陈小明 凌啸 李启宇 罗志文

1 中国建筑五局建筑设计院

2 湖南建工集团工程设计研究院有限公司

1 工程概况

本项目位于长沙市岳麓区梅溪湖国际新城片区，总建筑面积为214694.61 m2，其中地上建筑面积为169332.33 m2，地下建筑面积为45362.28 m2。1#栋超高层1～3 层为底层商业，4～55 层为住宅，建筑总高度195.2 m。2#超高层1～3 层为底层商业，4～51 层为公寓，建筑总高度211.9 m。3#商业地上1～3 层。地下车库为-1～-3 层，其中-3 层局部为人防区域。

2 空调设计参数、负荷计算

室外设计参数表见表1[1]。空调室内设计参数具体见表2。

表1 室外设计参数表（夏热冬冷地区，长沙市）

表2 空调室内设计参数

进行逐时空调负荷计算，如表3 所示。

表3 空调负荷计算

3 超高层空调设计

目前，分布式能源站[2-3]已得到广泛应用。如表4为三种空调方案的比较。

表4 空调方案比较

1#住宅和2#公寓为超高层建筑，分体空调安装条件较差，通风百叶影响立面效果，因此1#超高层住宅和2#超高层公寓150 m 以上采用多联机空调系统，多联机室外机设置于每层设备平台。3#商业每铺独立经营，独立计费，分体空调较为适合。附近梅溪湖能源站距本项目地块距离为1050 m，供能距离较短，且能源站已在同步建设中，因此本项目2# 超高层公寓150 m 以下楼层空调冷热源全部由能源站提供。能源站采用“污水源+天然气冷热电三联供”的复合供能方式，能源配比情况如下：夏季供冷能源配比由15%分布式+55%污水源+30%水冷组成，冬季供热能源配比由25%分布式+10%锅炉+65%污水源组成。

1）能源站在本项目中的应用

对于超高层建筑，集中空调系统的空调设备、管材等需承受较大的水静压，当设备、管材等的工作压力超过2.0 MPa 时，其工程成本将大幅上升，因此合理的空调水系统分区将对工程的安全性，节能性，经济性和运行管理产生非常大的影响[4-5]。本工程2#超高层公寓150 m 以下（4～33F）空调冷热源接附近能源站，换热机房位于地下一层。空调水系统图如图1 所示。

空调水系统竖向分高、低共两个区：低区（4～22F）、高区（24～33F）。低区总换热量4500 kW，选用1 套一体化水-水板式换热器（含2 台换热器，3 台水泵及控制系统），单台换热量不小于总热量的70%。高区总换热量2500 kW，选用1 套一体化水-水板式换热器（含2 台换热器，3 台水泵及控制系统），单台换热量不小于总热量的70%。一次侧冷水供、回水设计温度为：5.5 ℃/12.5 ℃，二次侧冷水供、回水设计温度为：13.5 ℃/6.5 ℃。一次采暖水侧供、回水设计温度为：50 ℃/40 ℃，二次侧采暖水供、回水设计温度为：38 ℃/48 ℃。高层建筑水系统须满足设备承压能力的需要，空调水系统分区承压：低空调水系统定压为1.1 MPa，工作压力1.46 MPa，试验压力2.0 MPa。阀门及水管承压1.6 MPa。高区空调水系统定压为1.6 MPa，工作压力1.98 MPa，试验压力2.5 MPa。阀门及水管承压2.0 MPa。

图1 空调水系统原理图

集中空调水系统采用双管制，整个水系统采用闭式循环系统，每个空调水环路均为同程布置。每层回水管设置静态平衡阀，在系统最高点设自动排气阀。空调供、回水总管间设置差压旁通管，使末端设备低流量时水系统压力保持稳定。空调系统采用膨胀水箱定压补水。空调分区域回水总干管及每层回水干管、每户空调回水总管上设置能量计进行计量。

图2 Loft 公寓下层空调布置

2#超高层公寓空调室内机的布置需与精装紧密配合。空调室内机布置影响设备安装及维护，室内机布置不合理会造成室内噪音超标。如图2 和图3 所示，为公寓Loft 室内机及风口布置。公寓每层通过新风机房内设置新风全热回收机组，采用竖风井集中送排风，每层新风量为3000 m3/h，焓回收效率不小于65%。

图3 Loft 公寓上层空调布置

2）多联机系统在本项目中的应用

本工程2#公寓150 m 以上（35～51 层）空调冷热源采用分层分户设置多联式空调，可实现分户计量。室外机分层摆放在设备平台。对于如图4 所示，东侧两户空调室外机处在凹槽处，造成室外机气流短路，影响室外机正常散热，有必要对该处空调室外机散热进行气流解析。

图4 公寓35～51 层多联机空调室外机布置示意图

图5 多联机空调室外机平台吸风温度及速度立面图（最不利51 层）

选取2#公寓35～51F 东侧两户空调室外机机位进行气流解析。根据图5 计算结果，吸风温度最高值为51 层机位49.11 ℃，未超过室外机的运转极限温度50 ℃。因此，按照本次气流解析的外机散热条件，设备平台摆放的室外机在35～45、47～51 层空调机位产生气流短路的可能性比较小。

4 通风防排烟设计

1）防烟设计

由于新规《建筑防烟排烟系统技术标准》（GB51251-2017）已于2018 年8 月1 日执行，因此本工程根据GB51251-2017 进行防排烟系统设计。

1#超高层住宅（地下3 层，地上55 层），2#超高层公寓（地下3 层，地上51 层）其防烟楼梯间、合用前室、前室、避难层前室均设计机械加压送风系统，加压风机设置于避难层风机房或屋顶风机房内。避难层设计机械加压送风系统，加压送风量按避难层净面积每平方米不小于30 m3/h 计算，避难层的防火窗为可开启，有效面积不小于避难层地面面积的1%，火灾时关闭，有烟时手动（或自动）开启防火窗排烟。3#商业防烟楼梯间和前室、合用前室、消防前室均设置机械加压送风系统，加压送风机设置在专用送风风机房内。防烟楼梯间内机械加压送风系统的余压值50 Pa，前室、合用前室为25 Pa。设置机械加压送风系统的防烟楼梯间，在其顶部设置不小于1 m2的固定窗。靠外墙的防烟楼梯间，在其外墙上每5 层内设置总面积不小于2 m2的固定窗。机械加压送风系统的设计风量按计算风量乘以1.2 倍确定。加压送风系统采用管道送风，土建竖井各内壁边预留75～100 mm 空间以便安装管道。

2）通风、排烟设计

地下车库均设计平时排风和火灾时排烟合用系统。平时排风量按室内净高3 m、5 次/h 换气次数计算。车库火灾时排烟量按《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》GB50067-2014 中表8.2.5 的规定值。负一层有直通室外车道的防火分区利用直通室外的车道自然补风外。其余防火分区均设置机械补风系统，补风量不小于排烟量的50%且不小于排风量的80%。选用双速柜式离心风机，平时低速运行排风，火灾时切换至高速运行排烟。地下车库设置一氧化碳气体浓度检测器，根据监测到CO 实时浓度情况，对排风机进行自动运行控制。

有自然排烟条件的房间采用可开启外窗自然排烟，自然排烟窗设置在储烟仓以内，其有效开窗面积不小于房间面积的2%，设置在高处不便于直接开启的可开启外窗在距地高度为1.3 m 的位置设置手动开启装置。

不满足规范自然排烟要求的，面积大于50 m2的地下室房间、面积大于50 m2的地上无窗房间、地上设有外窗经常有人停留面积超过100 m2或可燃物较多面积超过300 m2的房间，以及长度大于20 m 的疏散走道均设置排烟系统。超过60 m 的商业建筑的公共走道，需在外墙或屋顶设置固定窗，布置间距不宜大于20 m，每个固定窗面积不小于1 m2。

公共卫生间设机械排风系统，排风量按换气次数15 次/h 计算。配电房采用气体灭火，设置机械排风系统兼作气体灭火后通风系统。地下室消防水泵房、生活泵房、换热机房、通讯设备间均根据房间换气次数设置机械排风系统及补风系统。

地上商铺均预留厨房排油烟支管，排油烟风管接口处设置止回阀及150 ℃防火阀，以防止烟气倒灌及火灾通过油烟支管蔓延至其他商铺，处理后油烟浓度应小于2 mg/m3，油烟净化处理设备及配套风机由用户根据实际需要自行安装。

5 空调自控

火灾时，由消防控制中心切断除正压送风机，排烟风机及消防补风机以外的所有空调通风电源。负一层换热机房控制系统由厂家配套提供。机房高效节能优化控制系统招标确定后由供应商完成的二次深化设计。

换热机房设备联锁功能：

a）循环水泵启动后，一次网的电动调节阀才能开启，异常停电或循环泵异常停止，实现关闭一次网电动调节阀，同时发出报警信号。

b）水泵启停及连锁机组启动时：管道上电动阀-水泵。停机时，次序反之。

任何一台水泵均可由时间程序，远控及现场手动启动。对空调供，回水温度及压差设计控制装置。同时对设备设计监测和故障报警装置监测设备的运行。风机盘管的表冷器出水管上均安装电动两通阀，室内控制面板设三速开关，在室内温度达到要求时停止风机运转并联动关闭电动两通阀。新风机组，风机等设备自带控制箱。通风系统：通风系统的启停控制。风机运行状态显示，故障报警。

6 结论

本工程属于超高层建筑，需要根据实际情况，选择适合的冷热源类型。多联机系统从安装到调试、计费较为便捷，设计时需避免在过深凹槽处布置多联机室外机，当多联机室外机组散热很好的情况，多联机是一种可靠、灵活的空调系统。对于超高层公寓接能源站系统，从空调水系统分区、空调系统计费、新风设计、Loft 公寓室内机布置等各方面均需加大研究，从而保证整个空调系统能高效、稳定的运行。