一个超高层公共建筑的空调案例分析

一个超高层公共建筑的空调案例分析
发表时间：2019-06-10T11:12:15.470Z 来源：《防护工程》2019年第5期作者：谢俊涛
[导读] 合理利用节能减排措施，真真正正地实现建筑暖通空调系统的节能和绿色环保，为社会的进步和发展，贡献一分力量。

摘要：随着我国经济水平的不断发展，人们对超高层公共建筑的需求也越来越大，对其的认知也在逐渐加深，从而对超高层公共建筑的抗震、消防、节能等方面也提出了更高的要求。

作为超高层公共建筑中的“能耗大王”—空调系统，其系统的最优化设计尤为重要，必须结合项目的实际情况，谨慎地通过计算、分析比较，以便找到适合该项目的最优化空调系统，达到减少项目投资，减少运行成本，方便日常管理、维护等目的，为节能减排作出贡献。

本文以深圳前海新区的一个超高层公共建筑项目的空调设计为例，详细论述空调系统方案的比较选择，通过系统的计算和分析，达到空调方案最优化设计的目的。

关键词：超高层建筑；空调系统设计；承压计算。

一、案例概况
该项目位于广东省深圳市前海深港现代服务业合作区内，合作区作为正在报批的《深圳城市总体规划（2008—2020）》中所确定的深圳城市“双中心”之一的“前海中心”的核心区域，定位为未来整个珠三角的“曼哈顿”，足见其具有良好的发展前景。

项目由两个地块组成，分别建造两个超高层公共建筑：东塔和西塔，两塔相互独立，每个塔总面积约为10万平方米，西塔的主要功能为办公，东塔的主要功能有办公、商业、酒店等，空调系统各自独立设置，以下以东塔为例，探讨空调系统的选择。

东塔建筑高度为151.00m，地下4层，地上31层，其中11、22层为避难层。

仅考虑夏季供冷，空调冷源由前湾片区集中供冷站提供，一次侧供回水温度分别为3°C/12°C。

按每个空调系统高度不超过100米考虑，分为高区和低区两个空调区域，其中-2~21层为低区空调系统，空调总面积为44205.5平方米，总冷负荷约为9100KW，23~31层为高区空调系统，空调总面积为16263.0平方米，总冷负荷为2900 KW。

二、空调方案选择计算
空调系统的设计，通过以下两种方案的比较确定。

设计方案一：高、低区均独立设置空调水系统，分别通过板式换热器与供冷站提供的一次冷冻水进行换热后，获得二次低温冷冻水。

低区系统采用三台3300KW容量的板式换热器和四台变频冷冻水泵，均设置于地下二层换热机房内，相对标高为-11.2m，系统的膨胀水箱设置于22层避难层内，高出地面1.2m，水箱液面高度为1m，液面相对标高为98.2m；高区系统采用两台1600KW容量的板式换热器和三台变频冷冻水泵，换热器设置于地下二层换热机房内，相对标高为-11.2m，冷冻水泵设置于22层避难层机房内，相对标高为96m，系统的膨胀水箱设置于屋面上，高出屋面地面1.2mm，水箱液面高度为1m，液面相对标高为153.2m。

两套系统的供回水温度均为5.5/13.5°C。

空调水系统图如下所示。

方案一高区系统承压计算：
1）系统停止运行时，以下典型设备的压力计算如下：
水泵出口端PA高=ρg(hF高-hA高)=1000*9.8*(153.2-96) ≈0.56MPa
板式换热器进口端PB高=ρg(hF高-hB高)=1000*9.8*(153.2-(-11.2)) ≈1.61MPa
2）系统开始运行的瞬间，以下典型设备的压力计算如下：
水泵出口端PA高’=PA高+P高=0.56+0.33=0.89 MPa
3）系统正常运行时，以下典型设备的压力计算如下：
空调末端在不同系统状态时的压力均不大于水泵的压力。

注：P表示水泵出口处的全压，即水泵的扬程，经计算，高区水泵P高扬程为33m，v表示水泵出口处的流速，为3.0m/s。

方案一小结：综上所述，方案一低区系统的板式换热器、水泵、空调末端均按1.6MPa的承压要求选用设备；高区系统的板式换热器按
2.0 MPa的承压要求选用设备，水泵、空调末端均按1.0 MPa的承压要求选用设备。

空调水管承压按2.5MPa选用，水管管件根据安装位置的不同进行选用。

设计方案二：整栋大楼所需的空调冷冻水通过板式换热器与供冷站提供的一次冷冻水进行换热获得，其中一部分直接供低区系统使用，另一部分供高区系统使用，高区水系统需经过二次转换获得。

总系统二次侧采用四台3300KW容量的板式换热器和五台变频冷冻水泵，均设置于地下二层换热机房内，相对标高为-11.2m，系统的膨胀水箱设置于23层内，高出地面0.2m，水箱液面高度为1m，液面相对标高为101.7m；供回水温度为5.5/13.5°C。

高区系统二次侧采用两台1600KW容量的板式换热器和三台变频冷冻水泵，板式换热器和冷冻水泵均设置于22层避难层机房内，相对标高为96m，系统的膨胀水箱设置于屋面上，高出屋面地面1.2mm，水箱液面高度为1m，液面相对标高为153.2m；供回水温度为6.5/14.5°C。

系统图如下所示。

方案二小结：综上所述，方案二低区系统的板式换热器、水泵、空调末端均按1.6MPa的承压要求选用设备；高区系统的板式换热器、水泵、空调末端均按1.0MPa的承压要求选用设备。

空调水管承压按2.5MPa选用，水管管件根据安装位置的不同进行选用。

两方案对比：以上两个方案的对比如下表：
三、结语
通过以上的计算分析得知，当我们进入到超高层公共建筑空调系统方案设计的初期阶段，就应该结合项目的实际情况，考虑可能适用的空调方案，通过相应的建筑参数构建不同的空调系统，进行严密的计算、比较，从经济性、技术性等方面比选出最适合该项目的空调系统方案，从而为整个空调系统的设计提供坚实的基础。

另外，设计者还应具有科学的创新理念，并充分贯彻绿色建筑设计的方针，合理利用节能减排措施，真真正正地实现建筑暖通空调系统的节能和绿色环保，为社会的进步和发展，贡献一分力量。

参考文献：
[1]陆耀庆.实用供热空调设计手册，2008.。