明园九龙湾项目的空调系统设计感悟

郭星

（上海筑视建筑设计有限公司，上海 200000）

1 工程概况

明园九龙湾项目位于南昌市九龙湖片区三清山大道路口，为办公、酒店、商业综合项目。本项目北临防护绿地，西临茶园街，南临九江街，东临三清山大道。项目共规划1栋超高层建筑（办公、酒店）及其相连的高层商业。本项目建设用地面积为24347．63m2，总建筑面积 165618．30m2，其中地上建筑面积 110138．08m2，地下建筑面积55480．22m2。地下3层，为车库、设备用房及酒店后勤用房；地上建筑包括1栋超高层酒店办公及相连的商业建筑。其中超高层塔楼共37层，到屋面结构面160．5m。1～6层为酒店附属用房，7～27层为办公，28～37层为酒店客房。相邻商业裙楼共5层，到屋面结构面28．45m，商业主业态为零售、餐饮，局部4、5层为文化艺术中心。

该项目在方案阶段，各参与单位都提出了明确的目标和计划。笔者接到的业主设计任务书中对此项目的定位为“超高层高档办公、酒店、商业综合体”，酒店拟招商五星级。笔者有幸作为本项目的暖通专业负责人，主持工作直至现施工阶段，项目如期完成了消防、审图工作，期间因各方原因发生了不少调整及变更，随着后期招商工作的进行，小业主具体要求逐渐明晰，酒店区域的空调系统仍在讨论调整。本文就该项目的空调系统做具体的介绍分析，并结合项目进程中遇到的问题及解决方案做阐述并剖析，提出了本人就此类商业综合体项目的意见及反思。

2 空调冷热源分析

暖通空调冷热源设计方案，直接关系到暖通空调项目的成败和经济效益的优劣。冷热源的比较和优选需要对其涉及的因素统筹考虑，使其综合效益最高。暖通方案阶段，笔者从可行性、经济性、调节性、安全性等方面综合考虑，最终决定采用水冷冷水机组+热水锅炉的组合形式作为项目的空调冷热源，酒店自用1套系统，商业和办公合用1套系统，该方案既符合当地的能源条件，又满足了业主的使用要求。下面就定案过程中主要考虑的4个方面作分别介绍。

2.1 可行性

能够满足使用要求，是可行性方案应考虑的主要问题。项目初期即定性为甲级写字楼、高档商业及五星级酒店，建筑面积165618．30m2且功能复杂，商业部分规划艺术文化中心，酒店裙房部分有中餐厅、西餐厅、宴会厅、多功能厅及康体健身区域，这些空间对空气品质及空调效果均有较高的要求。

常规的冷媒系统风量较小，无法满足大空间的使用要求，且初期的投资较高，在项目方案阶段首先被否定。那么冷源考虑的方向主要集中在冷水中央空调的几个系统。水冷冷水机组、风冷热泵机组和冰蓄冷空调机组均可满足项目的使用要求，进入第一轮的备选方案。热源方面，该项目周边无市政热网或工厂余热供应，需自行考虑热源。热水锅炉系统功可满足高档商业、办公、酒店的空调供热和热水使用的需求，经济性及可靠性均较好，设计初期，甲方和设计方均同意此热源方案。

2.2 经济性

项目甲方仅负责项目的建设，后期运营及维护均由场所租赁方负责。因次，空调系统的设备造价、安装费用及机房占地面积是甲方经济性考虑的首要因素，后期运行、管理和维护费用不作为业主空调方案的重要评判标准，但仍是空调设计人员必须考量的因素。

从设备造价的角度排列，水冷冷水系统优于风冷热泵系统，优于冰蓄冷空调系统；从安装费用的角度排列，风冷热泵机组优于水冷冷水机组，优于冰蓄冷空调机组；从机房占地面积考虑，风冷热泵机组优于水冷冷水机组，优于冰蓄冷空调机组；从运行费用考虑，冰蓄冷空调系统优于水冷冷水系统，优于风冷热泵系统；从管理、维护费用及技术要求考虑，风冷热泵系统优于水冷冷水系统，优于冰蓄冷空调系统。综合考虑以上因素，虽然冰蓄冷空调在节能和后期运营方面具有较突出优势，但初投资较高，机房使用面积较大，对业主的造价影响较大，最终未被选用。

风冷热泵空调系统可节省主机房和冷却塔占地面积，但对风冷热泵主机的摆放位置要求较高，针对本项目，仅可布置在商业裙房屋面。屋面已考虑布置太阳能热水集热器，留给空调系统的设备空间不多，考虑商业4、5层艺术文化中心的空调冷热负荷及运行时间需求，此区域采用风冷热泵空调系统，其余商业、办公和酒店区域均采用水冷冷水系统作为空调冷源。后期商业招商中，艺术文化中心区域最终定为电影院，影院公司要求有独立的冷热源，风冷热泵系统正可满足影院公司的需求。

2.3 调节性

方案开始，项目考虑商业、办公、酒店分设1套空调冷热源，系统分区明确，便于后期的运营管理。设计过程中，甲方要求在地下室增加后勤使用面积，并不减少车库停车位的数量。各专业综合考虑后，分别作出修改调整。项目最终设置2套空调冷热源系统：酒店空调24h运行且高度较高，自用1套系统；商业和办公空调使用时间重合度较高，合用1套系统。

酒店系统在夏季冷负荷峰值约为3960kW，冬季热负荷峰值约为2800kW，另外生活热水负荷约为1100kW。根据五星级酒店公司的设计要求，冷热源均考虑适当预留。冷源由2台600RT离心机组+1台200RT螺杆机组组成，冷水供回水温度为6/12℃；热源采用3台1400kW的承压热水锅炉组成，燃料为市政天然气，其中1台设计为油气两用型，提高供热可靠性，提供90/65℃高温热水，经板换置备供回水温度为65/50℃的空调热水，及50/40℃的地板采暖低温热水及生活热水。

办公商业系统冷源由2台1000RT离心机组+2台410RT螺杆机组组成，冷水供回水温度为6/12℃；热源采用3台2100kW的常压热水锅炉组成，燃料为市政天然气，提供90/65℃高温热水，经板换置备供回水温度为65/50℃的空调热水。以上的空调冷热源机组设计既可满足空调冷热负荷的峰值要求，也考虑了各阶段部分负荷运行条件下冷热源的机组匹配性，自动控制系统尽可能简化，提高了系统的调节性和可操作性。

2.4 安全性

针对空调机组的使用安全，制冷机房和锅炉房均设计了平时通风系统和事故通风系统，一旦发生有害气体的泄漏事故，探测报警装置即连锁启动事故通风系统，保证值班人员安全撤离。锅炉房的选址也考虑到工作人员和周边房间人员的安全性。另外在表冷气、蒸发器和冷却塔等易结露积水、病菌易繁殖的地方，也采取了可靠的排水和消毒措施。

3 空调水系统设计

3.1 系统分区

该项目商业办公空调系统最高使用层为27层办公层，高度约110m，制冷机房设置在地下3层，高差约125m。酒店空调系统最高使用层为38层客房层，高度约160m，制冷机房设置在地下3层，高差约175m。最终，办公商业系统采用一泵到顶的一次泵变流量系统，空调水系统工作压力为1．6MPa。酒店空调水系统高低分区，以28F避难层为界。高低区均采用一次泵变流量系统，低区空调水系统工作压力为1．7MPa，高区为0．8MPa。考虑因素如下。

（1）系统造价。根据建筑功能进行负荷计算，商业办公系统中，商业和办公的空调负荷约各占一半，若该系统分区，设备造价的节省空间不大，且需要设置高区泵房及换热装置，占用较大机房面积，综合考虑造价更高。酒店系统中，70%的空调负荷集中在7层以下的酒店裙房区域，若采用高低分区，则低区空调设备的造价可大大节省，且其所占的比例较大。高区换热后水温升高，会给高区系统末端盘管带来额外负担，但高区功能基本为客房，风机盘管在选型时均按照酒店管理方的要求放有余量，水温在一定范围内的升高对盘管选型和使用效果均影响有限，统筹考虑下，酒店空调系统分区会带来明显的造价节省。

（2）稳定性。高层建筑空调水系统中，水锤现象是一个不得不考虑的因素，尤其是150m以上的超高层建筑，水锤现象的影响力更大，破坏力也更强。系统工作时，要避免水泵机组的突然开启或停车，阀门的突然开启或关闭，系统设计时也要考虑主机应对水锤冲击的能力，必要时配备水锤消除器产品。对超高层建筑空调水系统进行高低分区，可以有效消减小水锤现象的影响。分区后，空调水泵杨程降低，系统的工作压力减小，管道系统中的阀门、软接、法兰等连接处系统泄漏的几率大大降低，给五星级酒店的正常稳定运营带来了更多保障。

3.2 系统制式

根据项目的定位，初期方案中，商业办公系统设计为两管制空调水系统，酒店系统设计为四管制空调水系统，可根据使用者的个性化要求，满足系统不同区域同时供冷、供热的需求。对酒店大堂、宴会厅、总统套房和游泳池区域辅以地板辐射采暖系统，提高冬季使用的热舒适度。

项目初期，酒店管理公司为锦江国际。该公司评估后认为，南昌地区的气候四季分明，采用两管制系统即可满足房间要求。考虑系统造价及后期的运营费用，建议采用两管制空调水系统，避免造成闲置浪费。沟通后各方意见达成一致，遂按照此方案设计。1年后，酒店公司更换为希尔顿，该公司明确要求空调水系统需采用四管制，现阶段空调水系统、管井、机房正按照此要求进行调整。

4 感悟及反思

本项目中，伴随酒店管理公司的变更带来了空调水系统的调整，机房、管井、设备均需相应修改。除空调水系统制式外，希尔顿集团对各功能区，如宴会厅、餐厅、康体休闲等区域也有相应的修改要求，空调末端的调整不可避免。大体量多功能公建项目空调系统设计，符合规范要求是原则，满足使用需要是基础，此外，还要考虑后期租赁方、使用方的个性化要求。空调设计前期，多方面要充分沟通，在不浪费的前提下为系统变更预留足够的机房、管井空间，也是设计人员需要考虑的要素。

5 结语

设计工作是服务，也是创造。一个优秀的空调工程设计方案，应对方案涉及的各种因素进行全面考虑，使其综合效益最高。目前工程设计周期普遍较短，一些技术性问题也没有完全解决，在实际设计工作中，往往不具备多方案、多参数的综合对比分析和优化选择的充足条件，这就对空调设计人员提出了更高的业务水平要求。从业者要不断学习专业知识，跟进技术新点、热点、难点，以全局的眼光、发展的眼光统筹考虑设计的多方面影响，才能更好的把设计成果转变成落地项目，服务于大众。