1超高层建筑空调水系统竖向分区设计的理论探讨

有研究表明，采用多级换热方式来断压，带来的影响是：投资上增加了板式换热器及相应次级泵的投资，增加了相应的机房面积，冷水温度提高，空调米端换热面积增大，投资增加；能耗方面，一级换热，效率至少下降20%，同时水泵输配能耗增加，冷水机组由于要求更低的出水温度，能效比下降。加大冷源直供环路的负担范围，则可降低投资，提高效率，节能运行。表1列出了常用空调设备、管道及管件的压力等级：

2某超高层酒店空调水系统竖向分区方案

以某超高层酒店为案例，对空调水系统竖向分区方案进行浅略的比较分析。某酒店为五星级酒店，地处闹市区，地上53层，地下4层（-20.4m），建筑高度243.25m，建筑专业分别于6、21、36、51层设置避难（设备）层，建筑使用功能划分为：地下4层为车库、设备用房、洗衣房等，1-6层为酒店附属用房，其余均为客房。由于使用功能要求，酒店48层以上使用独立冷热源，其余部分采用冷水机组（离心式制冷机）+燃气真空热水机组方案作为冷热源，冷热源机房设置于地下4层，定压膨胀水箱箱底高度243.45m，空调水系统最大静水压力263.85mH2O，约2.64MPa。

对于该项目，不设中间换热器，冷水机组承压达2.6MPa以上，技术上不可行，故选用板式换热器断压方式，在考虑建筑避难（设备）层的位置、设备管件的压力等级、系统定压点位置、换热器设置位置等诸多因素后，选定了两种方案进行比较。方案1：在建筑36层避难（设备）层（162.5m）处设置一组水－水板式换热器，整个系统分为高低2个区，36层（含）以下为低区、36层以上为高区。低区直接供水，末端设备的供回水温度为6℃/11℃；高区经36层处的板式换热器换热后间接供水，末端设备的供回水温度为9℃/14℃，一次水系统的膨胀水箱设于36层，定压点设于水泵吸入口处，冷热源机房内冷水机组、一次水泵及分集水器等最高承压约为2.0MPa，末端设备承压1.0~2.0MPa。

方案2：将水系统分为3个区，设三组板换：一组位于冷热源机房内，服务21层以下区域；另外两组分别设于21、36层避难（设备）层处，分别服务上部的21层-36层和37层-48层区域；末端设备的一次、二次供回水温度为：第一组5℃/10℃、7/12℃；第二组5℃/10℃、7/12℃；第三组7℃/12℃、9/14℃；一次水系统的膨胀水箱设于21层（96.7m），定压点设于水泵吸入口处，冷热源机房内冷水机组、一次水泵及分集水器等最高承压约为1.6MPa。

上述内容可以看出，方案1，冷源直供环路的负担范围大，水泵、板式换热器数量少，能耗较低，供冷效率降低少，设备初投资相对较少，但对冷水机组、水泵、板式换热器及末端设备的压力等级要求比较高。方案2，对末端设备的压力等级要求较低，但对板式换热器、管路等仍不可避免的要采用高压力等级，且方案2的供冷效率降低较多，水泵、板式换热器数量也较多，设备初投资也比方案1高。方案较为经济合理。

3结论

本文通过对某超高层酒店空调水系统竖向分区2个方案的对比，认为对于超高层建筑，一般的压力分区原则可为：空调末端设备承压不超过1.6MPa，冷水机组承压不超过2.0MPa，水泵、板式换热器、冷热源机房内管路等承压不超过2.5MPa。但是，超高层建筑的空调系统里，其空调水系统的划分也并非分区越少承压越高就是越好，尚需根据实际情况，重视安全性设计，应用先进的技术手段，全面综合考虑，以迎接摩天大楼的技术挑战。