CN208075211U - 一种超高层建筑空调水系统竖向分区结构 - Google Patents

Abstract

一种超高层建筑空调水系统竖向分区结构，将超高层建筑空调水系统管网，自下而上至多划分为九个分区，冷热源所在区直接连接该区用户空调末端，位于冷热源所在区上方的二个区分别通过本区的换热器一次换热后连接本区用户空调末端，位于冷热源所在区上方第三个以上区通过位于冷热源所在区上方第二个区换热器换热再经本区的换热器二次换热后连接该区用户空调末端；同理，位于冷热源所在区下方的一个或二个区分别通过本区的换热器一次换热后连接本区用户空调末端，位于冷热源所在区下方第三个以上区通过位于冷热源所在区下方第二个区换热器换热再经本区的换热器二次换热后连接该区用户空调末端。本实用新型既简化了管路结构，又提高了能源利用效率。

Description

一种超高层建筑空调水系统竖向分区结构

技术领域

本实用新型涉及超高层建筑空调水（冷冻水、热水、冷却水、供暖热水等）系统竖向分区结构。

背景技术

在超高层建筑中，当空调水系统的高度超过设备、管道的承压限值时，需要进行竖向分区。目前国内相关规范和技术措施对超高层建筑的空调水系统竖向分区尚没有具体规定，设计人员对这部分问题尚认识不足，许多已经建成的工程案例存在分区不合理，能耗增加的问题，甚至存在一些安全隐患。

实用新型内容

本实用新型所要解决的问题是提供一种超高层建筑空调水系统竖向分区结构，该结构管路较简单，能源利用效率较高。

本实用新型提供的技术方案是：一种超高层建筑空调水系统竖向分区结构，包括具有进水口和出水口的冷热源，与冷热源进水口连接的水泵，具有供水总管和回水总管的超高层建筑空调水系统管网，管网的供水总管与冷热源的出水口连接，管网的回水总管与水泵的进水口连接，所述管网具有与供水总管和回水总管连接的若干支路，将若干支路自下而上划分为n个分区，3≤n≤9；每个分区通过分区供水管与供水总管连接，每个分区通过分区回水管与回水总管连接，冷热源设在n个分区中的一个区；同时按低段系统、高段系统或中段系统设置竖向分区：1）低段系统是指冷热源设置在建筑物下部，则3≤n≤6，位于冷热源所在区的冷源直接连接该区用户空调末端，位于热源所在区的热源经一次换热后连接该区用户空调末端，位于冷热源所在区上方且与该区最接近的二个区分别通过本区的换热器一次换热后连接本区用户空调末端，位于冷热源所在区上方第三个以上区通过位于冷热源所在区上方第二个区换热器换热再经本区的换热器二次换热后连接该区用户空调末端；2）高段系统是指冷热源设置在建筑物上部，则3≤n≤5，位于冷热源所在区下方且与该区最近的一个或二个区分别通过本区的换热器一次换热后连接本区用户空调末端，位于冷热源所在区下方第三个以上区通过位于冷热源所在区下方第二个区换热器换热再经本区的换热器二次换热后连接该区用户空调末端；3）中段系统是指冷热源设置在建筑物中部，以冷热源所在区为起点，从下往上按步骤1）设置竖向分区，从上往下按步骤2）设置竖向分区。

本实用新型进一步的方案是，上述n=9，即将若干支路自下而上划分为一区～九区共九个分区，冷热源设在四~六区之间，五区采用直接连接该区用户空调末端，位于五区下方且与五区相邻的三、四区通过本区的换热器一次换热后连接该区用户空调末端，位于五区上方且与五区相邻的六、七区通过本区的换热器一次换热后连接该区用户空调末端，一、二区通过三区换热器和本区的换热器二次换热后连接该区用户空调末端，八、九区通过七区换热器和本区的换热器二次换热后连接该区用户空调末端。

所述每个分区的高度不低于50米且不超过150米，所述竖向分区的总高度不超过1千米。

本实用新型采用上述结构，各分区通过一次或至多二次换热后进行供能，即简化了管路结构，又提高了能源利用效率。

本发实用新型根据末端设备承压和避难层设置情况划分空调分区。通常避难层间隔不超过50米，末端设备的承压不超过1.6MPa，因此各空调分区的高度一般在100~120米之间，每2~3个建筑分区（即相邻二个避难层之间的建筑区域）划分为一个空调分区。

直供区域：冷水机组直接供冷区。冷热源设备包括冷水机组、蓄冷蓄热系统的放冷放热板换（即板式换热器）、间接式常压锅炉或承压锅炉的一次板换等冷热源设备。放冷放热板换的供能、间接式常压锅炉供热、承压锅炉通过一次换热后由板换供热等均算作间接供能，分析这些系统的竖向分区时，均按无直供区域进行分析。

一次换热区域：与冷热源所在区下方且与该区最近的一个或二个区通过本区的换热器一次换热后进行供能，同理，与冷热源所在区上方且与该区最近的一个或二个区也通过本区的换热器一次换热后进行供能。

二次换热区域：与冷热源所在区下方第三个或以上区通过冷热源所在区下方第二区换热器和本区的换热器二次换热后进行供能，同理，冷热源所在区上方第三个或以上区通过冷热源所在区上方第二区换热器和本区的换热器二次换热后进行供能。

因换热器的承压可达到2.5MPa，远超空调末端，因此可以将2个空调分区划分为一组，采用相同的换热策略，减少换热次数。例如：八、九区为一组，统一通过七区换热器和本区的换热器换热后进行供能，避免九区通过八区换热器换热，从而减少一次换热次数，提高能源利用效率。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的结构示意图。

图2为本实用新型实施例2的结构示意图。

图3为本实用新型实施例3的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型的一种超高层建筑空调水系统竖向分区结构，包括具有进水口和出水口的冷热源，与冷热源进水口连接的水泵，具有供水总管和回水总管的超高层建筑空调水系统管网，管网的供水总管与冷热源的出水口连接，管网的回水总管与水泵的进水口连接，所述管网具有与供水总管和回水总管连接的若干支路，将若干支路自下而上划分为n个分区，3≤n≤9；每个分区通过分区供水管与供水总管连接，每个分区通过分区回水管与回水总管连接，冷热源设在n个分区中的一个区；同时按低段系统、高段系统或中段系统设置竖向分区：1）低段系统是指冷热源设置在建筑物下部，则3≤n≤6，位于冷热源所在区的冷源直接连接该区用户空调末端，位于热源所在区的热源经一次换热后连接该区用户空调末端，位于冷热源所在区上方且与该区最接近的二个区分别通过本区的换热器一次换热后连接本区用户空调末端，位于冷热源所在区上方第三个以上区通过位于冷热源所在区上方第二个区换热器换热再经本区的换热器二次换热后连接该区用户空调末端；2）高段系统是指冷热源设置在建筑物上部，则3≤n≤5，位于冷热源所在区下方且与该区最近的一个或二个区分别通过本区的换热器一次换热后连接本区用户空调末端，位于冷热源所在区下方第三个以上区通过位于冷热源所在区下方第二个区换热器换热再经本区的换热器二次换热后连接该区用户空调末端；3）中段系统是指冷热源设置在建筑物中部，从下往上按步骤1）设置竖向分区，从上往下按步骤2）设置竖向分区。

实施例1：参见图1（图中实线为直接供能、虚线为一次换热后供能、点划线为二次换热后供能），对于超高层建筑空调水系统采用一个冷热源，空调水系统自下而上划分为一区～九区共九个分区，冷热源10设在五区5之间，五区5采用直接连接该区用户空调末端5.1，位于五区5下方且与五区相邻的三区3、四区4通过本区的换热器即三区换热器3.1或四区换热器4.1一次换热后连接该区用户空调末端（三区用户空调末端3.2、四区用户空调末端4.2），位于五区5上方且与五区相邻的六区6、七区7通过本区的换热器（六区换热器6.1或七区换热器7.1）一次换热后连接该区用户空调末端（六区用户空调末端6.2、七区用户空调末端7.2），一区1、二区2通过三区换热器3.1和本区的换热器（一区换热器1.1或二区换热器2.1）二次换热后连接该区用户空调末端（一区用户空调末端1.2、二区用户空调末端2.2），八区8、九区9通过七区换热器和本区的换热器（八区换热器8.1、九区换热器9.1）二次换热后连接该区用户空调末端（八区用户空调末端8.2、九区用户空调末端9.2）。

本实用新型的实施步骤：

1、根据项目的功能分区和使用、管理需求确定是否分段设置冷热源，（分段：一个冷热源就是一段。低段：冷热源设置在建筑物下部，例如地下室和一层。高段：冷热源设置在建筑物上部，例如屋面。中段：冷热源设置在建筑物中间位置，例如避难层或设备层）。分段的先后顺序是：低段——高段——中段。一个项目最多可划分2个低段系统，且其中一个低段系统的高度不超过50米（例如裙房）。高段和中段系统的规模不宜太大，宜控制在一个分区范围内，采用直供形式供冷。

2、针对每个分段进行空调竖向分区。针对不同的冷、热源形式，需要进行竖向分区的内容和顺序各不相同。当采用冷源直供、热源间供形式时（例如冷水机组+锅炉形式），先分析冷冻水系统竖向分区，后分析空调热水系统竖向分区。当采用冷、热源均间供形式时（例如区域供冷、供热系统），由于冷热源设备的承压和竖向分区完全一致，只需要进行一次竖向分区分析。

针对低段系统：从下往上进行空调竖向分区，针对冷冻水系统，下部起步区为五区或四区；针对热水系统，下部起步区为六区或三、四区（无五区）。针对高段系统，从上往下进行空调分区，最上面为五区（空调热源因安全原因不能布置在屋面上，只能采用低段系统，因此高段系统只需要分析空调冷冻水系统）。

实施例2（低段冷冻水系统）：例如350米高的低段冷冻水系统，空调冷冻水竖向分区可分为3~4个，可供对比分析的分区方案有五~七区方案（图2①）和四~七区方案（图2②）。五~七区方案：参见图2①，冷源10.1设在五区5，五区5采用直接连接该区用户空调末端5.1，位于五区上方的六区6、七区7通过本区的换热器6.1、7.1一次换热后连接该区用户空调末端6.2、7.2。四~七区方案：参见图2②，冷源10.1设在四区4，五区5采用直供形式直接连接该区用户空调末端5.1，位于五区下方的四区4通过本区的换热器4.1一次换热后连接该区用户空调末端4.2；位于五区上方的六区6、七区7通过本区的换热器6.1、7.1一次换热后连接该区用户空调末端6.2、7.2。五~七区方案的冷源承压较高，四~七区方案的50米以下区域是一次换热区域，通过对比分析这两个区间的空调负荷大小，选择能耗较少的分区方案。例如，当裙房负荷较大时，宜采用五~七区方案，降低裙房部分的水系统输送能耗；当裙房负荷较小时，宜采用四~七区方案，降低能源设备的承压。

实施例3（低段热水系统）：例如250米高的低段热水系统，空调热水竖向分区可分为3个，可供对比分析的分区方案有六~八区方案和四~七区方案（均无五区），参见图3。六~八区方案（图3②）：热源10.2设在六区6，六区6、七区7通过本区的换热器6.1、7.1一次换热后连接该区用户空调末端6.2、7.2，八区8通过七区7换热器7.1一次换热后再通过本区的换热器8.1（板换在100米标高附近）二次换热后连接本区用户空调末端8.2。四~七区方案（图3①）：热源10.2设在四区4，四区4、六区6、七区7通过本区的换热器4.1、6.1、7.1一次换热后连接该区用户空调末端4.2、6.2、7.2。六~八区方案的200~250米区间是二次换热区域，四~七区方案的200~250米区间是一次换热区域，但是板换在50米标高附近，采用四~七区方案可降低输送能耗，宜优先采用。当高度超过250米时，热源的承压会超压，应优先采用四~七区方案。

3、各分区内，根据设备的承压条件和其他外部条件（例如设备用房面积、管线布置等），进一步优化分析冷热源、换热器等设备的安装位置。

实施过程中应注意以下事项：

a、分区不能跳跃，跳跃意味着增加换热次数，降低水系统输送效率。

b、冷、热水系统的竖向分区数量和名称可以不一致，但是必须保持分区分界线一致。分界线不一致则存在混水隐患。

c、双低段系统、从四区起步的低段冷冻水系统、从四区起步的低段热水系统均有一个分区不超过50米。其中双低段系统、从四区起步的低段冷冻水系统的50米分区在下部，从四区起步的低段热水系统的50米分区在上部。

d、建筑高度在300~350米之间和≥500米的建筑进行竖向分区时，可以根据设备的承压情况划分出一个高度不超过150米的竖向分区。

Claims (3)

1.一种超高层建筑空调水系统竖向分区结构，包括具有进水口和出水口的冷热源，与冷热源进水口连接的水泵，具有供水总管和回水总管的超高层建筑空调水系统管网，管网的供水总管与冷热源的出水口连接，管网的回水总管与水泵的进水口连接，所述管网具有与供水总管和回水总管连接的若干支路，其特征在于：将若干支路自下而上划分为n个分区，3≤n≤9；每个分区通过分区供水管与供水总管连接，每个分区通过分区回水管与回水总管连接，冷热源设在n个分区中的一个区；同时按低段系统、高段系统或中段系统设置竖向分区：1）低段系统是指冷热源设置在建筑物下部，则3≤n≤6，位于冷热源所在区的冷源直接连接该区用户空调末端，位于冷热源所在区的热源经一次换热后连接该区用户空调末端，位于冷热源所在区上方且与该区最接近的二个区分别通过本区的换热器一次换热后连接本区用户空调末端，位于冷热源所在区上方第三个以上区通过位于冷热源所在区上方第二个区换热器换热再经本区的换热器二次换热后连接该区用户空调末端；2）高段系统是指冷热源设置在建筑物上部，则3≤n≤5，位于冷热源所在区下方且与该区最近的一个或二个区分别通过本区的换热器一次换热后连接本区用户空调末端，位于冷热源所在区下方第三个以上区通过位于冷热源所在区下方第二个区换热器换热再经本区的换热器二次换热后连接该区用户空调末端；3）中段系统是指冷热源设置在建筑物中部，以冷热源所在区为起点，从下往上按步骤1）设置竖向分区，从上往下按步骤2）设置竖向分区。

2.根据权利要求1所述的超高层建筑空调水系统竖向分区结构，其特征在于：将若干支路自下而上划分为一区～九区共九个分区，冷热源设在四~六区之间，五区采用直接连接该区用户空调末端，位于五区下方且与五区相邻的三、四区通过本区的换热器一次换热后连接该区用户空调末端，位于五区上方且与五区相邻的六、七区通过本区的换热器一次换热后连接该区用户空调末端，一、二区通过三区换热器和本区的换热器二次换热后连接该区用户空调末端，八、九区通过七区换热器和本区的换热器二次换热后连接该区用户空调末端。

3.根据权利要求1或2所述的超高层建筑空调水系统竖向分区结构，其特征在于：所述每个分区的高度不低于50米且不超过150米，所述竖向分区的总高度不超过1千米。