广东某超高层办公楼空调水系统设计

唐雄斌（广东省重工建筑设计院有限公司　广州　510034）



广东某超高层办公楼空调水系统设计

唐雄斌
（广东省重工建筑设计院有限公司广州510034）

【摘要】广东某超高层办公楼，总建筑高度接近200米，含2个设备层及避难层。空调设计仅考虑夏季供冷，采用水冷式中央空调系统。针对项目建筑条件及空调系统水压力分布特性，将其空调水系统分为高、低两个区，高、低区采用水-水板式换热器转换。

【关键词】水系统；分区；压力；空调

作者（通讯作者）简介：唐雄斌（1982.01-），男，本科，工程师，E-mail：tangxb0107@163.com

0　引言

本工程位于广东江门市，总建筑面积约78000平方米，其中空调面积约57500平方米，地下室2层，地上45层，建筑功能主要为：办公室、会议室。建筑总高度为192.50m，设有2个设备及避难层，分别位于标高为57.30m的14层和标高为120.80m的30层。空调设计仅考虑夏季供冷。

1　空调系统设计概况

本工程设计总冷负荷8517kW，单位面积冷负荷148W/m2，设计采用水冷集中式中央空调系统，选用三台水冷离心式冷水机组，保证部分负荷或夜间加班时间段的合理搭配运行。制冷主机房设于地下二层（标高-10.8m），制冷工况冷冻水设计供/回水温度7/12℃，冷却水设计供/回水温度为32/37℃，冷冻水泵、冷却水泵与制冷主机一一对应设置。一次泵冷冻水泵设于地下二层制冷机房内（标高-10.8m），设计扬程36.0m。空调末端采用风机盘管加新风系统，系统最低末端设备位于办公楼首层大堂的夹层（标高为+5.70m）。

2　水压力特性及水系统分区原则

2.1水压力特性

地下二层制冷机房标高为-10.8m，第一设备层标高57.30m，第二设备层标高120.80m，建筑总高度192.50m。系统采用高位膨胀水箱定压，定压接入点为制冷机房内的一次水泵吸入口处。根据以上条件并考虑设备初投资，空调水系统考虑分为高、低两个区。当板换设于第一设备层时，低区水系统静水压力为68.10m，高区静水压力为135.2m；当板换设于第二设备层时，低区水系统静水压力为131.60m，高区静水压力为71.7m。当板换设置在不同设备层时，其高、低区水系统压力分布示意图如下，压力分布的讨论仅考虑水系统压力可能超过或接近1.6MPa（冷、热源主机及末端设备的承压范围）的不利情况。

图1　板换位于14F时高区水系统压力分布示意图Fig.1 Water system pressure distribution for 14th

图2　板换位于30F时低区水系统压力分布示意图Fig.2 Water system pressure distribution for 30th

由以上两个图可见，两种方式的水系统分区，系统工作最大压力点均在水泵出口处，其最大压力均有超过1.6MPa的情况。而当板换设于14F时，其高区水系统水泵出口处最大压力超过1.6MPa更多。

2.2水系统分区原则

空调冷（热）水系统最常用的分区方式是按照水压力进行分区，有时候按照建筑使用功能分区，特别是在如今集商业、办公及酒店于一体的商业综合体建筑发展越来越多的时代，以及大部分区域供冷（暖）的系统中。本文仅详细讨论超高层建筑中按照水压力进行分区。

空调水系统的冷（热）源机组、末端装置、管道及其附件都有各自的承压值。标准型冷水机组的蒸发器和冷凝器工作压力为1.0～1.6MPa，空调末端设备的工作压力均可以达到1.6MPa，管焊接道及其附件的承压值可以大于1.6MPa。因此，高层建筑超过一定高度时，空调水系统就必须进行高、低分区，以保证系统的安全运行。

3　高层建筑水系统的主要特点

高层建筑水系统分区方式一般为：低区包含冷水机组、水泵及末端设备等，高区包含板换、水泵及末端设备等，高、低区水系统均独立成环。其主要特点如下：

（1）每个水系统分区的最大工作压力控制在所要求的范围之内。

（2）低区空调水供水温度一般在5～7℃，为了保证高区空调水系统的除湿能力，高区供水温度不宜过高，一般在7～9℃。因此作为高、低的分区设备，一般采用板式换热器，换热效率高，高区与低区的供水温度差值可以做到1～2℃，换热器设置于设备层。

（3）系统分区时应尽量用足低区所能达到的高度，即建筑物的冷负荷尽量由冷水机组供水直接承担。其缘由为：由于高区水温相对较高，末端设备对空气的处理能力稍逊，通常需要适当加大其循环水量，不如低区在负担同样冷量下节能；由于传热温差减小，高区末端设备的换热面积要求增加，高区过大不利于减少空调设备的投资。

（4）由于低区水系统高度一般较高，冷水机组多位于地下室部位，为了减少对冷水机组的承压要求，可以考虑将冷水机组设于水泵的吸入端。但对于高区来说，其高度是系统分区主要考虑的因素之一，视系统的工作压力而定。

4　水系统分区设计

根据以上条件，结合项目的实际状况，本项目空调水系统分区设计如下。

由图3可见，板式换热器设于30层（标高120.80m），其低区静水压力为131.60m（地下二层制冷机房标高-10.8m），高区静水压力为71.7m。又低区水泵扬程为36m，即低区水系统水泵水口压力为167.6m，因此冷冻水泵采用吸出式，即冷水机组设于水泵的吸入端，以减少对冷水机组的承压要求。最低末端设备位于办公楼首层大堂的夹层（标高为+5.70m），即末端最大承受压力为151.1m，小于末端设备的工作压力1.6 MPa。因此板式换热器设于30层，都能保证高、低区水系统的安全运行。

图3　空调水系统分区示意图Fig.3 Air-condition water system partition schematic

5　结论

（1）高层建筑每个系统分区的最大工作压力应控制在所要求的范围之内。

（2）系统分区的数量应尽可能的少，以减少设备的投资，同时系统分区时应尽量用足低区所能达到的高度，即建筑物的冷负荷尽量由冷水机组供水直接承担。

（3）为了减少对冷水机组的承压要求，可以考虑将冷水机组设于水泵的吸入端。

参考文献：

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The Air Conditioning Water System Design for a High-rise Office Building in Guangdong

Tang Xiongbin
( Guangdong Zhonggong Architectural Design Institute Co., Ltd, Guangzhou, 510034 )

【Abstract】A high-rise office building in Guangdong. the total height of the building nearly 200 meters, and contains two equipment and refuge floors. The air-conditioning design considering only summer cooling, using water-cooled air-condition system. Contrary to construction conditions and air-conditioning system water pressure distribution characteristics, its air-condition water system is divided into two zones for high and low. The two systems changed with ware-water plate heat exchanger.

【Keywords】Water system; Partition; Pressure; Air-conditioning

中图分类号TU831

文献标识码B

文章编号：1671-6612（2016）01-033-03

收稿日期：2015-01-27