超高层建筑暖通工程中的核心技术研究

陈燕

摘要：在高层建筑工程中，管理好机电设备的安全、进度、质量与成本，是建筑企业与施工企业的首要任务。以某市超高层建筑为案例，对在暖通建筑中翅片散热器与超静音空调的核心技术进行分析与研究，期待对未来的相似建筑提供参考。

关键词：超高层建筑；暖通建筑；技术研究；技术分析

超高层建筑中，机电建筑通常会覆盖水电风等各领域，并且包含电梯、楼梯、擦拭设备等。针对暖通建筑的机电安装，因为建筑的个性化，超高层建筑中也许会牵涉到翅片散热器的安装与调试。而且，超高层建筑通常具备五星级以上的酒店功能，因此超静音空调系统等也是确保居住舒适度的核心元素。着重介绍我国某高层建筑在暖通项目中的各类工程技术，期待为相似建筑提供借鉴。

一、暖通建筑简介

毋庸置疑，超高层建筑的空调水系统、供排水体与采暖项目需要根据既定的准则完成分区。依照建筑项目的区别，一般分成低中高三大区域。限制于造价，空调冷热源从地底四层分成两路运转，一路提供地下室与办公楼30层以下楼层；另一路在30层通过热互换器首次换热后分成两路输送到办公楼中高区。此外，为了满足后期小业主的冷源需要，设计24h循环冷凝水，供小业主制冷设备使用。

二、墙壁翅片散热器的优化研究、检测与安装

（一）翅片散热器使用条件

近年来，伴随大规模、大规格的玻璃幕墙在建筑中的运用，对建筑的采暖与绿色建设提出更苛刻的要求。以往空调供暖系统的安装成本较高，尽管可以满足建筑的冷热负载需求，然而在幕墙周围大气流通下的热损耗会增多并出现冷气，并且从建筑的美观方面来讲与民众的要求并不匹配。鉴于此，幕墙翅片散热器因为可以安装在幕墙外框上，并且占地少、外观大气，所以这种商品被普及使用。翅片散热器既可以高效隐藏在玻璃窗位置的暖气系统中，并且能够高效地控制冷

气。（见图1)

图1 玻璃窗位置的暖气设计系统

因为在建筑施工以前，幕墙翅片散热系统并没有大范围普及的经验，在全球实践中极为少见。而德国技术较为先进， 使用也很早。

（二）翅片散热器在超高层建筑中的运用情况

建筑中整体幕墙设计由内外幕墙构成，中央是镂空大堂区域，幕墙使用无色透明玻璃，并伴随建筑旋转上升，直通顶楼。内外幕墙间镂空区域的空调系统为了不影响功能使用并保证建筑外观赏心悦目，需要突破传统空调设备对外观、体积的限制，设计出与建筑整体格调相吻合的空调系统，因此翅片散热器系统依照建筑的需求而诞生。

翅片散热器是建筑中暖通系统的诸多复杂系统之一，通过翅片散热器、金属管道、电气阀门、闸阀、特殊桁架等主元件构成，在2-115楼分布于1-8区的93个平面上，处于外幕墙内端钢环梁位置。

（三）翅片商品本体的研究

翅片商品本体的研究耗费了1年的时间，从系统选择到明确、实验后整改、再实验到定性，对这部分循环研究实验进行比对与验证后才算完成。最早的系统方案分成三类，依次是双管同程、六管制单程与单管单程。双管同程尽管具备热平衡性高、水压力小的特征；然而系统复杂，在工程狭窄的空间中不能建设，此方案被否决。而六管制在系统实验佐证时会出现热平衡性差的情况，系统进水口与回水口散热功能差距明显，无法满足要求。另外，使用此系统，翅片本体的制备工艺也较为复杂，安全性不理想、成本居高不下、供应时间过长。

依照以上状况，超高层建筑使用单管单程系统，散热管道是6条φ15

Mm铜管改成1条φ32mm铜管。并且，改善了本体散热片的分布情况，使用了进水口多、中心密集、尾端没有分布盲区的策略，确保散热的平衡性。

把六管制翅片散热器与单管翅片散热器进行比较测试，单管制效果好于六管制。单管制散热设备满足了600W/m的总散热要求，针对六管制所有的19%的散热不均衡工况，单管类通过调试散热片分布率，把散热不平衡性调低到小于10%，各层面数据都与系统要求相吻合。

（四）翅片桁架的制备

因为建筑中超高层建筑的环梁是不规矩圆弧类，长度达到270m，环梁的圆弧形状存在偏差，加上环梁上设计的支架底端在各个方向存在误差，要确保安装精确性就需要以新式专业桁架进行支撑，这项技术申请了自主知识产权。

（五）翅片系统安装模式的研究

因为权衡到高空工作的特殊性，在幕墙环梁施工前，就设计了翅片安装预留桁架（每相距1m设置1部）。而且通过建筑企业、总包调度让幕墙环梁施工人员将桁架焊装到环梁上，幕墙散热设备桁架安装时使用机械对接并对幕墙钢结构预留间加固，规避了以往的焊装对钢结构应力的作用，让现场明火作业被省略。实际情况表明，此策略让施工模式得以改善，施工便利性强，进度被压缩，并且施工效果能够保证。

三、超静音空调的配套设备的减震降噪技术分析

（一）技术使用情况

空调系统的降噪是超高层建筑暖通项目中的核心技术，对建筑中的超五星级宾馆与精品写字楼的噪音限制数据也有极高的要求。因为导致空调系统噪音的元素众多，导致建筑中噪音源极难明确。在机电安装中，通常要对不同噪音源（例如环境要素、空调设施震动、铜管封闭性不佳、系统设计问题等）导致的系统噪音，使用不同的优化模式。

建筑中，超静音空调设计的要点是建设成本与进度通常会限制施工阶段对噪音源的评价效果，假如只依照经验完成空调系统的消音操作，通常会导致降噪效果不佳的情况，甚而出现因为系统管壁内流通受阻噪音增大的状况。

（二）超静音空调的设计技术

建筑中，有消音降噪需要的各种桁架与铜管的设计技术的成功案例可供参考，此处不再论述。

建筑阶段，地区冷凝塔使用BAC专利Barrier Wall消音结构。此技术是依照德国声学专家施罗德的“平方余数序列扩散模式”设计出的。该结构变更了以往消音器/消声屏蔽需要运用消声棉的缺点。不但能够对低区冷凝塔周围进行阻拦，保证外观美观大气，还因为其极强的透风率，不会影响冷凝塔的进风与散热特性。通常状况下能够降噪6-8dB。

为了缩减建筑中空调系统因为震动而形成的噪音，超高层建筑在空调系统的基础上还设计了浮动板体，在空调系统的送风管桁架上增设垫木条。其能够降低热桥的数目，并且能够减少风管的震动噪音，空调系统的消音功能也能够大幅度提升。整体的空调系统顶板使用消音原料涂装，墙体使用消声棉隔绝噪音，墙体消声棉的覆盖率超过90%。

因为建筑中超五星宾馆设计在大厦顶端，宾馆顶端的各种水箱进水会给业主带去困扰，所以自主设计了一类超高层建筑外加稳固框的低噪厢体，根据该技术授权了2个发明专利。此水箱除了有传统水箱的管道与元件外，还增加了消音筒、排水孔等，解决了以往水箱运转噪音大和不方便吊装的问题。

结束语：

综上所述，超高层机电安装阶段的暖通项目的核心技术是值得研究的。着重简介了翅片散热器与超静音空调技术，期待为相似建筑提供参考。此技术可以消除施工中的各种安全隐患，提升安装的整体质量水平，并且在保证工程建筑质量的前提下压缩工期。并且，这与当前绿色工程的标准相吻合，方便机电安装领域的同业者进行研究与交流。

参考文献：

[1]孔江红. 建筑节能中暖通空调试能系统的应用现状和技术优化措施分析[J]. 大科技,2021(32):194-195.

[2]张诚. 变风量系统分区设计对某超高层办公建筑空调能耗的影响[J]. 暖通空调,2020,50(2):46-52.

[3]程星灿. 基于绿色节能理念下的建筑暖通设计改进措施探讨[J]. 建筑与装饰,2021(24):39-41.

[4]李璞. 高层建筑暖通设计探析——以北京某商务中心高层建筑暖通设计为例[J]. 北方建筑,2021,6(6):29-32.

[5]果海凤,刘郁林,王英琦,等. 基于高标准住宅建筑方案的暖通空调设计革新与应用研究[J]. 建设科技,2021(23):16-21.