浅析超高层办公建筑厨房热水系统设计

赵宇新

（湖南省第三工程有限公司，湖南 湘潭411100）

1 项目概况

以某超高层办公建筑厨房热水系统设计为例，该超高层建筑建筑总高度为438 米，楼层为86 层，属于综合性办公建筑。面积为24.6×104m2，其中地下建筑面积为5.5×104m2。

该建筑地下分为4 层，分别作为停车场、机电室以及管理部门。在地上的第一层和第二层，作为大堂和环廊，第三层和第四层作为会议室，5 层、18 层、31 层、46 层、61 层、84 层以及86层作为设备层，其余楼层为办公层。

在上述楼层的办公区域内设置的卫生间和厨房中，配置热水系统时，由于卫生间和厨房会消耗较少的热水，根据实际需要使用小型容积式电热水器产生热水。在该建筑中的B1 层、3层、32 层以及62 层配置厨房热水系统，产生的热水用于上述区域的办公人员使用。在B1 层内设置的厨房，主要进行食品的初加工以及主副食加工等，还进行餐具的清洗和消毒，B1 层厨房在进行上述工作中，使用热水系统产生的热水，需要消耗450kW 的热量，而其它楼层厨房热水系统消耗的热量较低，只有100kW，主要是其它楼层不会进行食品的加工以及餐具的清洗和消毒等工作。

2 厨房热水系统设计方案分析

2.1 B1 层厨房

由于B1 层厨房热水系统消耗能量较多，需要在B1 层厨房配置电力系统，将电力系统作为热水系统的热量来源。在电力系统运行过程中，会消耗较多的电能，为有效降低电能的消耗，控制运行成本，利用B1 层的燃气锅炉房产生的热量作为热水系统的热量来源。利用燃气锅炉房提供热量时，初步采用三种方案：第一，距厨房用水电较近的位置，使用73kW 的燃气热水器，根据厨房用水点数量，配置7 台燃气热水器；第二，配置1 台燃气锅炉设备，在锅炉中配置热水罐和循环水泵，使产生的60℃的热水进行循环使用；第三，配置1 台燃气锅炉，该燃气锅炉持续产生90℃的热水，通过换热器将温度控制在60℃，通过循环水泵持续使用热水。

2.1.1 设备占地及配套设施

按照方案一配置相关设备，需要占用机房15m2的面积，同时配置直径为550mm 的烟道，用于食品加工时排放油烟。其余两个方案使用原有的锅炉设备，占用机房面积为30m2。

2.1.2 设备投资及能源成本

从投资以及能源成本角度分析每个方案的优势，方案一成本投入为65 万元，方案二成本投入为43.5 万元，方案三成本投入为35.7 万元，每个方案消耗相同的能源。在方案三设计过程中，更换原有的热水系统后，能源成本为60 万元/a，而方案一为56 万元/a、方案二为55 万元/a。综合设备投资以及能源成本，方案二热水系统产生热水成本为28.6 元/t，低于方案一的30.0元/t 和方案二的30.4 元/t。上述投资以及能源成本，按照每日工作时间为12 小时，全年生产时间为250d，每小时产水量为7m?，燃气价格为每立方米3.68 元，电力价格0.96/kW·h，以及设备使用寿命为10a 进行计算。

2.1.3 安装及维保

根据《关于实施＜小型和常压热水锅炉安全技术监察规定＞有关问题的通知》要求，热水加热器额定功率若低于100kW，最大容积小于500L，并且热水装置出口位置温度低于90℃时，无需申请锅炉制造许可。基于上述规定分析三个方案的安装以及维保的优势，在安装方面，方案一需要较多的设备，并且设备无法有效的集中，安装难度较大，其余两个方案热量来源于锅炉房，方便工作人员进行维保。方案一使用的设备较多，零件更换频繁，安装费用较高，方案二和方案三由厂家统一安装，安装较为简单，但是维保费用较高。

2.1.4 可再生能源利用

方案二和方案三可以充分利用可再生能源，有助于使该建筑具备绿色发展功能。

2.1.5 建议

通过对比三个方案发现，方案一设备安装较为简单，根据厨房实际需求，在与厨房距离较近的位置配置热水设备，但是设备数量比较多，应增加排烟道数量，保证厨房处在良好的通风环境中。方案二和方案三设备较为集中，有助于集中管理，并且只需占用较小的空间。三个方案在投资成本、运行费用等方面未存在较为明显的差距，以可再生能源利用以及维保成本角度分析，方案三具有明显的优势，可以构建成燃气锅炉和容积式换热器厨房热水系统。

2.2 3 层、31 层、62 层厨房

在3 层、31 层以及62 层设计厨房热水系统过程中，由于上述楼层厨房无需进行食品加工，消耗较少的热量，应考虑其它热水系统。上述楼层厨房热水系统分为两个方案，方案一厨房热水系统配置2 台50kW 燃气热水器，方案二厨房热水系统配置3 台36kW 电热水器。

2.2.1 设备占地及配套设施

由于楼层较高，需要考虑燃气上楼能力，在热水系统中配置独立燃气管道，管道占地面积为2.5 平方米，并配置完善的通风系统以及报警系统，在上述系统中设置防火装置，在楼层升高过程中，燃气管道通过调压，使燃气上升至指定高度。燃气系统内烟道直径为300 毫米，热水器占地面积为1.5 平方米。

2.2.2 设备投资及运行成本

在配置燃气热水器时，一般燃气热水器为14 万元，但是由于燃气价格的波动以及运行方式的不同，每年燃气热水器运行成本为11 万元，若采用电热水器，年运行成本为32 万元。此外燃气每吨水费用为29.5 元，电热水器每吨水费用为67.3 元。上述数值，是按照每日工作时间为12 小时、一年工作时间为250天，每小时水量为7 立方米、燃气价格为每立方米3.68 元以及电力价格每千瓦时0.96 元计算得出的。

2.2.3 安装及维保

在安装燃气热水系统过程中，需要配置燃气管井、排烟道、通风报警装置和减压装置等，上述装置需要较高的维修费用。电热水器安装较为简单，并且维保费用低于燃气热水器。

2.2.4 建议

在上述高楼层内建设热水系统时，采用燃气热水器，只需较少的设备，并且生产费用较低，但是会占用空间面积，为保证燃气热水器安全使用，需要设置多种安全装置。使用电热水器建设热水系统，充分利用电热水器的灵活性，合理利用厨房空间，无需相应的电力安全保护装置，并且不会占据核心筒的面积。燃气热水器在投入成本低于电热水器，鉴于上述楼层不会进行食品加工，每日消耗较少的水量，若使用电力灶具，将燃气管接入到热水系统中，并且需要配置通风、报警等装置，安装费用以及维保费用较高。所以在3 层、31 层以及62 层厨房热水系统设计中，应采用电热水器构建热水系统，不仅有效降低日常的运行成本，在安装以及维保方面，既能花费较少的成本，还能便于工作人员日常的管理。此外电热水器具有较高的安全性，在日常会消耗较低的电力能源，一旦电热水器出现电路问题，供电系统会单独控制热水系统的供电装置，降低对办公区域正常用电的影响，使整个楼层处于较为稳定的状态。

3 结论

综上所述，本文以某超高层办公建筑为例，在设计热水系统过程中，将地下厨房热水系统和地上厨房热水系统进行分别设计。在设计方案期间，根据热水系统相关设备的安装、维保等产生的费用分析，地下厨房系统使用燃气锅炉作为热水系统，可以减少安装和维保费用，并且满足厨房食品加工的需求。在地上楼层热水系统设计过程中，采用电热水器作为热水系统，在控制运行成本的同时，还能使厨房热水系统保持在良好的稳定状态。