望京SOHO T3暖通空調系統設計

黃艷 程新紅 程文明

悉地（北京）國際建筑設計顧問有限公司

望京SOHO T3暖通空調系統設計

黃艷 程新紅 程文明

悉地（北京）國際建筑設計顧問有限公司

本文對北京望京SOHO項目的冷熱源配置、水力系統分區、新風熱回收和PM2.5控制手段進行了系統分析，簡要介紹了為戶內數據機房設置的集中租戶冷卻水系統和辦公空調計量遠傳抄表系統等較新技術在本項目中的應用，為此類超高層辦公建筑暖通系統設計提供借鑒和參考。

超高層建筑 水力系統分區 新風熱回收 空調計量遠傳系統

1　項目概況

本項目位于北京市朝陽區，項目總建筑規模52萬m2，包括三棟高層塔樓（簡稱T1T2T3）和對應的地下車庫及商業，其中最高的塔樓T3，建筑面積124,368m2，建筑高度170m。T3地下四層，地上四十五層，其中地下四層為主要的設備機房，地下二層至地下三層為車庫、地下一層至地上二層為商業，其余地上部分功能均為辦公樓層。

辦公和商鋪設計為單元式，機電考慮預留靈活，以增加后期單元出租的靈活性；每個辦公單元機電資源考慮獨立計量。

2　冷熱源系統設計

本項目有市政熱力供熱條件，綜合初投資和后期的運營維護，冷熱源采用市政熱力+電制冷的能源方式；為便于管理和分期建設，三個塔樓分別設置熱交換站和制冷機房。

2.1空調冷熱負荷指標

本文研究主體T3主要建筑功能為辦公和商業，商業包括餐飲商鋪和零售商鋪。T3整樓空調負荷指標如表1。

表1　望京SOHO T3空調冷熱負荷指標

2.2熱源系統設計

本項目采暖空調熱源采用城市熱力，由市政熱力提供150/90℃、壓力為1.57MPa的一次熱水至塔樓熱交換站。

考慮運營時間不同，換熱站分別設置辦公空調、商業空調和辦公大堂地板采暖換熱裝置。空調二次換熱空調供水水溫60/50℃，辦公大堂地板采暖供回水溫50/40℃。

熱交換站交換后的空調二次熱水引至塔樓地下四層冷凍機房內，接至商業和辦公的空調冷水集分水器上，地板采暖熱水直接供至辦公大堂地板輻射區域。夏季空調冷水定壓設置在制冷站，冬季采暖空調熱水循環泵、補水定壓設在市政熱交換站。

2.3冷源系統設計

空調冷源采用常規電制冷，考慮超高層建筑須進行水力分區設置二次換熱[1-2]，一次冷水水溫設置為6/12℃。

本項目空調總冷量為3300RT，在冷源設備配置中，要兼顧高峰負荷和值班負荷以及辦公、商業不同運營模式下的運行效率優化，冷機容量配比考慮大小搭配。在冷機臺數和容量選擇時，選擇了三大兩小（850RT×3+350RT×2） 以及三大一小（950RT× 3+450RT×1）兩種冷機系統配置進行了不同空調負荷率下的運營分析，相關結果詳見表2和表3。

表2　冷機（三大兩小配置）運行工況分析

表3　冷機（三大一小配置）運行工況分析

對比上述兩種主機設置方案，對于值班負荷、部分負荷及滿負荷工況下，冷機匹配度均較好，方案二主機配置下，部分負荷工況主機負載率在70%～80%之間，為主機高效運行區間，對于部分空調負荷工況運行效果最優；方案一主機配置，部分負荷工況主機負載率在95%～100%，相對較優。

本項目最終冷機方案選定時考慮T1/T2/T3三個塔樓保持相同的冷機配置模式，綜合三個塔樓的冷機配置運行情況，實施階段T3冷機主機選用了三大兩小的冷機配備方案。

考慮塔樓辦公和商業部分相互獨立，使用時間不同，且系統較大，阻力較高，各環路負荷特性相差較大，壓力損失相差懸殊（差額大于50kPa），空調水系統夏季采用二次泵系統，辦公和商業分設二次泵；冷水系統一次泵為定流量系統，臺數調節；二次泵為變流量系統，變頻調節運行；二次泵均設在集中冷凍機房內。

為滿足夜間和周末加班、值班等工況下的低負荷運行，塔樓配備的350RT主機可滿足低負荷運行的要求，相應商業和辦公二次泵系統各配備一臺值班用的二次水泵，變頻調節運行。

本項目冷站系統詳見圖1。

圖1　空調冷源系統圖

3　空調水系統分區

T3整樓地上 45層（H=170m），地下四層（H=-20m），中間設有兩個避難層，分別設置在F15（H=56m）和F29層（H=110m），屋頂層F45層設置了避難間和設備機房。

本項目在設計中考慮降低冷機及整個管路系統的承壓[3]，分區樓層選擇在F15層，低區為地下四層至F15層，高區為F16層至F45層；為了降低末端設備承壓，節約管道投資造價，高區分為高I區和高II區，其二次熱水換熱板換均設置在F15層設備層，高I區水系統范圍為F16至28層，高II區水系統范圍為F30層至45層，整個高區空調末端系統壓力均為1.0MPa；水系統分區如圖2。

圖2　望京SOHO T3水系統分區

4　新風熱回收系統與PM2.5控制

本項目辦公設計為單元式辦公，考慮項目進行散售的特點，空調風系統采用風機盤管+新風的形式，新風設置轉輪式集中熱回收。

4.1新風系統設置

辦公新風采用豎向系統，熱回收新風機組集中設置在每個避難層和地下室二層空調機房內，新風出機組后經過新風豎井送至各層。設置在避難層的新風熱回收機組豎向上下服務每個避難層之間一半的樓層，整個T3塔樓共設置了六個新風系統分區，每個分區承擔6～7層辦公，新風系統圖詳見如圖3。

圖3　新風豎向系統設置圖

4.2新風PM2.5控制

室外可入肺顆粒物PM2.5濃度超標對人體健康產生較大影響，在本項目初期設置中，僅設置了常規的初效過濾和一級中效過濾，經過檢測和分析，無論中效采用靜電式或袋式，僅采用一級中效過濾器不能實現PM2.5 90%以上的除塵效率，在設計中期，經由廠家配合和權威空調檢測部門檢測，對設置兩級中效過濾器（靜電+袋式）以及（靜電+靜電）的方式進行了檢測和對比，其中兩級中效過濾器（靜電+袋式）過濾效果最好，能夠滿足PM2.5 90%以上的過濾效率，在項目實施中空調箱功能段設置了相應的兩級中效過濾系統。

4.3新風熱回收比例設置分析

在新風熱回收設備選型中，空調熱回收回風比例一般選取80%～85%。在本案設計初期，對實際能夠回收的比例進行了計算和分析：以一個防火分區的空調系統為例，對于不同人員密度，考慮維持室內正壓需要的風量以及衛生間排風綜合計算可回收的新風比例進行了分析和計算，計算結果相見表4。

表4　不同人員密度對應的熱回收比例計算

將人均新風量提高至40m3/(h·人)，相關計算結果見表5。

表5　不同新風指標對應的熱回收比例計算

綜合表4、表5分析，高層辦公在設置新風熱回收時，需考慮室內維持正壓、衛生間排風等因素，按照實際的人員密度和人均新風量取值進行校核計算以確認項目可回收的排風量比例。

5　租戶冷卻水系統設計

本大樓為分散式的SOHO類辦公，考慮現代辦公網絡機房的24小時機房空調要求，本項目為此設置了一套集中的機房冷卻水系統（簡稱租戶冷卻水系統），承擔網絡機房空調冷凝器的功能，從而避免了每戶采用風冷式機房空調對建筑立面的影響，為滿足機房空調冷卻水水質問題，供至用戶側的租戶冷卻水系統均采用板換與冷卻塔供回水分隔開。

租戶冷卻水系統分為高、低兩個分區，低區辦公（F2～F28）租戶冷卻水冷卻塔設置在塔樓右側三層高的小商業屋頂，板換及水泵設置于B4層；高區（31F～45F）租戶冷卻水冷卻塔和板換均設置在T3塔樓屋頂F45層。

與空調水系統分區不同，租戶冷卻水低區選取在F29層，主要考慮以下幾個因素:系統分區在F29層，低區系統靜壓130m，考慮水泵揚程，位于B4的板換和水泵工作壓力1.8MPa，但是末端用戶起始樓層為F3層辦公，因而末端承壓均在1.6MPa以內。這樣可盡量增加低區的供應范圍，減少高區冷塔的容量。

租戶冷卻塔采用開式冷卻塔，冬季塔體和室外管線設置電伴熱措施；租戶冷卻水一、二級水泵均采用變頻水泵，根據租戶的使用情況調節冷卻水量；租戶冷卻水系統的工作壓力詳見表6。

表6　T3租戶冷水系統分區及工作壓力

6　空調計量遠傳抄表系統

本項目結合項目單元式租售的特點，采暖空調系統進行了分用戶、分區域和分室的冷熱計量，做到用熱有量、便于管理和收費。具體設置如下：

1）單元式辦公設置空調計量遠傳抄表系統，空調冷熱計量表選用一體式，即熱量表和積分儀一體；

2）計量表裝設在管路上；

3）冷熱量表同時帶反饋信號，信號反饋至樓宇控制中心，每戶戶內設置顯示面板；

4）為便于對用戶的控制和管理，每戶的空調水管入戶管上同時裝設電動閥。

整個辦公空調供冷熱均為預付費系統，中央控制式可對大樓的能耗實現精細化計量和管理。

7　結論

1）對于冷負荷總量較大的建筑，冷機臺數及容量選型時需分析值班負荷、部分負荷及滿負荷運行時機組開啟臺數和負荷率，以保證設備運行的經濟性。

2）超高層建筑水力系統分區要進行詳細的設備和管路承壓的校核與計算。

3）高層辦公在設置新風熱回收時，需考慮室內維持正壓、衛生間排風等因素，按照實際的人員密度和人均新風量取值進行校核計算以確認合適的排風量比例。

4）通過設置初效及袋式、靜電兩級中效過濾器可實現PM2.5 90%以上的過濾效率，提升室內空氣品質。

5）設置集中租戶冷卻水系統可實現分散辦公網絡機房條件預留和建筑外立面的統一。

[1]陸耀慶.實用供熱空調設計手冊[M].北京:中國建筑工業出版社,2008

[2]潘云鋼.高層民用建筑空調設計[M].北京:中國建筑工業出版社,1999

[3]馬最良,姚楊.民用建筑空調設計[M].北京:化學工業出版社, 2009

Design of Air-conditioning System for Wangjing SOHO T3 Building

HUANG Yan,CHENG Xin-hong,CHENG Wen-ming
CCDI(Beijing)Architectural Design International Institute

The HVAC system of Wangjing SOHO T3 Building in Beijing was analyzed systematically,including the configuration of heating and cooling capacity,the partition of hydraulic system,the heat recovery of fresh air and PM2.5 quality control of fresh air.It was briefly described the application of new techniques,such as water-cooling system for office computer room air conditioning system and energy consumption measurement in the Wangjing SOHO T3 project. This work will provide reference for the design of HVAC system of super high-rise building

super high-rise architecture,hydraulic system partition,fresh air heat recovery,energy consume measurement system

1003-0344（2015）06-091-4

2014-5-27

黃艷（1981～），女，碩士，工程師；北京市朝陽區東土城路怡和陽光大廈C座（100013）；010-84266220；E-mail:reddoris@163.com