超高层建筑空调水系统竖向分区研究

摘要 设备和管道系统的承压能力是影响空调水系统竖向分区的主要因素。通过对国内外３０余项规范标准及１０多个厂商产品参数的调研，分析了空调系统主要设备、管道及连接方式的承压能力；结合２０个工程案例，对国内外在建和建成的典型超高层建筑空调水系统形式和竖向分区方法进行了归类总结；基于理论与工程案例分析，得出了超高层建筑空调水系统竖向分区原则和不同高度超高层建筑水系统竖向分区方案。

截至２０１３年底，全球已建成的超过３００ｍ 的超高层建筑约８５栋；超过２００ｍ 的约８７０栋；仅２０１２年初到２０１３年底，全球建成的超过３００ｍ 的超高层建筑约３０栋；超过２００ｍ 的约１８０栋。２０世纪，我国的超高层建筑非常少，１９９０年超过２００ｍ 的建筑仅有５栋；进入２１世纪，超高层建筑在我国得到了蓬勃发展，到２０１１年底，全国已建成的２００ｍ 以上的超高层建筑有２３０栋，其中２０１１年全年就建成了２３栋。目前，我国在建的２００ｍ以上的超高层建筑达２３０栋，远远超过了世界上任何一个国家。截至２０１２年，在全球已建成的高度排名前２０名的超高层建筑中，我国占了５０％，到２０２０ 年，这一比例预计将增加到６０％。

超高层建筑空调水系统竖向分区原则

１）空调水系统的竖向分区应根据设备、管道及附件的承压能力确定。

２）末端设备的承压不宜超过１．６ＭＰａ。

３）冷水机组承压不宜超过２．０ ＭＰａ，板式换热器承压不宜超过２．５ＭＰａ，当冷水机组或板式换热机组和水泵需要增大承压时，宜优先增大板式换热机组和水泵的承压。

４）系统最大工作压力不宜超过２．５ＭＰａ。

５）系统工作压力不超过１．６ ＭＰａ，管道连接方式可采用螺纹连接、沟槽连接、法兰连接和焊接连接；系统工作压力大于１．６ ＭＰａ且不超过２．５ＭＰａ，管道连接方式可采用焊接法兰连接、沟槽连接和焊接连接。

６）当系统高度低于６２０ｍ 时，冷水机组可不上楼；当建筑高度超过６２０ｍ，可考虑冷水机组上楼。

７）当系统高度超过４１０ｍ 时，建筑的上段和下段具有不同的功能区且各区需要独立管理时，可考虑冷水机组上楼。

８）尽量避免采用冷水机组上楼方案。

９）尽量减少换热次数，一般不超过两次；两次换热或者多次换热时，冷源可考虑采用蓄冰方式。

不同高度超高层建筑空调水系统竖向分区方案

１）系统高度１２０ｍ 以下的建筑，水系统竖向可不分区，所有区域冷量由制冷机直供。

２）系统高度１２０～２４０ｍ 的建筑，采用图ａ方案。

３）系统高度２４０～３３０ｍ 的建筑，采用图ｂ方案。

４）系统高度３３０～４１０ｍ 的建筑，采用图ｃ方案。

５）系统高度４１０～６２０ｍ 的建筑，当建筑功能单一时，采用图ｄ方案。当建筑在竖向（上段和下段）具有不同的功能区且各区需要独立管理时，推荐采用双能源中心方案。

６）系统高度超过６２０ｍ 的建筑，推荐采用双能源中心方案。由于图ｄ方案

最大系统高度可达６２０ｍ，故双能源中心方案最大组合系统高度可达１２４０ｍ。

７）图ｃ和ｄ方案也可采用一组高承压冷水机组，通过板式换热器供１２０ｍ 以下区域。

８）图８的竖向分区方案均为该方案能够达到的最大系统高度，当具体工程情况与推荐方案

不同时，建议按竖向分区原则并结合工程具体情况进行相应的调整。

９）空调热水系统竖向分区方案可参考空调冷水系统竖向分区原则。

本文所述竖向分区原则和竖向分区方案为原则性建议，在具体工程中，空调水系统竖向分区方案还需根据工程具体情况，并结合相关标准、政策法规、施工工艺、施工水平和运行管理水平，经技术经济比较后确定，以实现安全、节能、经济、合理的设计目标。