一体化窗台送风系统在中信大厦的创新与应用

汪志生 邢其龙

中信和业投资有限公司

随着建筑工厂预制化、装配化水平的不断提升，绿色建造技术的不断发展，在建筑设计与建造过程中如何充分利用装配化的高精度、高集成，美观性好，施工速度快，便于拆卸和运维等特点，统筹考虑建筑、装饰与机电系统的一体化设计、装配化施工，既能满足机电系统功能，又保证装饰效果和美观性，便于后期拆卸维护，最大限度的减少室内占用面积，增加建筑室内净使用面积，创造较大的经济效益，逐渐成为建筑投资方、建造方和运营方关注的重点[1]。

1 工程概况

中信大厦位于北京市商务中心区核心区，总用地面积11,478 平方m，建筑高度528 m，总建筑面积43.7万m2，地上108 层，地下8 层，深度达40 m，是北京最高也是最深的建筑。中信大厦项目设计从中国历史文化中汲取尊形塔身、孔明灯顶冠和城门入口等元素，经过抽象处理和比例优化，其形体自下至中上部逐渐缩小，同时顶部逐渐放大，形成中部略有收分的双曲线建筑造型。功能是以办公为主，集商业、会议、观光及多功能中心于一体的智慧型超高层综合体建筑。

2 窗台送风系统形式

本工程空调系统采用变风量空调系统，采用内区变风量空调系统与外区周边四管制立式风机盘管相结合的空调系统形式（如图1），沿幕墙周边设置窗台，四管制立式风机盘管暗藏在窗台内，主要承担外区维护结构冷热负荷，每台四管制立式风机盘管可根据需求个性化选择供热或供冷、不同档位风量的运行模式，能独立控制温度等参数，有效阻隔室外温度变化对大厦内温度波动的影响，大大提高窗际热舒适指标，提高客户的舒适度[2]。原设计窗台和立式风管盘管由不同专业独立分开设计，四管制风机盘管所接空调水管布置在风盘后侧，冷凝水管穿幕墙防火封堵走下层吊顶内排布，风机盘管采用下回风，过滤网设置风机盘管底部，回风口设置在窗台装饰侧板的侧面，立式风机盘管厚度按标准230 mm 设计，总体窗台板宽度为500 mm（如图2），全楼窗台占用面积11250 m2。

图1 空调系统形式示意图

图2 原设计窗台示意图

3 方案优化

针对超高层建筑普遍存在建筑设备设施占用面积指标偏大导致超高层建筑得房率偏低的现实情况，如何保证在满足建筑设备的使用功能的前提实现占用面积最小化是超高层建筑机电设计、产品选型与实施过程中面临的重要课题。在方案优化中考虑窗台板与立式风机盘管一体化设计，工厂预制化制作，一体化装配式施工，在保证功能的前提下对占用面积较大的窗台系统进行优化，做到外形美观、方便维护且能最大限度的减少占用面积。优化方案需要解决的主要问题如下：

1）实现超薄型、低噪音且性能优异的窗边立式风机盘管产品选型。

2）窗台内风机盘管所接空调水管道的排布优化，减少占用空间。

3）包覆板构造与支架系统优化，减少窗台板厚度。

4）窗台系统便于拆卸和后期运维。

5）同幕墙系统紧密结合与误差消除措施。

3.1 产品定制化选型

目前市场上立式风机盘管最小标准厚度为230 mm，通过组织制造厂进行定制化研发将厚度减少至190 mm。通过在风机盘管内设置气流均流装置，在风机出风口采用均流板，并粘贴吸声材料，使得出风气流分布均匀，能有效到达表冷器进风面，减少因厚度变薄造成内部流通风速变大引起二次再生气流噪声，同时机组内部气流组织均匀，内部风阻相对较小，有效降低能耗。同时考虑本项目风机盘管为干工况运行，由于进水温度高，表冷器冷量衰减较大，需重新设计水流分配器的水流分配，水流分配器采用窄型长回路设计，保证较高的水流速以提高冷量，使得水阻力控制在合理的范围。经样机检测定制化选型后的立式风机盘管噪音及能耗指标均优于设计要求。

3.2 管线优化排布

充分利用下一层吊顶空间，利用BIM 技术对窗台内空调水管道进行排布优化，最大限度减少管道在窗台内的占用空间，在下一层吊顶内钢梁上预留洞口，将空调水主管道调整在下一层吊顶内穿梁布置，减少对幕墙防火封堵的影响。风机盘管从两侧接管与穿楼板与下一层吊顶内主管道连接，回风形式由侧回改为下回风，回风过滤网从下端侧面抽出，风机盘管与窗台板一体化设计，优化后的一体化窗台送风系统厚度减少至288 mm。（如图3、图4）。

图3 优化后管线布置效果图

图4 优化后一体化窗台系统示意图

3.3 结构体系

一体化窗台送风系统由窗台支撑架及外装饰板、立式风机盘管、带锁温控器三部分组成。（如图5）窗台系统总高度符合设计950 mm 的尺寸要求，结合装饰的视觉要求，线条美观，色彩与内窗框浑然一体，无螺钉挂板结构，不易结尘，维护方便。外装饰板集出风口和回风口于一体，充分考虑了气流均匀度，有效阻挡辐射热。

图5 一体化窗台送风系统结构示意图

考虑一体化窗台送风系统结构应具有足够的强度，确保可站人维修没有大的变形，窗台支撑架要求可承重150 kg，根据结构强度计算选择窗台支撑框架材料，外装饰面板采用加强筋设计以保证足够强度，温控器面板采用锁紧装置，同时为满足幕墙安装结构（180 mm 间隙）要求，窗台系统框架下部采用V 字型结构，上部采用矩形结构，既保证强度又便于冷热水管安装。

考虑风机盘管运行过程产生振动，为避免振动传递到窗台，采取振动绝缘措施，窗台支撑框架与风机盘管机架分开独立设置，风机盘管出风口与外装饰面板出风口连接采用软连接。

每台立式风机盘管安装2 只过滤网，采用抽拉式分块过滤网结构，清洗过滤网时，将下端回风口面板移开，可以从风盘底部直接从侧面抽出过滤网，清洗维护便捷。

3.4 误差消除措施

窗台外装饰板之间热胀冷缩误差控制通过采取20 mm 间距伸缩缝来消除，窗台支撑框架与风机盘管机架安装垂直误差通过采用可调节螺钉和钢质垫块实现0～15 mm 调节，窗台支撑框架与风机盘管机架水平方向误差通过采用腰形孔调节实现±15 mm 调节。

4 组合性能检测验证

由于采用了一体化窗台送风系统的创新技术，对立式风机盘管的厚度、能耗、噪音等各项性能提出了较高要求，为确保组合性能满足设计要求，组织制造厂按优化方案生产样机并送至第三方权威机构——国家空调设备质量监督检验中心进行检测验证，检测结果如表1：

表1 一体化窗台送风系统性能参数对比表

经第三方权威机构检测表明，一体化窗台送风系统的在机组厚度、噪音及能耗等关键性指标上性能优异，并远超越设计要求，同时大大减少室内占用面积。

5 一体化施工

窗台板安装与风机盘管安装施工交叉较多，施工过程中需要大量配合工作，采用工厂化预制，现场一体化装配施工，由同一家单位进实施，可以减少施工配合，减少工序交叉，增加工作效率，提高了窗台系统的施工速度、安装精度及美观性。一体化施工流程图如图6：

图6 一体化施工流程图

6 应用效果

中信大厦项目通过采用一体化窗台送风系统集成创新技术，由超薄型窗边立式风机盘管和窗台板一体化集成，不仅有效阻隔室外温度变化对大厦内温度波动的影响，提高办公区域人体舒适度，而且通过管道的优化排布、构造及支架系统优化，并采用合理的误差消除措施，超薄型、低噪音、低能耗、低风速的创新型窗边立式风机盘管产品的定制研发，便于运维的侧板与台面分解型的安装型式，一体化施工技术实现窗台面板厚度原设计的500 mm 优化减少至288 mm，为全楼增加净使用面积约4399 m2，创造了较大的经济效益。

一体化窗台送风系统的应用提高了中信大厦项目窗台系统的施工速度、安装精度及美观性，而且在产品性能上噪音、能耗等关键性指标上性能优异，并远超越设计的要求，其技术性能指标达到了世界领先水平。