前海世茂金融中心空调设计

谢泽鑫

（筑博设计股份有限公司，广东深圳518040）

0 引言

前海世茂金融中心作为近年国务院重点发展区域之一的前海自贸区的第一高楼，项目为国家级绿色三星和LEED金级，除满足消防、节能、环保等规范要求外，本设计对建筑的能耗、采光、通风等条件均采用了模拟优化设计，运用了变风量、二级泵和水系统变频等技术，确保综合能耗和实际使用能耗均低于同类型项目，并对变风量等技术进行了详细的技术分析比较，对前海片区同类型项目的系统确定具有较高的参考价值。

1 工程概况

前海世茂金融中心位于深圳市前海深港合作区，总建筑面积19.3万m2、共65层。

本项目分两期建设，地下室及裙房为一期工程，塔楼为二期工程，一期为3层地下室和6栋4层高的商业组成的裙房，二期塔楼主要是办公，其中包含5个避难层，塔楼呈现扭转收缩的造型。

本文着重介绍塔楼设计过程中的相关内容。建筑立面效果详见图1。

图1 建筑立面效果图

2 空调冷源及空调水系统

2.1 冷源的设置

办公、商业采用中央空调系统，一二期合用系统，经计算总冷负荷为14765kW （4200RT），二期塔楼总冷负荷为12441kW，一、二期共采用3台制冷量为4220kW （1200RT）的离心式制冷机和2台1055kW （300RT）螺杆机作为冷源。冷水机组放置于地下三层制冷机房。

2.2 空调水系统

本项目空调水采用二级泵系统。

一级泵系统采用定流量设计，二级泵采用变频变流量设计，二级泵共分四个支路，分别服务自持商业，办公低区，办公低区24小时网络机房，办公高、中区 （含24小时网络机房）。

二级泵采用末端压差控制，为防止用户负荷较低时，用户侧水流量低于二级变频泵的最小流量，或冷水泵变频调节滞后或出现故障，各支路二级泵的主进出水总管设压差控制旁通阀。

冷冻水系统采用开式膨胀水箱定压，膨胀水箱设于23F。塔楼中、高区冷冻水系统膨胀水箱分别设置在44F避难层、塔楼屋面。

冷冻水供回水温度低区 （1～22F）为6／11℃，高中区 （23～65F）为7／12℃。在22F（100m处）设置空调压力分区转换，通过板换将中央制冷站提供的6／11℃的冷冻水转换为7／12℃供办公高、中区使用。

空调水系统采用异程式、两管制设计。

3 空调风系统

3.1 裙房及塔楼底层商业空调风系统

商业中庭环廊采用全空气系统，商铺、餐厅、小型空调房均采用风机盘管＋新风系统，同时餐厅区域均预留排油烟及事故排风管道。

3.2 塔楼办公空调风系统

塔楼办公层采用VAV变风量系统，每层设两台变风量机组，末端采用单风道VAV－box箱。

楼层送风主管成环设置，以提高系统使用的可靠性和灵活性。

每层在空调机房处设置集中消声百叶回风，每个办公区域与走道间设置消声回风短管，房间的回风通过短管回至走道后再通过走道回至空调机组。走道回风短管的设置，见图2。

图2 回风短管设置详图

3.3 塔楼办公区过渡季节通风措施

3.3.1 塔楼可开启外窗设置情况

根据 《公共建筑节能设计标准》以及深圳市实施细则的相关规定，透明幕墙应具有不小于房间透明面积10%的可开启部分，对建筑高度超过100米的超高层建筑，100米以上部分的透明幕墙可开启面积应进行专项讨论。

在设计时以23层为模板对100米以上楼层的自然通风的情况进行模拟。当外窗开启为2%时，室内风速在1m／s左右，走廊风速较大，为2m／s左右，室内空气龄基本在360s以内，人行高度 （z＝1.5）处室内风速云图见图3。

图3 人行高度 （z＝1.5）处室内风速云图

根据风洞试验报告，塔楼风压变化为－6.83～4.80kPa，且中部以上风压很大，在150米处就出现－6.62kPa的风压。鉴于本项目塔楼幕墙的复杂性 （从首层至屋面旋转约45°，并逐渐收分缩小形成建筑曲面，导致每个分格板块四点不共面），因此从安全性、舒适性、造价、外立面效果等几方面考虑，经过专家的两轮论证，决定100米以上仍考虑不开启幕墙。

3.3.2 塔楼办公区过渡季节通风措施

为了保证室内舒适的工作环境同时节约能耗，本项目针对不同的幕墙开启条件采取了不同的空调、通风措施，其中100米以下过渡季节采用自然通风，100米以上幕墙不开启的办公楼层，除常规的空调通风外，另设置机械通风满足过渡季节不小于5次的换气次数。具体做法为：以避难层为界分段，每个避难层设置机械排风和送风机，通过竖向井道向下接至每一层。但此做法会增加通风井道面积，见表1。

4 BIM技术应用

4.1 协助确定最优层高方案

本项目BIM在发挥传统综合管线优势的同时，亦根据设备管线排布需求进行优化调整，如避难层下一层由于重力管线敷设的需要而适当的增加层高，从而达到经济效益和使用舒适性的最大化。

4.2 优化重点、复杂区域的设备布置

本项目裙房屋面、避难层、塔冠等区域存在大量复杂空间，通过Revit的精确建模，在BIM模型内，围绕建筑四周漫游浏览，对突出地面的构筑物及设备进行协调优化，消除对建筑及景观的观感影响；同时对裙房屋面设备的摆放协调优化，在满足从塔楼俯瞰设备摆放整齐美观的同时为景观进一步美化提供条件，见图4。

表1 各层设置5次换气系统所占的井道面积

图4 塔冠模型

4.3 碰撞检测

通过Revit全专业三维模型进行碰撞检测，在设计阶段发现碰撞并进行调整，减少了施工阶段的时间、人员、物料的浪费，从而降低了施工成本。

5 结语

随着我国经济的迅速发展，超高层建筑日益增加，建筑高度和复杂程度也越来越高，暖通作为建筑的重要组成部分，在项目的实施过程中一定要与时俱进，敢于突破常规化，充分利用能耗分析、气流模拟、BIM等新技术，以达到项目总体的最优化。

参考文献：

［1］陆耀庆.实用供热空调设计手册 ［M］.2版.北京：中国建筑工业出版社，2008：1966－1968.

［2］中国建筑科学研究院.GB50736－2012民用建筑供暖通风与空气调节设计规范 ［S］.中国建筑工业出版社，2012.

［3］中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50189－2015公共建筑节能设计标准 ［S］.北京：中国建筑工业出版社，2015.

［4］深圳市建筑节能与墙体材料改革办公室.SZJG 29－2009公共建筑节能设计标准深圳市实施细则 ［S］.北京：中国建筑工业出版社，2010.