华南地区某高校冷冻水系统综合管廊设计

徐淦锋

（华南理工大学建筑设计研究院，广州，51000）

1 项目概述

香港科技大学（广州）校内综合管廊工程全长1882.8 m，最大纵坡为32 %，管廊总体呈环形，环绕一期核心区外围修建，总体设计采用钢筋混凝土明挖现浇箱型结构，综合管廊同时容纳冷、热水管道，能实现高效的集中冷、热源供应，承载核心建筑区电力、通信、燃气、供热、给排水的重要功能，是保障核心建筑区运行的重要基础设施和“生命线”。

图1 香港科技大学核心区航拍图

2 负荷统计

通过各类负荷分析方法，对项目负荷特性进行分析研究，并参考《实用暖通空调设计手册》的推荐值，结合实际工程案例实测不同类型建筑负荷分布情况来确定同时使用系数。根据区域供冷设计负荷指标以及各建筑设计日空调负荷逐时变化系数，通过乘积叠加可计算出项目设计日逐时空调负荷统计（图2）。计算显示一期工程尖峰供冷负荷约30,513 kW（二期预留13,000 kW）。

图2 校区规划全年冷热源系统相关运行曲线模拟（开启时间为7:00-23:00）

3 制冷工艺选择

3.1 方案选择

本项目一期制冷工艺方案为电制冷+蒸汽制冷+水蓄冷方案，主要目的在于充分利用蒸汽资源，减少变配电系统安装容量及电力消耗，减少碳排放。同时利用水蓄冷系统，减少制冷主机设备安全容量，并利用蓄冷电价，提升系统经济性。

3.2 运行策略

供冷过程中，蒸汽制冷主机与电制冷主机既可独立运行，也可并联输出，制冷主机与水蓄冷系统也既可独立也可并联运行。夜间谷电时，利用电制冷主机蓄水，同时利用电制冷主机提供基载负荷满足用户夜间负荷要求。

3.3 系统选择

项目设置一个集中能源中心，制冷系统装机容量为11,000 Rt（38,687 kW）（含一台备用设备）；蓄冷系统蓄冷量约2.9万RTh（10.2万 kWh）；制热系统装机容量为8,400 kW。能源中心供冷供回水温度为6～13 ℃，供热供回水温度为80～55 ℃。

4 综合管廊设计

（1）除北配套区由能源中心直接接管供冷外，核心区各单体、东南配套区设计两条DN1200环状冷水供回水管（图3、图4），能源中心至管廊接驳段设计三条冷水供回水管，其中一条为预留备用管（图5）。

图3 综合管廊布置图

图4 管廊核心区BC型断面图

图5 能源中心接至管廊A断面图

（2）管路按满足一、二期供冷容量设计，供冷管布置于校园综合管廊内，管廊在核心区各单体及东南配套区附近设分支口，引出管线至单体能源管道接入间；综合管廊分支口至核心区各单体管道设于管沟内，管廊至道路红线外1米为可通行管沟（设接驳井），接驳井与单体管道接入间为埋地（有盖）管沟。

（3）综合现场条件，利用有限元分析软件ABAQUS对相同管径的架空管网在不同压力条件下施加局部外力模拟分析，模拟计算其轴向拉伸量和自身应力的变化情况，保证综合管廊内管道敷设时稳定性验算，为了消除管道的一次应力、二次应力和峰值应力，设计最终采用DN1200冷水主管铺设于管廊支墩上（图6），直管段按每6 m设1个固定支墩或滑动支架布置，DN1200冷水主管直管段每60 m设波纹补偿器1个，补偿量30～80 mm。

图6 能源中心接至管廊A断面图

（4）项目各单体建筑冷源由校区能源中心集中供给，冷水由1次泵通过设于室外综合管廊内的区域供冷管网进入各单体能源交换间，由2次冷水泵输送至各单体空调末端设备。2次泵系统冷冻水泵采用变频泵，冷冻水系统供回水主管之间设置有旁通管和旁通阀，内设压差传感装置，按照旁通管压差，以配合实际系统的需要，从而控制能源交换间冷冻水泵的运行频率及台数，用于低负荷条件下的多余水流旁路。

5 结语

综合管廊的建设，一方面节约了校园宝贵的用地需求，有效利用地下空间，是保障校园核心建筑区运行的重要基础设施和“生命线”。另一方面，整个校区的冷热源通过能源中心集中管理，提高校区建设现代化程度和校园基础设置的标准，保证校区能源系统平稳、高效管理和运营。目前香港科技大学（广州）校区内综合管廊已投入运行，整个系统平稳运行，各项指标基本满足设计前期的预案。