可持续设计反映在建筑的方方面面，而可持续机电设计则是在项目中可得以实践的设计理念，通过可持续机电系统设计，去打造节能、宜居、健康、智慧的标杆建筑。演讲人华建集团华东建筑设计研究总院暖动副总工程师陈刚，从深圳恒大中心的垂直交通、高效机电、宜居环境、智能建筑和卫生防疫五个方面入手，介绍如何在项目全过程设计过程中体现可持续的机电设计理念。

深圳恒大中心项目从2018年2月开始国际招标，到2020年8月份，在两年半的时间内华建集团华东建筑设计研究总院（以下简称“华东总院”）完成了从竞赛方案到原创中标、方案设计、初步设计、施工图设计项目，各节点的出图、内审、精审及政府报审要求。机电专业在方案阶段就各个系统根据建筑设计进行了多轮专项比选，包括经济性、适用性，以及运维的调适要求，分专题与业主进行了汇报，包括专家论证会，并由业主选择及确定各系统方案。这是一个塔楼高393.6米的总部办公项目，配套商业也是为总部办公服务的。华东总院的工作内容包括全过程的机电设计、电梯顾问和智能化设计顾问。

关于垂直交通

垂直交通对超高层建筑来说非常重要，也是超高层建筑设计非常重要的课题。未来约有八千到一万人在这幢大楼里面办公，垂直交通的表现直接影响员工体验感，非常重要。在满足设计标准的情况下，减少核心筒面积到最小、提高得房率，需要机电和建筑师密切配合的部分。

关于设计标准，项目参考了英国楼宇协会（CIBSE）的垂直交通设计指引、人员密度标准、时隔、平均等候时间、到达目的楼层时间等。在此基础上，对标国内已建成的项目案例的实际表现及运行经验反馈，让业主判断及确定方案。

关于国内现有案例的垂直交通情况调研及深圳恒大中心项目对比

考虑到本项目是总部办公，结合业主统计的人员密度、出勤率等运行数据，对参数做针对性修正，使电梯流量分析更贴近总部办公大楼实际的运行情况。

综合国际标准和国内实际现状的对比数据

电梯计算有两种模式：一种是公式的计算，根据设计手册和表格通过公式算出结果；一种是软件模拟计算，根据不同方案模型，进行交通状况模拟，得出10组数据进行表现分析。

我们实地考察了类似超高层项目，发现早上9:00之前的15分钟对电梯的考验尤为严峻，而8:55至9:00是上班的高峰时间，就是5分钟运载能力。我们在软件模型里输入的是9:00以前的15分钟做模拟，其人流持续数据为12.5%，这真实反映电梯的运载情况，而不是将人流平均分配到8点到9点之间。这是我们调研以后跟业主讨论确定的一个主要标准。

大家知道250米到280米的超高层建筑，是否设置空中转换大堂需要针对每个项目做深入的分析。300米以上就要做空间转换大堂了。但本项目是近400米的高度，因为特定原因所有区域办公电梯直达，不做空中转换。根据这个需求，我们建立电梯模拟计算模型，计算出了最不利的早高峰情况，得出的结论表明双轿厢对于各分区的挑战都非常大，会出现层层都停的情况。于是我们和业主总部大楼运维充分沟通，讨论如何通过运维管理的方式避免层层停现象。也就是说通过管理避免了双轿厢运行的劣势，从而发挥双轿厢运载能力强的优势。从模拟软件中看到，时隔达到了设计标准。这是设计方与管理、运维方充分沟通之后对项目较为有效及经济的思路和想法。既满足了业主全区直达、不设置转换梯的目的，同时通过运维管理手段发挥了双轿厢电梯运载能力强的优势，节省核心筒井道面积。

定下“双轿厢全直达+3分区方案”，低区、中区的电梯使用完成后退台，将空间让给办公，并增加了南面海景办公区。平面上做成了两条十字形走道，以容纳较多数量的电梯，并尽量提高有效面积使用率。为了实现这个方案，华东总院结构团队付出了很大的努力。最后办公标准层的得房率在低区为71%，在中区为75%，在高区为80%，电梯井道让出来的面积在南面靠着海，是完整的、没有其他的结构柱的空间，这是一个非常好的结果，为业主带来了实实在在的得房率、方便使用及经济效益。

低、中、高区标准层得房率和电梯位置

总部办公项目，不同楼层之间的员工相互交流的情况会频繁发生，我们在针对性地去计算高区、中区和低区之间转换的时间，例如低区通过首层转换到高区需要的时间大约为127秒左右，其他转换的方案是100秒左右的时间。

因此，通过与运维相结合的精细化设计，可以让机电系统更加高效，做出合适的设计。

关于高效机电

• 冷源方案

超高层建筑机电系统的冷源方案是一个非常重要的课题。目前在超高层项目中如果峰谷电价核实使用冰蓄冷的特别多，因为建筑的高度高，用冰蓄冷能够实现大温差从而降低输送能耗，此外也通过峰谷电费差价节省电费（深圳峰谷电价比0.907/0.186=4.88）。而实际上，冰蓄冷系统白天运行，晚上也要制冰运行，更多地消耗了电能。是否有其他冷源系统方案真正可持续，既节能又省钱呢？

冷源方案配置对比

我们选了6个方案进行分析及比较，通过软件进行能耗分析，其中方案6的模块化分布式磁悬浮机组的表现最佳。我们用Equest软件建立了模型进行能耗分析统计，可以看到各种方案冷源系统各部分的能耗数据。

冷源能耗模拟方案数据分析

方案1将常规的地下室冷水机组作为冷源，能效比（COP）值已经达到了4.2。

方案2采用冰蓄冷系统冷机消耗能耗大，水泵消耗的能耗大,系统COP只有3.6，但因为晚上电价低，因此节省运行费用。

方案3 磁悬浮系统的冷机消耗少，冷冻机组效率高，但因为冷源集中布置在地下室，水泵输送能耗高，综合平均后COP可以实现5.2，但是用电按白天的电价收费，所以它的运行费用也比冰蓄冷系统高。

方案4和方案5分别是将风冷式冷水机组和蒸发冷水机组布置在设备层，系统COP高，节省了输送能耗，同时利用了超高层建筑随着高度的增加，温度降低、风量增大散热效果好的特性，系统COP分别是5.3和5.5，与冰蓄冷系统基本持平。实际上，风冷热泵布置在高区设备层，对设备噪音处理、设备的运输和维护都带来了很大的挑战。

方案6采用模块磁悬浮技术，就是模块化磁悬浮机组分布在设备层，冷却塔放在上面一个设备层，系统的COP可以做到5.8，同时运行费用也最低。

由上述可知，我们做高效机房，系统COP做到5.5的情况下，运行费用也可以比冰蓄冷方案基本持平，这也是一个真正可持续的方案。而模块化磁悬浮机组，机组震动小、噪音低，2吨的货梯就可以运输，对运维也是方便的。

这时候我们提出一个高效机房的概念，这已经是现在暖通设计的一个新趋势。我们在华润置地南京项目做了高效机房的研究和实践，目前正处于施工阶段，全面 COP目标是5.86。待项目竣工经测试后，再和大家汇报。

通过分析，我们总结出采用分布式冷源的优点包括：

首先，在超高层设备层设置模块式磁悬浮冷水机组，冷机上方设备层设置冷却塔，分区设置冷源可降低输送能耗和输送过程中的冷损失；

其次，高区风速大通风条件好，室外空气温度较低，冷却水冷却效果好，冷凝温度每降低1℃，冷机COP增加3%～4%，机组效率高，节能效果好；

第三，冷冻水侧因为就近提供，可以7℃～10℃温度出水，机组效率高；

第四，系统工作压力可以控制在1.6兆帕（MPa）以下，解决了空调水系统超压问题，无须占用地下室机房面积，磁悬浮机组有振动小、运行噪声低以及安装简便灵活、更换及维护方便等优点。

其缺点如下：需与建筑配合，保证设备层冷却塔通风；需考虑冷却塔噪音及振动防护措施；以及电气初投资增加。

可以说，与传统集中冷源相比，采用高效的分布式模块化高效机房例如磁悬浮冷源系统，系统效率高，输送能耗小，因此制冷全年平均运行能效比可以做到5.8，制冷效率及经济性最优。是超高层建筑冷源值得深入研究的方案。通过精细化设计结合创新，能实现机电系统的高效，做真正可持续的设计及低碳，而不是仅仅是省钱。

• 标准层空调机房设计

深圳恒大中心标准层层高达到了5.1米，我们在方案阶段配合建筑及结构专业做了机房的详细布置，充分利用本项目层高较高的特点，在卫生间和更衣室上空设置夹层，将空调机房放在卫生间上方。同时考虑设备维护不受影响，我们调研了物业管理对空气处理机组的日常维护工作、季度维护工作、年度维护工作等，并针对性地考虑了维护空间。针对噪音的问题，空气处理机组的风机选择了直流变频EC风机，即解决了噪音问题，又达到了节能目的。根据目前低区办公的分析，除坐厕区域设置风机盘管位置外，卫生间净高仍然可达到2.7米，满足了高档卫生间的要求。这个方案节省了近5000平方米的标准层空调机房面积，为业主带来了实实在在的利益。

标准层夹层空调机房论证

关于宜居环境

本项目的室内设计参数参考了国际标准和国内标准，以及业主的需求，同时还要参考目前的卫生防疫要求。针对病毒在寒冷干燥的环境比较活跃的情况，设计上尽可能提高了冬季的相对湿度。对于水质的要求，我们参考了国际标准，做了不同的方案比选。为避免长期不用带来的水体滞留和水质恶化的可能，高管区设置了健康活水系统，并定时进行管网冲洗，优化水质。任意用水器具用水时，都能带动卫生间内所有支管内水流循环，能有效避免死水区域滋生细菌，提升高管区用水安全与品质。同时，我们在项目中做了水质监测系统，实时监测水质和滤芯情况。由于卫生间上空做了空调夹层，要做到同层排水，即卫生间排水管不进入下方夹层空调机房，还要做到不降板，即不影响下方夹层空调机房的净高，从而实现用水的安全可靠。

室内设计参数

直饮水系统的选择

关于智能建筑

作为本项目的智能化顾问，智能化设计的过程同样是先调研，然后做专项分析、编制方案，再落实到图纸上，形成技术规格书，招标跟进，最后进行施工阶段的配合。

总部办公的智能化痛点往往在于所收集的数据未得到充分利用，各个子系统之间没有相互联动，整体缺乏统一调度。针对上述情况，本项目在智能化设计时充分考虑智能化系统的整体数据互通及各子系统之间的智慧联动，从全局化、智慧化、易于拓展的角度出发进行智能化一库通系统及上层智慧平台的搭建，以达到本项目智慧先进、绿色节能、安全可靠、兼容开放、贴合人性化需求的建设目标。

同时，考虑到类似项目在运维过程中由于物业管理等因素引起的故障响应慢、设备维护周期长等问题，本项目通过多维化的智慧管理平台及Wi-Fi 6的高速无线网络传输，通过自动派单大大加快了物业管理的响应速度，并通过三维可视化的友好界面使设备故障显示更加直观，利于快速找到症结后高效解决，实现物业管理的智慧运维。

关于卫生防疫

卫生防疫是现在设计必须要面对的，病毒的传播的途径大家都很清楚——飞沫传播、接触传播等。落实到项目上，我们采取的措施就是对室内空气进行稀释，本项目采取了增加新风的做法。发生疫情期间可以增加1.5次的换气次数。此外，通过在空调系统增加新风，可以增加换气次数1.2次。

最后，我想说通过精细化设计，可以实现机电系统高效，实现室内环境舒适宜居，创建智慧建筑，做出真正“合适”的设计。

微信编辑  / 整理《A+》杂志 张应静

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