超高層建筑暖通施工中的關鍵技術研究

楊雪明

上海市安裝工程集團有限公司 上海 200080

超高層建筑中，機電工程一般會涵蓋水、電、風等各個專業，還包括電梯、扶梯、擦窗機等系統。對于暖通工程的機電安裝，由于建筑的特殊性，超高層中可能會涉及翅片散熱器的安裝與調試。且超高層建筑一般均會有五星級以上的酒店功能，為此超靜音空調系統等的實現是保證舒適性的關鍵條件之一。本文重點介紹目前國內第一高樓——上海中心大廈在暖通工程中的各項施工新技術，希望為類似工程提供參考。

1 幕墻翅片散熱器的優化研制、測試與安裝

1.1 翅片散熱器應用背景

近幾年隨著大面積、大空間玻璃幕墻在建筑中的使用，對建筑的采暖和節能提出了更高的要求。傳統空調供暖系統的安裝較昂貴，雖然能滿足建筑的冷熱負荷要求，但在幕墻周邊空氣流動的熱損失可能會導致冷風，而且就建筑的美學效果而言并不符合人們的期望。基于此，幕墻翅片散熱系統由于能安裝在幕墻框架上，且體積小、外形美觀，故這類產品受到了廣泛的關注，翅片散熱系統既能有效隱蔽在玻璃窗處創造熱空氣，又能有效地隔絕冷風（圖1）。

由于在本工程之前，幕墻翅片散熱系統沒有大規模的運用實例，在國外實際應用也不多。這方面德國技術比較領先，應用較早。

圖1 翅片散熱器的應用（德國慕尼黑機場）

1.2 翅片散熱器在本工程中的應用概況

本工程中整體幕墻設計由內、外幕墻組成，中間為中空大堂地帶，幕墻采用無色透明玻璃，并跟隨樓體旋轉而上，直至頂部。內、外幕墻之間中空地帶的空調系統為了不阻擋觀光效果及影響建筑美觀，必須打破傳統空調機的外形、體積概念，設計出符合大樓整體形式的新型空調系統，故翅片式散熱器系統根據大樓的需要應運而生。

翅片式散熱器系統是上海中心大廈項目中隸屬暖通系統的眾多復雜系統之一，由翅片式散熱器本體、配套金屬軟管、電動閥門、閘閥、特制支架等主配件組成，從2～115層分布于1～8區的93個層面上，位于外幕墻內側鋼環梁上。

1.3 翅片產品本體的研制

翅片產品本體的研制經歷了整整1 a時間，從系統選擇到確定、試驗后修改、再試驗到定型，對這些工作都進行了反復的研究試驗和比較。最初系統的方案為3種，分別是雙管同程、六管制單程和單管單程。由于雙管同程雖然具有熱平衡性好、水阻力小的特點，但系統復雜，在現場極小的空間中無法施工，該方案被否定。而六管制在系統試驗論證階段發現系統熱平衡效果不佳，系統進水端和回水端散熱量相差較大，不能滿足需求。此外，采用該類系統，翅片本體的制造工藝也比較復雜，可靠性差、成本高、供應周期很長。

根據上述情況，本工程選用單管單程制，散熱銅管由6根φ15 mm銅管改為1根φ32 mm銅管。同時，改進了本體散熱片的排布，采取了進水端疏、中間段密、末端無間隔滿布的措施，保證散熱的均勻性。

為檢測改進后的散熱效果，本工程在翅片系統實施過程中專門進行了無干擾密封間30 m段驗證性試驗（圖2），將六管制翅片式散熱器和單管制翅片式散熱器進行對比試驗，發現單管制效果遠遠優于六管制。單管制散熱器滿足了600 W/m的總散熱量，對于六管制存在的19%的散熱不均勻度，單管制通過微調散熱片散布率，可將散熱不均勻度降低到10%以下，各方面參數均符合系統要求。

圖2 實驗室30 m驗證試驗

1.4 翅片支架的研制

由于本工程中大樓環梁為預制不規則圓弧形，全長約270 m，環梁的圓弧度存在誤差，加之環梁上預留的支架底座（耳板）同樣存在上下左右的偏差，要保證安裝精度就必須設計新型專用支架，因此我們設計了上下、左右、前后都可以調節的新型專用支架（圖3），并申請了自主知識產權。

圖3 適用于翅片散熱器的各方位調節支架

1.5 翅片系統安裝方法的研究

本工程中由于考慮到高空作業，我們在幕墻環梁施工前，就設計好翅片安裝預留支架（每隔1 m設1個），并且通過建設單位、總包協調請幕墻環梁施工單位在施工過程中將支架焊接在環梁上，幕墻散熱器托架安裝時采用機械連接與幕墻鋼結構預留件緊密固定的方式（圖4、圖5），避免了傳統的焊接對鋼結構應力的影響，做到現場不動火。實踐證明，該措施使施工方法得以改進，施工靈活方便，工期縮短，同時使施工效率大大提高。

圖4 翅片系統支架安裝

圖5 翅片系統施工后效果

2 超靜音空調的配套設施的減振降噪技術及實現

2.1 技術實施概況

空調系統的降噪是上海中心大廈工程中的一項關鍵技術，對本工程中的超五星級酒店和精品辦公區的噪聲限值更是有嚴格的要求，由于造成空調系統噪聲的原因諸多，導致工程中噪聲源難以確定。在機電安裝工程中，一般應針對不同噪聲源（如環境因素、空調裝置設備振動、管道密封性能差、系統設計缺陷等）所導致的系統噪聲，采取不同的優化處理方法。

在本工程中，超靜音空調實現的難點主要在于建設成本和工期經常會制約施工期間對噪聲源的評估，如果僅憑借經驗進行空調系統的消聲，往往造成降噪達不到預期，甚至發生由于系統管道內流動阻力上升而導致的噪聲加重的情況。

2.2 超靜音空調的實現

本工程中有消聲降噪要求的各類支架和管道均參照在上海交響樂團機電安裝施工中的成功經驗[1-3]，在此不作贅述。

在本工程中，低區冷卻塔增設BAC專利Barrier Wall消聲結構（圖6），該技術根據德國聲學家施羅德的“平方余數序列擴散體”（簡稱“數論擴散體QRD”）發明。此結構改變了傳統消聲器/消音屏障必須采用消聲棉的弊端（消聲棉會對冷卻塔的進、出風形成一定的遮擋，從而影響冷卻塔的散熱性能）。不僅可以對低區冷卻塔外圍形成一定的遮擋，達到美觀的目的，還由于其較大的透風率，不會影響冷卻塔的進風及散熱性能。一般情況可降噪6～8 dB。

為了減少本工程中的空調機組因振動產生的噪聲，本工程在空調機組的基礎上還做了浮筑樓板，于空調機組的送風管支架上安裝墊木條，一方面減少熱橋，另一方面降低了風管的振動噪聲。本工程對空調機房的消聲能力也做了全面提高（圖7），整個空調機房頂板全部用消聲材料噴涂，墻面用消聲棉作消聲層，墻面消聲棉的覆蓋率要超過90%以上。

鑒于本工程中超五星酒店設置在大樓頂部，酒店樓頂的各類水箱進水可能會給住戶帶來影響，因此自主研發了一種高層建筑用帶加固框的低噪水箱，并依此技術授權了2項發明專利（授權號：ZL201510368077.9、ZL201510377039.X），該水箱除了具備傳統水箱的管道和配件外，還由于加設了消聲筒、泄水孔、加固框、吊裝孔和支架等，解決了傳統水箱運行噪聲大和不便整體吊裝的問題。此外，該裝置由于能實現整體工廠預制，因此可節省材料成本、縮短安裝工期、提高制作質量等，還具備維修簡便、使用安全、經濟實用等優點。

圖6 BAC專利消聲結構在本工程中的應用

圖7 超靜音空調機組

3 結語

本文對超高層機電安裝中暖通工程的關鍵技術進行簡析，重點介紹了翅片散熱器及超靜音空調的實現，希望可供類似工程借鑒。該技術能消除施工中的各類安全隱患，提高安裝的整體質量水平，同時縮小進度目標。另外，本文的介紹也能進一步指導綠色施工的實施，同時能進一步擴大機電安裝行業中的交流[4]。

1）本文介紹了幕墻翅片散熱器的研究與應用，為以后同類工程翅片的選擇、支架的安裝及系統的調試技術的實現提供借鑒。

2）本工程中超靜音空調在狹小的機房空間內實現，對此，各類消聲措施的把控更為嚴格，同時施工難度也更大，而利用本文敘述的相關研究，可以有效處理上述難點。