某超高层建筑暖通空调系统设计

某超高层建筑暖通空调系统设计

摘要：介绍了某超高层办公楼的空调系统设计，主要涉及空调冷源、热源，水

系统设计，竖向分区划分的分析对比，商业裙楼餐饮油烟系统设计。

关键词：超高层办公楼水系统竖向分区餐饮油烟

一、工程概况

该超高层项目位于贵阳市金阳新区中天?会展城A区西南角，为两栋办公楼。总建筑面积154451平方米，建筑高度195.15米，地上建筑总层数43层；共两层地下室，主要功能为车库、设备房；负二层部分区域为六级二等人员掩蔽所；地上三层裙楼主要功能房间为商业、

大堂、餐饮、办公室；地上两栋独立塔楼均为办公室。

二、冷、热源系统设计

1、冷热负荷：

本工程塔楼一超高层空调总冷负荷为5280kW，总热负荷为3890kW；塔楼二超高层空调

总冷负荷为6230kW，总热负荷为4430kW。

2、空调冷源系统：

塔楼一超高层空调制冷系统由二台制冷量为2461kW电制冷水冷离心式冷水机组、一台

制冷量为1231kW的水冷螺杆式冷水机组、五台横流式超低噪声冷却塔、五台冷却水泵和五

台冷冻水泵组成。

塔楼二超高层空调制冷系统由二台制冷量为2110kW电制冷水冷离心式冷水机组、一台制冷

量为1055kW的水冷螺杆式冷水机组、五台横流式超低噪声冷却塔、五台冷却水泵和五台冷

冻水泵组成。

空调主机房位于地下一层，冷却塔布置于4层裙楼室外天面。冷水机组冷冻水供回水温

度为6℃/11℃，冷却水进出水温度为28℃/33℃。

3、空调热源系统

原施工图设计阶段，空调供热热源来自区域热力站，热水供回水温度为90℃/65℃，空调热水通过板式换热器和空调热水泵，接入空调冷冻水干管输送至各空调末端。塔楼一和塔楼

二超高层热水输送系统均分别由二台热交换器、三台水泵（两用一备）组成。空调热水供回

水温度为60℃/45℃。

因区域热力站的建设进度远远滞后本项目投产计划期限，本项目空调热源调整为自建热水锅炉。首层原换热机房及部分房间使用功能调整后修改为燃气常压热水锅炉房。修改后选用4

台2.1MW的燃气常压热水锅炉供暖，进出水温度为85℃/65℃，锅炉热水经板式换热器换成60℃/45℃的二次热水，分别接入塔楼一、二空调冷冻水系统干管。塔楼一、二超高层共用锅炉房及其设备，供暖干管上分别设置热计量装置独立计量用热量。

三、空调水系统

1、空调冷冻水、热水系统均采用闭式系统，两管制，竖向主管同程，水平支管同程。

2、空调冷冻水、热水系统分高低两个区，高、低区之间通过板式换热器分隔。板式换热

器及配套水泵、定压罐等设备分别设置在塔楼一、二超高层二十四层设备转换层机房中，二

十四层以下为低区，二十四层以上为高区。

3、低区冷冻水供回水温度均为6℃/11℃，高区冷冻水供回水温度为7℃/12℃。

4、低区空调热水供回水温度均为60℃/45℃，高区空调热水供回水温度为55℃/40℃。

5、冷冻水系统均采用一次泵变流量系统，五台冷冻水泵及三台空调主机分别并联后串接。在冷冻水供回主水管之间设压差旁通控制阀。

6、高区空调冷热水系统均采用一次泵变流量系统，冷冻水泵、空调热水泵采用变频控制，以降低水泵的输送能耗。

7、冷却水均采用一次泵变流量系统，五台冷却水泵及三台空调主机分别并联后串接，水

泵对冷水机组为压入式设置。冷却水均采用双管异程式系统。

8、冷却塔以拼装组合的形式布置于裙楼屋面，冷却塔进水管安装电动阀门，小容量制冷

机对应一台冷却塔，大容量制冷机对应两台冷却塔。冷却塔选用超低噪音型，风机均采用变

频控制，当系统低负荷运行时，风机低速运行，便于节能和降低冷却塔运行噪音。冷却水供

回水温度为28℃/33℃。

9、高、低区冷冻水、热水系统分别在二十四层换热机房和地下一层空调主机房采用闭式

隔膜膨胀罐定压，低位定压、补水并排气。

10、水系统的立管顶端和局部最高点设放气阀，水系统最低点和局部最低点设排污阀。

四、空调风系统

1、裙楼大堂、宴会厅、前厅、多功能厅等大空间空调系统采用单风机全空气定风量集中

送风系统。室外新风与室内回风混合后，经表冷器处理至送风点送入室内服务区。气流组织

为顶送顶回。

2、办公区、商业包间均采用风机盘管加独立新风系统，独立新风处理至室内等焓状态点

工况，经风管送至风机盘管出口侧送风管。室内空调排风集中排放，维持室内的风量及压力

平衡。

3、塔楼办公标准层新风系统采用组合式空气处理机组，设置转轮式全热交换器，利用室

内排风对新风夏季预冷（冬季预热）进行热回收处理，降低空调系统的运行能耗。

五、设计体会

1、水系统竖向分区划分量的选择

超高层建筑由于高度产生的水静压对管道系统和设备的影响巨大，不同的竖向水系统划

分方式，其管道及设备的工作压力差别明显，超高层建筑制冷设备、管道、阀门和附件的投

资随设备和管道工作压力的增大而增加。

本项目建筑高度195.15米，空调主机房位于地下一层，其空调冷冻水系统设计最高处与

最低处的高差超过200米。水系统的工作压力不仅包括静水压，还包括水泵运行产生的动水压，若不划分竖向分区，空调冷冻水系统的工作压力将远远超过2.0MPa，这明显是不合适的，需通过划分竖向分区将全部楼层变成各自独立的静压区。

1.1、划分三个竖向分区

划分三个竖向分区时，各分区段的工作压力均不大于1.0MPa，这对于设备承压要求与系

统运行安全是有利的。但由于高区、中区的冷冻水分别需要低一区的换热设备逐级提供，换

热温差的存在使高区、中区的冷冻水供水温度提高，要求上层系统的水流量必须有所增加，

水泵的运行成本增加。供水温度的提高，末端设备与空气之间的换热温差将减少，在保证空

调效果的前提下，相对于低区末端设备，高区末端设备需要更大的换热面积，通常需选配大

一号的末端设备，投入更多投资成本。

1.2、划分两个竖向分区

划分两个竖向分区时，高低两个分区的工作压力均超过1.0MPa且不超过1.6MPa，为满

足运营安全的要求，冷冻水系统的设备、管道、阀门和附件的工作压力均按1.6MPa级别选取。为充分利用低区设备承压能力，减少高区换热设备及水泵容量，结合避难层设备间的楼

层位置，应使低区系统的工作压力接近1.6MPa，宜将高区换热设备设置于较高楼层的设备间中。

1.3、对比选择

通过参考其他文献，类似项目冷冻水系统设置三个竖向分区方案的整体经济性，远不如

设置两个竖向分区方案，在满足舒适性的基本前提下，合理经济性可为建设方节约大量建设

投资成本。最终本项目选择高、低区换热机房设置于二十四层避难层，以上部分为高区，以

下部分为低区。

2、商业厨房油烟系统的设计

在施工图设计阶段，裙楼商业的具体业态不明，但餐饮服务必不可少，预留合适的餐饮

油烟管道系统，有利于运营阶段灵活组合分布不同的商业业态，利于提升商业价值。

裙楼商铺区域按20%的商铺面积估算厨房面积，厨房换气次数50次/h，油烟管风速不超

过10m/s。设置油烟过滤装置，油烟尾气满足《饮食业油烟排放标准》要求。排油烟风管采

用SS304不锈钢，风管厚度1.2mm，焊接连接。风管安装时设不小于2%的坡度坡向排水点

或排烟罩。由于建筑条件限制部分排油烟管道较长，设置坡度较困难，为便于排除油烟管道

内的油水混合物，约隔15米左右设置一段DN15的排污短管，并安装球阀。

六、结语

在满足室内空调舒适度的前提下，合理设备选型及系统设计可节约大量投资成本，提高

整体经济性。全面考虑商业办公建筑的使用需求和应用场景，合理预留必要的通风系统，为