项目由33层塔楼和3层裙楼、4层地下室及公园组成,总建筑面积约98 701.1m²(见图1)。其中地上建筑面积42 871.5m²,地下建筑面积53 345.2m²,建筑高度为153.8m。本项目定位为国际化的商务综合体,裙房部分主要为精品商店、影院等。1层、2层设可灵活分隔的精品商店,且与地下1层连通设置3层通高的中庭空间,3层设置拥有8个厅的电影院及接待售票等。塔楼部分主要为孵化式办公和商务办公。1层设置2层通高的办公入口和商务办公入口及接待,2层设置休息空间和共享空间,3层设置景观露台,夹层设置配套用房,4~8层设置大开间的孵化室办公,9层为避难层,10~23层为商务办公,24层为避难层,25~32层为商务办公,33层为大报告厅。本项目共有4层地下室,地下1层设置部分精品商店、职工餐厅和地下车库,夹层设置自行车库,地下2~地下4层主要设置机动车库,总停车位数量为1 268个。人防区域设置在地下2层,面积为5 620.9m²。

　　 本项目的热水需求包括10~31层(其中21层为避难层)酒店式办公的卫生间热水和地下1层的职工食堂厨房热水。考虑到使用功能、用水高峰时间等的不同,将其分为2个独立的热水系统进行设计。

　　 鉴于冷热水同源以及热水与给水系统分区一致的要求,先简单介绍一下本项目的生活给水(冷水)情况。本项目市政给水压力0.25MPa,根据业主要求,裙房及地下商业、办公、酒店式办公和多功能厅生活给水独立设置,便于后期管理维护和计量。2层及以下楼层采用市政给水直供;3层商业(包括商业空调冷却塔补水)采用生活水箱、变频给水泵组加压供水;4~8层办公(包括办公区域空调冷却塔补水)采用生活水箱、变频给水泵组加压供水;10~31层酒店式办公采用21层避难层的高位水箱供水,其中,10~13层采用重力减压供水,14~17层采用重力供水,18~31层采用变频给水泵组加压供水;32层及以上采用高区水箱和变频给水泵加压供水。生活给水(冷水)系统示意见图2。

　　 根据业主要求,本项目酒店式办公和食堂厨房热水均采用集中式热水系统,热水采用真空热水机组制备。但是考虑到可再生能源利用的要求,热水热源采用太阳能辅助真空热水机组。太阳能集热面积根据屋面情况和可再生能源应用核算标准综合考虑。

　　 民用建筑的生活热水供应系统根据热水管系是否与大气相通,分为开式热水供应系统和闭式热水供应系统。开式系统由于管系与大气相通,水质易受污染;但供水压力较平稳,前提是需要设置高位冷热水箱;倘若热水箱无法满足供水点压力而采用热水变频泵供水,同样存在着冷热水压力不易平衡的问题。

　　 图3方案一中酒店式办公热水系统在避难层设置开式热水箱,不同分区通过变频泵压力供水或重力供水的方式,力图与冷水供水分区一致,且保持冷热水压力平衡。18层及以上楼层均采用热水变频加压泵供水,回水管设置电动阀实现保温循环,通过压力联动控制的方式,实现冷、热水供应系统在配水点处有相近的水压。由于上述区域生活给水同样采用变频加压供水的方式,因而冷热水压力联动对控制要求较高,对于热水要求较高的超高层,实现难度大;14~17层采用重力方式供应热水,回水管设置循环泵实现保温循环;10~13层采用重力减压的方式供应热水,回水管设置加压循环泵实现保温循环。而用于热水系统的减压阀组,其密封圈、密封垫及隔膜片等均需要采用耐温材料,否则在高温下易老化,影响供水安全。因此,本项目酒店式办公部分和员工食堂热水均采用闭式热水系统(见图4方案二),热水分区和给水分区一致,各区储热水罐的进水均由同区的给水系统专管供应。其中,地下室员工食堂热水采用市政直供补水,10~17层采用高位冷水箱重力(或重力减压)补水,压力稳定,其余楼层均采用相应给水分区的变频泵加压补水。

　　 根据浙江省《民用建筑可再生能源应用核算标准》(DB 33/1105-2014),“公共机构办公建筑和总建筑面积10 000m²以上的其他公共建筑,应充分利用太阳能、地热能、空气能等可再生能源”,当地块容积率大于2时,可再生能源综合利用量应同时满足:

　　 式中Q_L———可再生能源综合年利用量,kW·h/年;

　　 S———地上建筑面积,m²;

　　 E———可再生能源综合利用量核算因子,kW·h/(m²·年),取值见表1;

　　 r———容积率;

　　 Q_G———余热回收或废热利用装置的年理论节能量,kW·h/年。

　　 本项目容积率r=4.5,地上建筑面积42 800m²,商业面积8 570m²,其余办公面积34 230m²,Q_L≥ES=4.5×34 230+9×8 570=231 165(kW·h/年)(Q_G=0)。

　　 太阳能热水系统单位可再生能源应用量年节能量450kW·h/m²,故本项目最小光热集热面积A_c=231 165/450=514(m²)。

　　 员工食堂部分若采用太阳能,集热面积A_c=2 030m²[平均日热水量q_d=84m³/d,保证率0.6,月均日辐照量J_T=11 695kJ/(m²·d),集热效率0.5,热损失0.2]。

　　 32~34层若采用太阳能,集热面积A_c=24m²[平均日热水量q_d=0.96m³/d,保证率0.6,月均日辐照量J_T=11 695kJ/(m²·d),集热效率0.5,热损失0.2]。

　　 26~31层若采用太阳能,集热面积A_c=635m²[平均日热水量q_d=26.28m³/d,保证率0.6,月均日辐照量J_T=11 695kJ/(m²·d),集热效率0.5,热损失0.2]。

　　 综合考虑裙房和塔楼屋顶情况,裙房屋面设置300m²的集热面积,用于地下室食堂厨房热水供热,塔楼屋顶设置220m²的集热面积,用于26~31层的酒店式办公热水供热。

　　 真空热水机组是利用水在不同的压力下,沸腾温度不同的特性进行工作的(见图5)。在标准大气压下水的沸腾温度为100℃,而在74kPa的绝对压力下,水的沸腾温度约为91℃,真空机组工作时的绝对压力范围为47~70kPa,对应的负压蒸汽温度为80~90℃,燃油(气)式真空机组工作时,燃料燃烧所产生的高温烟气使热媒水温度上升至沸腾温度,并在水面上产生相同温度的饱和蒸汽。与普通的热水机组相比,真空热水机组具有不结垢腐蚀、热效率高、能实现多路供水、负压运行、更安全等优点,近年来在我国得到了迅速推广。

　　 由于真空热水机组自带换热盘管,生活热水经过机组与加热介质完全隔离,因而出水水质无污染,可直接用于生活热水供应。且机组在负压下工作,其出水温度低于90℃,因而,对于多分区的热水系统,需要选用多回路机组,见图6。参照相关的设备样本参数,本项目选择2台燃气真空热水机组,每台各带3组换热盘管(保证每台机组盘管数≤5)。

　　 (1)超高层建筑楼层多,功能繁杂,对于不同用途的热水需求不同(如办公热水和厨房热水),考虑到用水高峰时间、用水温度、压力等不同,建议分别独立设置热水系统。

　　 (2)超高层建筑楼层多,热水用水要求较高,热水系统的分区应与给水(冷水)相一致,保证冷热水水压平衡,热水分区兼顾水压、功能分区和计量管理要求。

　　 (3)热水热源需要根据各地方可再生能源利用的具体要求,进行综合计算。务必使热水系统既满足各地可再生能源利用要求,同时也是合理、可行的。

　　 (4)对于采用真空热水机组作为辅助热源的系统,考虑到其内部构造和出水温度不高的特点,建议选用多回路机组,采用直接供应热水的方式,满足超高层建筑多热水回路的要求。