一體化窗臺送風系統在中信大廈的創新與應用

汪志生 邢其龍

中信和業投資有限公司

隨著建筑工廠預制化、裝配化水平的不斷提升，綠色建造技術的不斷發展，在建筑設計與建造過程中如何充分利用裝配化的高精度、高集成，美觀性好，施工速度快，便于拆卸和運維等特點，統籌考慮建筑、裝飾與機電系統的一體化設計、裝配化施工，既能滿足機電系統功能，又保證裝飾效果和美觀性，便于后期拆卸維護，最大限度的減少室內占用面積，增加建筑室內凈使用面積，創造較大的經濟效益，逐漸成為建筑投資方、建造方和運營方關注的重點[1]。

1 工程概況

中信大廈位于北京市商務中心區核心區，總用地面積11,478 平方m，建筑高度528 m，總建筑面積43.7萬m2，地上108 層，地下8 層，深度達40 m，是北京最高也是最深的建筑。中信大廈項目設計從中國歷史文化中汲取尊形塔身、孔明燈頂冠和城門入口等元素，經過抽象處理和比例優化，其形體自下至中上部逐漸縮小，同時頂部逐漸放大，形成中部略有收分的雙曲線建筑造型。功能是以辦公為主，集商業、會議、觀光及多功能中心于一體的智慧型超高層綜合體建筑。

2 窗臺送風系統形式

本工程空調系統采用變風量空調系統，采用內區變風量空調系統與外區周邊四管制立式風機盤管相結合的空調系統形式（如圖1），沿幕墻周邊設置窗臺，四管制立式風機盤管暗藏在窗臺內，主要承擔外區維護結構冷熱負荷，每臺四管制立式風機盤管可根據需求個性化選擇供熱或供冷、不同檔位風量的運行模式，能獨立控制溫度等參數，有效阻隔室外溫度變化對大廈內溫度波動的影響，大大提高窗際熱舒適指標，提高客戶的舒適度[2]。原設計窗臺和立式風管盤管由不同專業獨立分開設計，四管制風機盤管所接空調水管布置在風盤后側，冷凝水管穿幕墻防火封堵走下層吊頂內排布，風機盤管采用下回風，過濾網設置風機盤管底部，回風口設置在窗臺裝飾側板的側面，立式風機盤管厚度按標準230 mm 設計，總體窗臺板寬度為500 mm（如圖2），全樓窗臺占用面積11250 m2。

圖1 空調系統形式示意圖

圖2 原設計窗臺示意圖

3 方案優化

針對超高層建筑普遍存在建筑設備設施占用面積指標偏大導致超高層建筑得房率偏低的現實情況，如何保證在滿足建筑設備的使用功能的前提實現占用面積最小化是超高層建筑機電設計、產品選型與實施過程中面臨的重要課題。在方案優化中考慮窗臺板與立式風機盤管一體化設計，工廠預制化制作，一體化裝配式施工，在保證功能的前提下對占用面積較大的窗臺系統進行優化，做到外形美觀、方便維護且能最大限度的減少占用面積。優化方案需要解決的主要問題如下：

1）實現超薄型、低噪音且性能優異的窗邊立式風機盤管產品選型。

2）窗臺內風機盤管所接空調水管道的排布優化，減少占用空間。

3）包覆板構造與支架系統優化，減少窗臺板厚度。

4）窗臺系統便于拆卸和后期運維。

5）同幕墻系統緊密結合與誤差消除措施。

3.1 產品定制化選型

目前市場上立式風機盤管最小標準厚度為230 mm，通過組織制造廠進行定制化研發將厚度減少至190 mm。通過在風機盤管內設置氣流均流裝置，在風機出風口采用均流板，并粘貼吸聲材料，使得出風氣流分布均勻，能有效到達表冷器進風面，減少因厚度變薄造成內部流通風速變大引起二次再生氣流噪聲，同時機組內部氣流組織均勻，內部風阻相對較小，有效降低能耗。同時考慮本項目風機盤管為干工況運行，由于進水溫度高，表冷器冷量衰減較大，需重新設計水流分配器的水流分配，水流分配器采用窄型長回路設計，保證較高的水流速以提高冷量，使得水阻力控制在合理的范圍。經樣機檢測定制化選型后的立式風機盤管噪音及能耗指標均優于設計要求。

3.2 管線優化排布

充分利用下一層吊頂空間，利用BIM 技術對窗臺內空調水管道進行排布優化，最大限度減少管道在窗臺內的占用空間，在下一層吊頂內鋼梁上預留洞口，將空調水主管道調整在下一層吊頂內穿梁布置，減少對幕墻防火封堵的影響。風機盤管從兩側接管與穿樓板與下一層吊頂內主管道連接，回風形式由側回改為下回風，回風過濾網從下端側面抽出，風機盤管與窗臺板一體化設計，優化后的一體化窗臺送風系統厚度減少至288 mm。（如圖3、圖4）。

圖3 優化后管線布置效果圖

圖4 優化后一體化窗臺系統示意圖

3.3 結構體系

一體化窗臺送風系統由窗臺支撐架及外裝飾板、立式風機盤管、帶鎖溫控器三部分組成。（如圖5）窗臺系統總高度符合設計950 mm 的尺寸要求，結合裝飾的視覺要求，線條美觀，色彩與內窗框渾然一體，無螺釘掛板結構，不易結塵，維護方便。外裝飾板集出風口和回風口于一體，充分考慮了氣流均勻度，有效阻擋輻射熱。

圖5 一體化窗臺送風系統結構示意圖

考慮一體化窗臺送風系統結構應具有足夠的強度，確保可站人維修沒有大的變形，窗臺支撐架要求可承重150 kg，根據結構強度計算選擇窗臺支撐框架材料，外裝飾面板采用加強筋設計以保證足夠強度，溫控器面板采用鎖緊裝置，同時為滿足幕墻安裝結構（180 mm 間隙）要求，窗臺系統框架下部采用V 字型結構，上部采用矩形結構，既保證強度又便于冷熱水管安裝。

考慮風機盤管運行過程產生振動，為避免振動傳遞到窗臺，采取振動絕緣措施，窗臺支撐框架與風機盤管機架分開獨立設置，風機盤管出風口與外裝飾面板出風口連接采用軟連接。

每臺立式風機盤管安裝2 只過濾網，采用抽拉式分塊過濾網結構，清洗過濾網時，將下端回風口面板移開，可以從風盤底部直接從側面抽出過濾網，清洗維護便捷。

3.4 誤差消除措施

窗臺外裝飾板之間熱脹冷縮誤差控制通過采取20 mm 間距伸縮縫來消除，窗臺支撐框架與風機盤管機架安裝垂直誤差通過采用可調節螺釘和鋼質墊塊實現0～15 mm 調節，窗臺支撐框架與風機盤管機架水平方向誤差通過采用腰形孔調節實現±15 mm 調節。

4 組合性能檢測驗證

由于采用了一體化窗臺送風系統的創新技術，對立式風機盤管的厚度、能耗、噪音等各項性能提出了較高要求，為確保組合性能滿足設計要求，組織制造廠按優化方案生產樣機并送至第三方權威機構——國家空調設備質量監督檢驗中心進行檢測驗證，檢測結果如表1：

表1 一體化窗臺送風系統性能參數對比表

經第三方權威機構檢測表明，一體化窗臺送風系統的在機組厚度、噪音及能耗等關鍵性指標上性能優異，并遠超越設計要求，同時大大減少室內占用面積。

5 一體化施工

窗臺板安裝與風機盤管安裝施工交叉較多，施工過程中需要大量配合工作，采用工廠化預制，現場一體化裝配施工，由同一家單位進實施，可以減少施工配合，減少工序交叉，增加工作效率，提高了窗臺系統的施工速度、安裝精度及美觀性。一體化施工流程圖如圖6：

圖6 一體化施工流程圖

6 應用效果

中信大廈項目通過采用一體化窗臺送風系統集成創新技術，由超薄型窗邊立式風機盤管和窗臺板一體化集成，不僅有效阻隔室外溫度變化對大廈內溫度波動的影響，提高辦公區域人體舒適度，而且通過管道的優化排布、構造及支架系統優化，并采用合理的誤差消除措施，超薄型、低噪音、低能耗、低風速的創新型窗邊立式風機盤管產品的定制研發，便于運維的側板與臺面分解型的安裝型式，一體化施工技術實現窗臺面板厚度原設計的500 mm 優化減少至288 mm，為全樓增加凈使用面積約4399 m2，創造了較大的經濟效益。

一體化窗臺送風系統的應用提高了中信大廈項目窗臺系統的施工速度、安裝精度及美觀性，而且在產品性能上噪音、能耗等關鍵性指標上性能優異，并遠超越設計的要求，其技術性能指標達到了世界領先水平。