孫 建（上海中心大廈世邦魏理仕物業(yè)管理有限公司，上海 200121）

2020 年 1 月，新冠疫情爆發(fā)，全國(guó)各地很快紛紛宣布啟動(dòng)重大突發(fā)公共衛(wèi)生事件一級(jí)響應(yīng)機(jī)制，各項(xiàng)最嚴(yán)的聯(lián)防聯(lián)控措施立即展開，很快專家即宣布新冠病毒和 SARS 病毒一樣能通過(guò)氣溶膠傳播，這意味著作為人員密集性場(chǎng)所的寫字樓、購(gòu)物中心、酒店等場(chǎng)所的中央空調(diào)系統(tǒng)面臨著防疫的最大風(fēng)險(xiǎn)和挑戰(zhàn)，一旦控制不當(dāng)會(huì)存在交叉感染，疫情擴(kuò)散的風(fēng)險(xiǎn)。

超高層建筑由于其自身空調(diào)設(shè)計(jì)的原因更是首當(dāng)其沖，其在設(shè)計(jì)中會(huì)考慮到高度產(chǎn)生的風(fēng)速影響、煙囪效應(yīng)以及安全等原因，較少地采用可開啟窗的設(shè)計(jì)，這使得整個(gè)大樓的玻璃幕墻基本處于完全封閉的狀態(tài)，為滿足 GB/T 18883—2002《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定人均新風(fēng)換氣量≥30 m3/h，通常會(huì)采用設(shè)備層增設(shè)新風(fēng)和排風(fēng)的方式為室內(nèi)補(bǔ)充新鮮空氣，減少各種苯、甲醛等有害物質(zhì)對(duì)健康的損害，并且通過(guò)有組織的氣流運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)改善室內(nèi)空氣質(zhì)量的目的，也就是說(shuō)疫情期間一般的超高層建筑無(wú)法滿足關(guān)閉空調(diào)，僅開窗通風(fēng)的要求，這樣超高層建筑中的暖通設(shè)計(jì)以及疫情期的運(yùn)行策略將很大程度上決定了該大樓是否能安然度過(guò)疫情。

1 疫情下超高層建筑中暖通系統(tǒng)的基本現(xiàn)狀及隱患

超高層建筑中空調(diào)系統(tǒng)比較常用的有 2 種：風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)和全空氣系統(tǒng)。而全空氣空調(diào)系統(tǒng)作為目前高層建筑辦公采用最多的空調(diào)形式已基本取代了傳統(tǒng)的風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)的設(shè)計(jì)，大部分采用了熱回收新風(fēng)機(jī)組為新風(fēng)來(lái)源，樓層采用空氣處理機(jī)組（Air Handling Unit，以下簡(jiǎn)稱 AHU）加末端空氣變風(fēng)量空調(diào)(Variable Volume Terminal Unit，以下簡(jiǎn)稱 VAV) 的系統(tǒng)運(yùn)行形式，上海中心大廈辦公也遵循此設(shè)計(jì)。此類集中式全空氣空調(diào)系統(tǒng)完全能滿足辦公樓的空調(diào)需求，并在節(jié)能以及空氣質(zhì)量的保證方面表現(xiàn)突出。

全空氣中央空調(diào)系統(tǒng)的好處還在于末端不會(huì)有水系統(tǒng)的跑冒滴漏及冷凝水產(chǎn)生從而影響客戶，也可以有效處理回風(fēng)的污染，但是正是全空氣系統(tǒng)的回風(fēng)會(huì)導(dǎo)致空氣中的病菌通過(guò)循環(huán)造成交叉感染的風(fēng)險(xiǎn)。一旦建筑物內(nèi)有疫情發(fā)生，中央空調(diào)系統(tǒng)的不當(dāng)使用將會(huì)造成非常嚴(yán)重且不可挽回的損失。

2 暖通系統(tǒng)在疫情期的運(yùn)行策略及可能遇到的問(wèn)題

疫情發(fā)生后，上海市疾病預(yù)防控制中心第一時(shí)間發(fā)布《關(guān)于下發(fā)上海市新型冠狀病毒感染的肺炎疫情防控集中空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)使用要求的通知》，明確為有效預(yù)防和控制感染的發(fā)生，避免人員集中場(chǎng)所的新冠病毒通過(guò)集中空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)傳播，對(duì)各種場(chǎng)所的集中空調(diào)提出了使用原則，其中對(duì)辦公場(chǎng)所中采用全空氣空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的空調(diào)區(qū)域，要求原則上暫停使用，如需繼續(xù)使用必須加大新風(fēng)量，并關(guān)閉回風(fēng)，同時(shí)開啟相應(yīng)的排風(fēng)系統(tǒng)，并適當(dāng)開啟外窗加大通風(fēng)有效性，使系統(tǒng)處于全新風(fēng)運(yùn)行模式，這其實(shí)就是為采用集中式全空氣空調(diào)系統(tǒng)規(guī)定了疫情期的運(yùn)行策略--全新風(fēng)模式運(yùn)行。

但由于設(shè)計(jì)原因全新風(fēng)模式并不適用于大部分的全空氣空調(diào)系統(tǒng)，通常會(huì)產(chǎn)生以下一些問(wèn)題：

（1）新風(fēng)量不夠，通常為了節(jié)能，樓層的設(shè)計(jì)新風(fēng)量通常以最小新風(fēng)量 30 m3/h·人取值，而高檔辦公一般以 8 m2/人為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)參考，總設(shè)計(jì)量有限，實(shí)際辦公室人員密度較大，一旦關(guān)閉回風(fēng)，全新風(fēng)的狀態(tài)下無(wú)法保證房間內(nèi)空調(diào)的舒適度。

（2）超高層建筑普遍缺乏可開啟外窗，排風(fēng)設(shè)計(jì)量按新風(fēng)量總量的 75%～95% 系數(shù)設(shè)計(jì)，新風(fēng)量小排風(fēng)量也必然偏小，無(wú)法保證樓層換氣次數(shù)。

（3）AHU在切斷回風(fēng)僅靠新風(fēng)供應(yīng)的情況下，風(fēng)機(jī)的頻率很難控制在低頻率的狀態(tài)下長(zhǎng)期運(yùn)行，需要把頻率及出風(fēng)量調(diào)整至與新風(fēng)量相近，比較困難，處理不當(dāng)易造成機(jī)房門縫漏風(fēng)、嘯叫情況等。

（4）同樣必須保證新風(fēng)機(jī)及AHU的消殺以及各空氣處理裝置的有效運(yùn)行，高效的日常處置維護(hù)能力及 BA 操作人員素質(zhì)要求極高。

（5）全空氣系統(tǒng)回風(fēng)管未設(shè)計(jì)回風(fēng)箱直接接入 AHU 機(jī)組，而是回風(fēng)管只連接至機(jī)房隔墻處，靠機(jī)房的密閉空腔原理回風(fēng)至 AHU 機(jī)組，回風(fēng)管手閥在租戶區(qū)內(nèi)操作難度大無(wú)法關(guān)閉，只能人為封堵機(jī)房?jī)?nèi)的回風(fēng)口，工作量較大。

3 案例分享

3.1 防疫期間的全新風(fēng)模式運(yùn)行前的準(zhǔn)備工作

（1）緊急成立疫情疾控處理小組。2020 年 1 月 20日，疫情開始初期，當(dāng)上海市衛(wèi)健委發(fā)布通報(bào)，上海中心大廈就開立即成立了暖通疾控小組專門負(fù)責(zé)在疫情期間的暖通專業(yè)的各項(xiàng)防控工作，并在第一時(shí)間制定為全面實(shí)行全新風(fēng)運(yùn)行模式的緊急計(jì)劃及措施。

（2）緊急采購(gòu)防疫物資。疫情期間各項(xiàng)防疫物資勢(shì)必為炙手可熱的采購(gòu)對(duì)象，為了保證大廈空調(diào)設(shè)備的定期消毒，采購(gòu)消毒劑、清洗劑和員工所需口罩為重中之重，沒(méi)有相關(guān)物資的存貯，后期的疫情防控和空調(diào)箱過(guò)濾率網(wǎng)等重要部件的消毒也將是空談。

（3）緊急制定空調(diào)設(shè)備維護(hù)消毒計(jì)劃。完善可行的計(jì)劃離不開詳細(xì)的日常設(shè)備臺(tái)賬，根據(jù)上海中心辦公租戶的入住情況及設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行排查，在 2 周內(nèi)有針對(duì)性的對(duì)204 臺(tái) AHU 空調(diào)箱及 36 臺(tái) HRU 全熱新風(fēng)機(jī)的過(guò)濾網(wǎng)、中效電子凈化器、納米光子、蒸汽加濕器等設(shè)備分批進(jìn)行維保消毒工作。

（4）人工關(guān)閉回風(fēng)。全新風(fēng)模式運(yùn)行前，必須保證進(jìn)入機(jī)房?jī)?nèi)的回風(fēng)管完全封堵，空調(diào)箱回風(fēng)口帆布封堵；打開所有新風(fēng)手閥，保證新風(fēng)閥門全開啟用狀態(tài)。

3.2 上海中心大廈全空氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

上海中心大廈的 AHU 分別設(shè)置在各自樓層的機(jī)房或相鄰的設(shè)備層中，新風(fēng)經(jīng)設(shè)置在各區(qū)設(shè)備層的熱回收型新風(fēng)處理機(jī)組集中處理后送至各自樓層，新風(fēng)處理機(jī)組一般均為雙風(fēng)機(jī)熱回收機(jī)組，內(nèi)設(shè)轉(zhuǎn)輪式全熱回收器，可以有效回收排風(fēng)的能量。新風(fēng)處理機(jī)組內(nèi)設(shè)置干蒸汽加濕器可以對(duì)空氣進(jìn)行加濕處理，在空氣凈化方面，AHU 通常會(huì)分別設(shè)置初效濾網(wǎng)、中效靜電除塵裝置以及納米光子殺菌裝置等空氣處理段，新風(fēng)機(jī)組的分級(jí)采用變頻控制，可以根據(jù)房間內(nèi)的 CO2濃度調(diào)節(jié)新風(fēng)量，達(dá)到節(jié)能目的，但當(dāng)新風(fēng)量達(dá)到房間的最小新風(fēng)量時(shí)，則需要維持在最小新風(fēng)量，保證房間的最小換氣次數(shù)。辦公區(qū)空調(diào)系統(tǒng)通常劃分為內(nèi)外區(qū)，內(nèi)區(qū)常年供冷，一般采用單風(fēng)道式變風(fēng)量末端裝置，外區(qū)可以根據(jù)室外氣候變化和負(fù)荷變化對(duì)供冷或供熱模式進(jìn)行調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)換，通常采用帶熱水盤管加熱的并聯(lián)風(fēng)機(jī)動(dòng)力型末端裝置。

上海中心大廈的辦公樓層分 6 個(gè)區(qū)，因整體建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，每個(gè)區(qū)的建筑面積是由下往上逐漸遞減的，故而每個(gè)區(qū)的新風(fēng)量、排風(fēng)量、空調(diào)箱 AHU 的設(shè)計(jì)風(fēng)量包括數(shù)量也是各不相同，這對(duì)于全新風(fēng)的運(yùn)行策略計(jì)算和管理帶來(lái)很大的難度。

通過(guò)以上設(shè)計(jì)分析為了更好說(shuō)明上海中心大廈新風(fēng)引入的路徑，以 2 區(qū)辦公樓層為例，做了一張全空氣系統(tǒng)路由示意圖作為全新風(fēng)策略的參考，詳見(jiàn)圖 1。

圖1 上海中心大廈全空氣系統(tǒng)示意圖

3.3 全新風(fēng)運(yùn)行策略說(shuō)明

（1）原設(shè)計(jì)新風(fēng)及排風(fēng)與實(shí)際需求對(duì)比分析。以辦公2 區(qū)為列，辦公樓層為 12 F，豎向?yàn)?4 路新風(fēng)和 2 路日常排風(fēng)。原設(shè)計(jì)系統(tǒng)為每層設(shè)置 4 臺(tái) AHU 空調(diào)機(jī)組，除了 8 F AHU 二臺(tái)設(shè)計(jì)風(fēng)量為 20000 m3/h 和 33000 m3/h，其余樓層都為 25000 m3/h。設(shè)備層 7 F和 20 F 各設(shè)置 3 臺(tái) HRU 全熱轉(zhuǎn)輪熱回收新風(fēng)機(jī)組，共計(jì) 6 臺(tái)，新風(fēng)機(jī)和排風(fēng)機(jī)單臺(tái)設(shè)計(jì)風(fēng)量分別為 27200 m3/h 和 25500 m3/h，總設(shè)計(jì)新風(fēng)量為 163200 m3/h，排風(fēng)量為 153000 m3/h，排風(fēng)為新風(fēng)量的 94% 取值，微正壓。原設(shè)計(jì)院系統(tǒng)圖設(shè)計(jì)風(fēng)量為除了 8 樓每臺(tái) AHU 供應(yīng)新風(fēng) 3450 m3/h 外，其樓層都為3390 m3/h，而每層僅有的 2 個(gè)日常排風(fēng)口風(fēng)量除了 8 樓為4800 m3/h，其余為 4610 m3/h，整個(gè)區(qū)的設(shè)計(jì)排風(fēng)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)＜HRU 機(jī)組排風(fēng)最大值，以上為設(shè)計(jì)參數(shù)，但往往設(shè)備實(shí)際選型上參數(shù)都會(huì)放余量，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的設(shè)備選型參數(shù)對(duì)原設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整也是必須要考慮的。

2 區(qū)的每層的租賃面積為 3500 m2左右，按照 8 m2/人的人員密度，一層的入駐人數(shù)大致為 438 人，按照所需新風(fēng)量為 30 m3/h/人計(jì)算，一層所需新風(fēng)量為 13140 m3/h，而設(shè)計(jì)新風(fēng)量為 3390 m3×4=13560 m3/h，設(shè)計(jì)新風(fēng)量可滿足需求。但在實(shí)際入駐租戶中存在一個(gè)樓面 800 多員工的情況，新風(fēng)量按照原設(shè)計(jì)值供應(yīng)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。此時(shí)必須考慮根據(jù)每個(gè)樓層的實(shí)際入駐租戶員工人數(shù)調(diào)整個(gè)樓層的新風(fēng)量供給。

樓層新風(fēng)量測(cè)算及新風(fēng)機(jī)組運(yùn)行策略。為了更好的分析每個(gè)樓層每臺(tái)空調(diào)箱服務(wù)區(qū)域的新風(fēng)量需求，需要對(duì)辦公樓層的實(shí)際使用面積，租戶人員數(shù)量進(jìn)行相關(guān)統(tǒng)計(jì)，保證新風(fēng)量供應(yīng)的準(zhǔn)確性和可操作性，詳見(jiàn)表 1。除去未有租戶的樓層關(guān)閉新風(fēng)外，其余樓層需求新風(fēng)量需要對(duì)比最低風(fēng)機(jī)頻率極限 20 HZ 情況下的實(shí)際風(fēng)量（現(xiàn)場(chǎng)情況測(cè)定＞5000 m3/h）從而綜合判定每臺(tái) AHU 的新風(fēng)量共給，通過(guò)計(jì)算分析和總結(jié)最后決定以5000 m3/h為標(biāo)準(zhǔn)線進(jìn)行分配新風(fēng)，即新風(fēng)需求＜20000 m3/h 的樓層以單臺(tái) AHU 供應(yīng) 5000 m3/h 設(shè)置，新風(fēng)需求＞20000 m3/h 的按照以單臺(tái)AHU 供應(yīng) 8000 m3/h設(shè)置。在 6 臺(tái)新風(fēng)機(jī)組全開的情況下滿足全新風(fēng)運(yùn)行的策略。

表1 租戶樓層所需新風(fēng)量統(tǒng)計(jì)

（3）調(diào)整新風(fēng)量的方法。開啟所有 6 臺(tái)新風(fēng)機(jī)組送風(fēng)機(jī)和排風(fēng)機(jī)，頻率強(qiáng)制 50 HZ 最大風(fēng)量運(yùn)行，關(guān)閉轉(zhuǎn)輪熱回收裝置，防止疫情期間因排風(fēng)漏風(fēng)等問(wèn)題污染新風(fēng)。開啟AHU 機(jī)組，根據(jù)實(shí)際新風(fēng)量調(diào)整 AHU 頻率，使 AHU 的系統(tǒng)實(shí)際風(fēng)量最大可能的接近于進(jìn)入機(jī)房 AHU 的新風(fēng)量顯示數(shù)值。

關(guān)閉空置單元 AHU 機(jī)組及新風(fēng)閥，在滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)最小新風(fēng)量的基礎(chǔ)上針對(duì)人員少的樓層的通過(guò) CO2濃度設(shè)定值調(diào)節(jié)或者手動(dòng)新風(fēng)閥開度的方法降低新風(fēng)量，將多余的新風(fēng)最大限度的供給人員密集的辦公租戶樓層，此工作量相對(duì)于超高層建筑來(lái)說(shuō)工作量巨大，但也是響應(yīng)防疫指導(dǎo)文件要求，滿足租戶正常新風(fēng)量供給保證和空調(diào)溫度保證的必要工作。

待調(diào)試 HRU 新風(fēng)機(jī)組風(fēng)機(jī)頻率、AHU 頻率，AHU 送風(fēng)壓力，末端變風(fēng)量 VAV 的實(shí)際風(fēng)量滿足全新風(fēng)運(yùn)行的基本條件，全新風(fēng)運(yùn)行模式就正式啟動(dòng)了。解決了新風(fēng)問(wèn)題，室內(nèi)的溫度也是需要盡快調(diào)整的，HRU 的新風(fēng)的送風(fēng)溫度設(shè)定值也需要隨季節(jié)的變化進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，在日常的操作和觀察中發(fā)現(xiàn)冬季新風(fēng)溫度設(shè) 22 ℃，過(guò)度季設(shè) 18 ℃ 為較理想的設(shè)定溫度。由于辦公區(qū)域分內(nèi)外區(qū)，冬季外冷內(nèi)熱，過(guò)渡季和夏季內(nèi)外都需要制冷，單靠新風(fēng)負(fù)荷無(wú)法完全消除內(nèi)區(qū)的室內(nèi)過(guò)熱量，還是需要靠 AHU 空調(diào)箱的冷水盤管將新風(fēng)溫度進(jìn)一步降低冷卻，才能滿足室內(nèi)溫度要求，但由于AHU 回風(fēng)封堵，傳感器無(wú)法讀取準(zhǔn)確的回風(fēng)溫度，AHU 風(fēng)閥和水閥都無(wú)法根據(jù)實(shí)際情況自動(dòng)調(diào)節(jié)，只能將末端的 VAV風(fēng)閥開度強(qiáng)制 90%，BA 操作人員時(shí)刻關(guān)注租戶室內(nèi)溫度進(jìn)行遠(yuǎn)程操控干預(yù)水閥開度的方法進(jìn)行溫度的保障，此人為干預(yù)的操作方法可行，但需要操作人員實(shí)時(shí)調(diào)整，無(wú)論冬季還是過(guò)渡季，基本溫度都可保障在 24 ℃ 左右。

關(guān)于全新風(fēng)運(yùn)行策略下的 AHU 機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)和樓層區(qū)域室內(nèi)溫度的反饋可詳見(jiàn)表 2、表 3。

表2 AHU-Z2-016-04 狀態(tài)運(yùn)行實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表

表3 對(duì)應(yīng)區(qū)域 VAV BOX 運(yùn)行實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表

（4）新風(fēng)機(jī)組和排風(fēng)機(jī)組的運(yùn)行時(shí)間。白天全新風(fēng)狀態(tài)運(yùn)行時(shí)間為 6:00—18:00，夜間大廈辦公區(qū)空氣全面換氣運(yùn)行，針對(duì)辦公區(qū)全封閉無(wú)外窗的實(shí)際情況，夜間由23:00—06:00 對(duì)大廈辦公區(qū)新風(fēng)、排風(fēng)設(shè)備調(diào)整啟用，樓層內(nèi)空調(diào)箱及 VAV 末端設(shè)備啟用，加大送排風(fēng)空氣流動(dòng)，保證換氣次數(shù)≥1次/h，改善室內(nèi)空氣品質(zhì)，同時(shí)出于節(jié)能考慮關(guān)閉熱水閥及冷凍水閥，降低能耗。

3.4 防疫期間辦公室 PM 2.5 及 CO2 的檢測(cè)

衡量室內(nèi)空氣品質(zhì)最關(guān)鍵的兩個(gè)因素，PM 2.5 和 CO2。與較粗的大氣顆粒物相比，PM 2.5 粒徑小，面積大，活性強(qiáng)，易附帶有毒、有害物質(zhì)（例如，重金屬、微生物等），且在大氣中的停留時(shí)間長(zhǎng)、輸送距離遠(yuǎn)，因而對(duì)人體健康和室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量的影響更大。CO2的濃度指標(biāo)則反應(yīng)了室內(nèi)新風(fēng)是否充足的，辦公室內(nèi)一般≤1×10-3。為了更好的驗(yàn)證上海中心為了防疫期間所做的所有維保消毒工作的成果，同時(shí)了解本次全新風(fēng)模式運(yùn)行狀態(tài)下各租戶區(qū)域的整體環(huán)境情況反饋，疾控小組做了為期一個(gè)月以上的定點(diǎn)檢測(cè)，選擇室外 PM2.5 的較為明顯變化的時(shí)間及天數(shù)進(jìn)行測(cè)試。具體數(shù)值詳見(jiàn)表 4 與表 5。

表4 上海中心大廈 16 F PM 2.5 對(duì)比記錄表

表5 上海中心大廈 16 F CO2 對(duì)比記錄表

從表中可看出，通過(guò)對(duì)上海中心辦公區(qū)域新風(fēng)機(jī)組、空調(diào)箱的金屬過(guò)濾網(wǎng)表清洗消毒、初效無(wú)紡布過(guò)濾網(wǎng)更換、AHU 中效靜電除塵過(guò)濾網(wǎng)故障的維修調(diào)換、納米光子除菌裝置故障的維修調(diào)換等大量工作后啟用全新風(fēng)運(yùn)行模式的效果還是顯而易見(jiàn)的。

5 引發(fā)的設(shè)計(jì)思考

從以上疫情來(lái)臨時(shí)的一系列措施、運(yùn)行策略的采用以及遇到的問(wèn)題和解決方案，讓我們對(duì)一棟超高層建筑的暖通設(shè)計(jì)提出了更多思考。

（1）如何平衡超高層建筑的新風(fēng)量需求與節(jié)能要求

（2）疫情發(fā)生時(shí)，能保障真正意義上的全新風(fēng)運(yùn)行且滿足末端使用的需求值

（3）設(shè)計(jì)中不可缺少的各級(jí)空氣處理階段的凈化裝置配置以及空氣質(zhì)量實(shí)時(shí)檢測(cè)常態(tài)化的配置

（4）AHU 的回風(fēng)閥可控，變頻電機(jī)的可變范圍擴(kuò)大，須滿足僅新風(fēng)運(yùn)行時(shí)的頻率變化

6 結(jié) 語(yǔ)

本文從超高層建筑的暖通設(shè)計(jì)、疫情期的運(yùn)行策略以及實(shí)際案例全面剖析了疫情期超高層建筑中暖通系統(tǒng)的重要性以及正確的運(yùn)行策略，為超高層建筑疫情期的空調(diào)運(yùn)行策略提供了借鑒，也為后期超高層建筑中的暖通設(shè)計(jì)提出了思考。