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超高層空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)計探討
超高層建筑空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)計探討
摘要 :對某超高層建筑空調(diào)水系統(tǒng)分區(qū)方案進(jìn)行對比分析,探討超高層建筑采用高承壓空調(diào)水系統(tǒng)方案的可行性。
關(guān)鍵詞 超高層 空調(diào) 水系統(tǒng) 承壓
一、前言
超高層建筑體型巨大,功能復(fù)雜,容納人員眾多,投資十分龐大。超高層建筑絕不是普通建筑的拉伸或簡單疊加,在一般建筑物中的一般問題,到了超高層建筑中都可能成為特殊問題,需要特別處理。
超高層建筑本身具備很多自然特性,對建筑設(shè)計造成較大影響:①負(fù)荷計算方面:隨著建筑高度升高,大氣透明度、太陽輻射強(qiáng)度亦增大,室外風(fēng)速隨著建筑高度遞增,圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面放熱系數(shù)加大;②隨著建筑高度增加,空調(diào)水路系統(tǒng)設(shè)備及管件承壓要求提高,須經(jīng)過梯級板換方式把冷熱水送至最高層;③性能化設(shè)計方面:隨著建筑高度升高、層數(shù)增加導(dǎo)致疏散困難,對防排煙措施要求高,且建筑本身由于熱壓造成的煙囪作用較大,對空調(diào)通風(fēng)、換氣、排煙效果有影響。
在超高層建筑中,空調(diào)水系統(tǒng)分區(qū)及設(shè)備承壓問題是超高層空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計中須著重考慮的問題。目前我國超高層建筑絕大部分水路系統(tǒng)的設(shè)計采用:在建筑中間層設(shè)置水-水板式換熱器,把冷、熱水從低區(qū)提升至設(shè)備層,經(jīng)板式換熱器閉式熱交換后再由次級泵輸送至高區(qū)。采用這種做法可以使低區(qū)與高區(qū)承受由各自分區(qū)高度產(chǎn)生的壓力,從而避免低區(qū)的設(shè)備及管路承壓過大。目前鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的進(jìn)步使得超高層建筑的高度有了進(jìn)一步的提升,300~400米的超超高層建筑屢見不鮮。在這類建筑中如果水系統(tǒng)不能合理分區(qū)則勢必導(dǎo)致——①末端設(shè)備承壓要求過高,導(dǎo)致?lián)Q熱器面板和管壁加厚過多,傳熱效率下降,同時設(shè)備承壓能力提高了,造價亦隨之提高;②分區(qū)過多,從冷源供出的冷水經(jīng)多級板式換熱器后效率將降低,研究表明每經(jīng)過一級板式換熱器,其冷源的供冷(熱)效率至少下降20%左右,同時末端裝置的換熱面積則需要加大20%。
表1:典型超高層建筑空調(diào)水系統(tǒng)分區(qū)及承壓設(shè)計
項目名稱 高度 分區(qū) 中間板換
位置 最高設(shè)備承壓 一次水溫度(換熱溫差) 次級水溫度(換熱溫差)
(m) (個) MPa ℃ ℃
上海靜安希爾頓飯店 143 1 —— 2.1 7/12 ——
上海金茂大廈 420 2 21層 2.1/2.8 5.5/13.5 7/15
上海環(huán)球金融中心 460 3 150m/300m 2.1 4/9 6/15,8/17
深圳發(fā)展中心大廈 165 2 28層 1.6 7/12 10/14
深圳彭年廣場 222 2 24層 1.6 7/12 9/14
深圳賽格廣場 292.6 4 分段冷源 1.0~1.5 7/12 ——
表2:空調(diào)制冷設(shè)備、管道及管件承壓能力
空調(diào)制冷設(shè)備 空調(diào)制冷設(shè)備額定工作壓力Pw(MPa)
冷水機(jī)組 普通型 1.0
加強(qiáng)型 1.7
特加強(qiáng)型 2.0
特定加強(qiáng)型 2.1
空調(diào)處理器、風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組 1.6
板式換熱器 1.6~3.0
水泵殼體 1.0~2.5
管道及管件 管材和管件的公稱壓力PN(MPa)
低壓管道 2.5
中壓管道 4.0~6.4
高壓管道 10~100
低壓閥門 1.6
中壓閥門 2.5~6.4
高壓閥門 10~100
無縫鋼管 >1.6
表1匯總了上海、深圳地區(qū)典型超高層建筑的空調(diào)水系統(tǒng)分區(qū)及承壓設(shè)計??梢钥闯?,當(dāng)前工程設(shè)計中,超高層建筑空調(diào)水系統(tǒng)的設(shè)備承壓能力不再局限于1.0MPa以下,1.6、2.1MPa以上的高承壓設(shè)計已經(jīng)越來越多。另外隨著設(shè)備廠家技術(shù)的提高,空調(diào)設(shè)備的承壓能力也越來越高。表2給出了現(xiàn)有空調(diào)制冷設(shè)備、管道及管件承壓能力??照{(diào)機(jī)組及板換的額定工作壓力已可達(dá)到1.6MPa,低壓管道的承壓可達(dá)2.5MPa,低壓閥門的承壓可達(dá)1.6MPa,采用加強(qiáng)型冷水機(jī)組時已可承壓1.7MPa。
對超高層建筑水系統(tǒng)進(jìn)行分區(qū),首先要確定一個分區(qū)高度,這個分區(qū)高度是由設(shè)備和管道的承壓能力決定的。根據(jù)表2可以知道,冷機(jī)的承壓范圍是1.0~2.1MPa、板換的承壓范圍為1.6~3.0MPa、水泵殼體的承壓范圍是1.0~2.5MPa、空調(diào)機(jī)組承壓為1.0~1.6MPa、管道及閥門的承壓范圍是1.6~2.5MPa。對于超高層建筑來說,板換級數(shù)增加則導(dǎo)致冷源效率降低,板換級數(shù)少則設(shè)備承壓要求提高,因此其空調(diào)水系統(tǒng)的分區(qū)設(shè)計需結(jié)合建筑實(shí)際情況經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。
二、超高層辦公空調(diào)水系統(tǒng)分區(qū)方案比較
圖1為某超高層辦公樓效果圖,共98層,最高點(diǎn)高度439m,集辦公和酒店于一體。其中,73層以下為辦公區(qū),73層以上為酒店。根據(jù)建筑專業(yè)疏散要求,分別于18、19、37、38、55、56、73、74、91、92
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