一體化窗臺送風(fēng)系統(tǒng)在中信大廈的創(chuàng)新與應(yīng)用

汪志生 邢其龍

中信和業(yè)投資有限公司

隨著建筑工廠預(yù)制化、裝配化水平的不斷提升，綠色建造技術(shù)的不斷發(fā)展，在建筑設(shè)計(jì)與建造過程中如何充分利用裝配化的高精度、高集成，美觀性好，施工速度快，便于拆卸和運(yùn)維等特點(diǎn)，統(tǒng)籌考慮建筑、裝飾與機(jī)電系統(tǒng)的一體化設(shè)計(jì)、裝配化施工，既能滿足機(jī)電系統(tǒng)功能，又保證裝飾效果和美觀性，便于后期拆卸維護(hù)，最大限度的減少室內(nèi)占用面積，增加建筑室內(nèi)凈使用面積，創(chuàng)造較大的經(jīng)濟(jì)效益，逐漸成為建筑投資方、建造方和運(yùn)營方關(guān)注的重點(diǎn)[1]。

1 工程概況

中信大廈位于北京市商務(wù)中心區(qū)核心區(qū)，總用地面積11,478 平方m，建筑高度528 m，總建筑面積43.7萬m2，地上108 層，地下8 層，深度達(dá)40 m，是北京最高也是最深的建筑。中信大廈項(xiàng)目設(shè)計(jì)從中國歷史文化中汲取尊形塔身、孔明燈頂冠和城門入口等元素，經(jīng)過抽象處理和比例優(yōu)化，其形體自下至中上部逐漸縮小，同時(shí)頂部逐漸放大，形成中部略有收分的雙曲線建筑造型。功能是以辦公為主，集商業(yè)、會議、觀光及多功能中心于一體的智慧型超高層綜合體建筑。

2 窗臺送風(fēng)系統(tǒng)形式

本工程空調(diào)系統(tǒng)采用變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)，采用內(nèi)區(qū)變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)與外區(qū)周邊四管制立式風(fēng)機(jī)盤管相結(jié)合的空調(diào)系統(tǒng)形式（如圖1），沿幕墻周邊設(shè)置窗臺，四管制立式風(fēng)機(jī)盤管暗藏在窗臺內(nèi)，主要承擔(dān)外區(qū)維護(hù)結(jié)構(gòu)冷熱負(fù)荷，每臺四管制立式風(fēng)機(jī)盤管可根據(jù)需求個(gè)性化選擇供熱或供冷、不同檔位風(fēng)量的運(yùn)行模式，能獨(dú)立控制溫度等參數(shù)，有效阻隔室外溫度變化對大廈內(nèi)溫度波動(dòng)的影響，大大提高窗際熱舒適指標(biāo)，提高客戶的舒適度[2]。原設(shè)計(jì)窗臺和立式風(fēng)管盤管由不同專業(yè)獨(dú)立分開設(shè)計(jì)，四管制風(fēng)機(jī)盤管所接空調(diào)水管布置在風(fēng)盤后側(cè)，冷凝水管穿幕墻防火封堵走下層吊頂內(nèi)排布，風(fēng)機(jī)盤管采用下回風(fēng)，過濾網(wǎng)設(shè)置風(fēng)機(jī)盤管底部，回風(fēng)口設(shè)置在窗臺裝飾側(cè)板的側(cè)面，立式風(fēng)機(jī)盤管厚度按標(biāo)準(zhǔn)230 mm 設(shè)計(jì)，總體窗臺板寬度為500 mm（如圖2），全樓窗臺占用面積11250 m2。

圖1 空調(diào)系統(tǒng)形式示意圖

圖2 原設(shè)計(jì)窗臺示意圖

3 方案優(yōu)化

針對超高層建筑普遍存在建筑設(shè)備設(shè)施占用面積指標(biāo)偏大導(dǎo)致超高層建筑得房率偏低的現(xiàn)實(shí)情況，如何保證在滿足建筑設(shè)備的使用功能的前提實(shí)現(xiàn)占用面積最小化是超高層建筑機(jī)電設(shè)計(jì)、產(chǎn)品選型與實(shí)施過程中面臨的重要課題。在方案優(yōu)化中考慮窗臺板與立式風(fēng)機(jī)盤管一體化設(shè)計(jì)，工廠預(yù)制化制作，一體化裝配式施工，在保證功能的前提下對占用面積較大的窗臺系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，做到外形美觀、方便維護(hù)且能最大限度的減少占用面積。優(yōu)化方案需要解決的主要問題如下：

1）實(shí)現(xiàn)超薄型、低噪音且性能優(yōu)異的窗邊立式風(fēng)機(jī)盤管產(chǎn)品選型。

2）窗臺內(nèi)風(fēng)機(jī)盤管所接空調(diào)水管道的排布優(yōu)化，減少占用空間。

3）包覆板構(gòu)造與支架系統(tǒng)優(yōu)化，減少窗臺板厚度。

4）窗臺系統(tǒng)便于拆卸和后期運(yùn)維。

5）同幕墻系統(tǒng)緊密結(jié)合與誤差消除措施。

3.1 產(chǎn)品定制化選型

目前市場上立式風(fēng)機(jī)盤管最小標(biāo)準(zhǔn)厚度為230 mm，通過組織制造廠進(jìn)行定制化研發(fā)將厚度減少至190 mm。通過在風(fēng)機(jī)盤管內(nèi)設(shè)置氣流均流裝置，在風(fēng)機(jī)出風(fēng)口采用均流板，并粘貼吸聲材料，使得出風(fēng)氣流分布均勻，能有效到達(dá)表冷器進(jìn)風(fēng)面，減少因厚度變薄造成內(nèi)部流通風(fēng)速變大引起二次再生氣流噪聲，同時(shí)機(jī)組內(nèi)部氣流組織均勻，內(nèi)部風(fēng)阻相對較小，有效降低能耗。同時(shí)考慮本項(xiàng)目風(fēng)機(jī)盤管為干工況運(yùn)行，由于進(jìn)水溫度高，表冷器冷量衰減較大，需重新設(shè)計(jì)水流分配器的水流分配，水流分配器采用窄型長回路設(shè)計(jì)，保證較高的水流速以提高冷量，使得水阻力控制在合理的范圍。經(jīng)樣機(jī)檢測定制化選型后的立式風(fēng)機(jī)盤管噪音及能耗指標(biāo)均優(yōu)于設(shè)計(jì)要求。

3.2 管線優(yōu)化排布

充分利用下一層吊頂空間，利用BIM 技術(shù)對窗臺內(nèi)空調(diào)水管道進(jìn)行排布優(yōu)化，最大限度減少管道在窗臺內(nèi)的占用空間，在下一層吊頂內(nèi)鋼梁上預(yù)留洞口，將空調(diào)水主管道調(diào)整在下一層吊頂內(nèi)穿梁布置，減少對幕墻防火封堵的影響。風(fēng)機(jī)盤管從兩側(cè)接管與穿樓板與下一層吊頂內(nèi)主管道連接，回風(fēng)形式由側(cè)回改為下回風(fēng)，回風(fēng)過濾網(wǎng)從下端側(cè)面抽出，風(fēng)機(jī)盤管與窗臺板一體化設(shè)計(jì)，優(yōu)化后的一體化窗臺送風(fēng)系統(tǒng)厚度減少至288 mm。（如圖3、圖4）。

圖3 優(yōu)化后管線布置效果圖

圖4 優(yōu)化后一體化窗臺系統(tǒng)示意圖

3.3 結(jié)構(gòu)體系

一體化窗臺送風(fēng)系統(tǒng)由窗臺支撐架及外裝飾板、立式風(fēng)機(jī)盤管、帶鎖溫控器三部分組成。（如圖5）窗臺系統(tǒng)總高度符合設(shè)計(jì)950 mm 的尺寸要求，結(jié)合裝飾的視覺要求，線條美觀，色彩與內(nèi)窗框渾然一體，無螺釘掛板結(jié)構(gòu)，不易結(jié)塵，維護(hù)方便。外裝飾板集出風(fēng)口和回風(fēng)口于一體，充分考慮了氣流均勻度，有效阻擋輻射熱。

圖5 一體化窗臺送風(fēng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

考慮一體化窗臺送風(fēng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度，確?？烧救司S修沒有大的變形，窗臺支撐架要求可承重150 kg，根據(jù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算選擇窗臺支撐框架材料，外裝飾面板采用加強(qiáng)筋設(shè)計(jì)以保證足夠強(qiáng)度，溫控器面板采用鎖緊裝置，同時(shí)為滿足幕墻安裝結(jié)構(gòu)（180 mm 間隙）要求，窗臺系統(tǒng)框架下部采用V 字型結(jié)構(gòu)，上部采用矩形結(jié)構(gòu)，既保證強(qiáng)度又便于冷熱水管安裝。

考慮風(fēng)機(jī)盤管運(yùn)行過程產(chǎn)生振動(dòng)，為避免振動(dòng)傳遞到窗臺，采取振動(dòng)絕緣措施，窗臺支撐框架與風(fēng)機(jī)盤管機(jī)架分開獨(dú)立設(shè)置，風(fēng)機(jī)盤管出風(fēng)口與外裝飾面板出風(fēng)口連接采用軟連接。

每臺立式風(fēng)機(jī)盤管安裝2 只過濾網(wǎng)，采用抽拉式分塊過濾網(wǎng)結(jié)構(gòu)，清洗過濾網(wǎng)時(shí)，將下端回風(fēng)口面板移開，可以從風(fēng)盤底部直接從側(cè)面抽出過濾網(wǎng)，清洗維護(hù)便捷。

3.4 誤差消除措施

窗臺外裝飾板之間熱脹冷縮誤差控制通過采取20 mm 間距伸縮縫來消除，窗臺支撐框架與風(fēng)機(jī)盤管機(jī)架安裝垂直誤差通過采用可調(diào)節(jié)螺釘和鋼質(zhì)墊塊實(shí)現(xiàn)0～15 mm 調(diào)節(jié)，窗臺支撐框架與風(fēng)機(jī)盤管機(jī)架水平方向誤差通過采用腰形孔調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)±15 mm 調(diào)節(jié)。

4 組合性能檢測驗(yàn)證

由于采用了一體化窗臺送風(fēng)系統(tǒng)的創(chuàng)新技術(shù)，對立式風(fēng)機(jī)盤管的厚度、能耗、噪音等各項(xiàng)性能提出了較高要求，為確保組合性能滿足設(shè)計(jì)要求，組織制造廠按優(yōu)化方案生產(chǎn)樣機(jī)并送至第三方權(quán)威機(jī)構(gòu)——國家空調(diào)設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心進(jìn)行檢測驗(yàn)證，檢測結(jié)果如表1：

表1 一體化窗臺送風(fēng)系統(tǒng)性能參數(shù)對比表

經(jīng)第三方權(quán)威機(jī)構(gòu)檢測表明，一體化窗臺送風(fēng)系統(tǒng)的在機(jī)組厚度、噪音及能耗等關(guān)鍵性指標(biāo)上性能優(yōu)異，并遠(yuǎn)超越設(shè)計(jì)要求，同時(shí)大大減少室內(nèi)占用面積。

5 一體化施工

窗臺板安裝與風(fēng)機(jī)盤管安裝施工交叉較多，施工過程中需要大量配合工作，采用工廠化預(yù)制，現(xiàn)場一體化裝配施工，由同一家單位進(jìn)實(shí)施，可以減少施工配合，減少工序交叉，增加工作效率，提高了窗臺系統(tǒng)的施工速度、安裝精度及美觀性。一體化施工流程圖如圖6：

圖6 一體化施工流程圖

6 應(yīng)用效果

中信大廈項(xiàng)目通過采用一體化窗臺送風(fēng)系統(tǒng)集成創(chuàng)新技術(shù)，由超薄型窗邊立式風(fēng)機(jī)盤管和窗臺板一體化集成，不僅有效阻隔室外溫度變化對大廈內(nèi)溫度波動(dòng)的影響，提高辦公區(qū)域人體舒適度，而且通過管道的優(yōu)化排布、構(gòu)造及支架系統(tǒng)優(yōu)化，并采用合理的誤差消除措施，超薄型、低噪音、低能耗、低風(fēng)速的創(chuàng)新型窗邊立式風(fēng)機(jī)盤管產(chǎn)品的定制研發(fā)，便于運(yùn)維的側(cè)板與臺面分解型的安裝型式，一體化施工技術(shù)實(shí)現(xiàn)窗臺面板厚度原設(shè)計(jì)的500 mm 優(yōu)化減少至288 mm，為全樓增加凈使用面積約4399 m2，創(chuàng)造了較大的經(jīng)濟(jì)效益。

一體化窗臺送風(fēng)系統(tǒng)的應(yīng)用提高了中信大廈項(xiàng)目窗臺系統(tǒng)的施工速度、安裝精度及美觀性，而且在產(chǎn)品性能上噪音、能耗等關(guān)鍵性指標(biāo)上性能優(yōu)異，并遠(yuǎn)超越設(shè)計(jì)的要求，其技術(shù)性能指標(biāo)達(dá)到了世界領(lǐng)先水平。