下二層為酒店后勤、機電用房，地下三層為車庫、機電用房，地下四、五層為機動車庫，地下五層局部為戰時人防。

裙樓共6 層。一至四層為商業，五層為酒店宴會廳，六層為機電用房加物管用房。

塔樓共76 層。一、二層為辦公和酒店大堂，三、四層為配套健身房，五層為酒店會議中心，七至五十八層為甲級辦公，六十至七十六層為酒店，六、十六、二十七、三十七、四十八、五十九、六十三層為避難兼機電用房層，七十五層為屋頂設備層。

2 空調系統及冷熱源形式

2.1 空調系統形式

酒店：大堂、宴會廳、大餐廳等采用一次回風全空氣系統，客房、后勤用房、小餐廳、健身房等采用風機盤管加新風系統。

商業：公共區域采用一次回風全空氣系統，商鋪采用風機盤管加新風系統。

辦公：大堂采用一次回風全空氣系統；辦公樓層采用變風量空調系統，辦公室內區采用單風道變風量末端，外區采用帶熱盤管并聯風機型變風量末端；電梯廳采用單風道變風量末端，衛生間采用風機盤管。

2.2 空調冷熱源

根據甲方要求，空調冷源采用水冷離心式冷水機組，供/回水溫度為6/12 ℃。由于受區域天然氣供氣壓力的限制，熱源采用燃氣低氮冷凝常壓熱水鍋爐。該類型鍋爐常用供/回水溫度為80/60 ℃。由于酒店鍋爐同時為空調和生活熱水換熱器供熱，供/回水溫度需提高至85/65 ℃[1]。辦公和商業合用冷熱源系統，商業辦公中央冷源系統管道流程圖如圖1 所示，酒店設置獨立冷熱源系統，酒店中央冷源系統管道流程圖如圖2 所示。高區辦公和酒店在27 層避難層設熱交換機房，實現換熱。鍋爐房位于地下一層。酒店冷水機組和換熱機房位于地下二層并向地下三層降板，地板標高-12.10 m。辦公和商業冷水機組和換熱機房位于地下三層并向地下四層降板，地板標高-16.30 m。

圖1 商業辦公中央冷源系統管道流程圖

圖2 酒店中央冷源系統管道流程圖

3 常用設備及管道承壓能力

現有常用空調末端設備如風機盤管、空調箱等中的換熱盤管允許最大工作壓力為1.6 MPa。可請供應商特制，但價格較高。

冷水機組蒸發器水箱承壓普通為1.0 MPa，可要求供貨商提高至2.0 MPa。

板式換熱器承壓普通為1.0 MPa，可要求供貨商提高至2.0、2.5 或3.2 MPa。

循環水泵運行壓力普通為1.6 MPa，可要求供貨商提高至2.0、2.5 或3.2 MPa。

管道材料、連接及附件的工作壓力壓力等級有：1.0 MPa，1.6 MPa，2.5 MPa 和4.0 MPa。

4 空調水系統承壓分析

4.1 建筑豎向分區

建筑6 層以下為裙樓，標高-16.30～27.6 m；裙房商業地下一層至四層，標高-6.5～22.2 m。辦公樓層結合避難層分為：低一區7～15 層，標高32.6～73.1 m；低二區17～26 層，標高78.1～123.1 m；中區28～36 層，標高129.1～171.6 m；高一區38～47 層，標高176.6～221.6 m；高二區49～58 層，標高226.6～271.6 m。60 層以上為酒店高區，標高277.6～360.0 m。

4.2 空調水系統中間換熱器樓層選擇

建筑27 層避難層，底標高123.1 m，頂標高129.1 m，其頂至地下三層冷熱源機房最大高差為145.4 m，加水泵楊程約38 m，冷水機組的最大工作壓力1.834 MPa，冷熱源選擇承壓能力2.0 MPa 的冷水機組和板式換熱器及相關設施，能滿足承壓要求。

4.3 空調水系統豎向分區

辦公商業空調水系統27 層避難層以下為裙樓低區、辦公低一區和低二區，辦公空調末端系統最大高差為135.6 m，加約20 m 的系統水阻力，工作壓力約1.556 MPa，小于1.6 MPa，符合承壓要求。裙樓商業空調末端系統最大高差為28.7 m，加約20 m 的系統水阻力，工作壓力約0.487 MPa，小于1.6 MPa，符合承壓的要求。

辦公商業空調水系統27 層避難層以上為中區、高一區和高二區。高二區至27 層最大高差148.5 m，如加約20 m 的系統水阻力，水系統工作壓力約1.685 MPa，中區低部的空調末端設備承壓大于1.6 MPa，故高二區需與中區和高一區分設空調水系統。中區和高一區合用水系統，最大高差為98.5 m，加水泵楊程約38 m，工作壓力約1.365 MPa，小于1.6 MPa，板式換熱器、空調末端設備等均能符合承壓要求。高二區空調末端最大高差為45 m，加約20 m 的系統水阻力，工作壓力約0.65 MPa，小于1.0 MPa，符合承壓要求；高二區板式換熱器、循環水泵等仍布置于27 層，水系統工作壓力約1.685 MPa，采用承壓能力2.0 MPa 的板式換熱器及相關設施，能滿足承壓要求。

酒店空調水系統27 層避難層以下為裙樓低區，最大高差為45.1 m，加水泵楊程約38 m，工作壓力約0.831 MPa，小于1.6 MPa，板式換熱器、空調末端設備等均能符合承壓要求。

酒店空調水系統60 層以上為高區，板式換熱器設置在27 層，最大高差為236.9 m，加水泵楊程約38 m，水系統最大工作壓力約2.749 MPa，板式換熱器置于循環水泵吸入端，采用承壓能力2.5 MPa 的板式換熱器，既能滿足承壓要求。空調末端系統最大高差為82.4 m，加約20 m 的系統水阻力，工作壓力約1.024 MPa，小于1.6 MPa，符合承壓要求[2]。

5 空調水系統設置

5.1 辦公商業空調水系統

根據甲方要求，商業空調水系統經板式換熱器后成獨立系統，冷、熱水系統均在地下三層設換熱系統。冷水換熱后二次側供/回水溫度為7/13 ℃，熱水換熱后二次側供/回水溫度為60/50 ℃。板式換熱器承壓小于2.0 MPa，空調末端系統承壓小于1.0 MPa。

辦公低一區和低二區冷水采用冷水機組直供，供/回水溫度為6/12 ℃；熱水系統在加地下三層設換熱系統，熱水二次側供/回水溫度為60/50 ℃。冷水機組和板式換熱器承壓小于2.0 MPa，空調末端系統承壓小于1.6 MPa。

辦公中區和高一區水系統，冷、熱水系統均在27層設換熱系統。冷水換熱后二次側供/ 回水溫度為7/13 ℃，熱水換熱后二次側供/回水溫度為50/40 ℃。板式換熱器承壓小于2.0 MPa，空調末端系統承壓小于1.6 MPa。

辦公高二區水系統，冷、熱水系統均在27 層設換熱系統。冷水換熱后二次側供/回水溫度為7/13 ℃，熱水換熱后二次側供/回水溫度為50/40 ℃。板式換熱器承壓小于2.0 MPa，空調末端系統承壓小于1.0 MPa。

5.2 酒店空調水系統

酒店低區冷水如采用冷水機組直供，系統最大高差為135.2 m，加水泵楊程約38 m，工作壓力約1.732 MPa，大于1.6 MPa，不滿足空調末端設備承壓要求，故需經板式換熱器后成獨立系統。冷、熱水系統低區在地下二層設換熱系統，高區在27 層設換熱系統。空調水溫均采用二次側溫度：冷水供/ 回水溫度為7/13 ℃，熱水供/回水溫度為60/50 ℃。低區板式換熱器承壓小于2.0 MPa，空調末端系統承壓小于1.0 MPa。高區板式換熱器承壓小于2.5 MPa，空調末端系統承壓小于1.0 MPa。

6 總結

超高層建筑空調水系統設計，通過分區設置板式換熱器分設獨立水系統，可以有效降低水系統的工作壓力。換熱次數多，則冷、熱量損失大，循環水泵耗能多，因此各區域的水系統在承壓滿足設備、管道系統要求的前提下，應盡量減少換熱次數。本工程空調水系統最大高差376.3 m，經精心分析設計后，冷水通過一次換熱，熱水因采用冷凝常壓熱水鍋爐，通過兩次換熱，已滿足各區域空調要求。在努力提高能源利用效率的同時，也保證水系統經濟合理節能可靠運行。