高层医药厂房冷冻水系统竖向分区探讨

刘东原 2025-08-01

本文对高层医药厂房冷冻水系统的特点进行分析，并对系统的设计策略做深入探讨。

本文对高层医药厂房冷冻水系统的特点进行分析，并对系统的设计策略做深入探讨。当制药设备用点的高差超过 25 m 时，工艺冷冻水系统宜作竖向分区，以确保各工艺设备用点处的冷冻水压力维持在 0.2~0.4 MPa之间。空调冷冻水系统可不做竖向分区，冷水机房应优先布置在地面一层或地下室。

近年来在我国工业用地供应紧缺和制造业高质量发展的背景下，制造业空间资源的紧缺程度愈发严重，传统的低层厂房模式已无法满足产业生存的空间需求，因此在面临工业转型升级和土地资源紧张的双重压力下，工业上楼的概念应运而生。日益精湛的生产技术也使工业上楼成为可能。2021 年 7 月国家发改委发布了《国家发展改革委关于推广借鉴深圳经济特区创新举措和经验做法的通知》，为顺应产城融合的需要，提高工业用地利用水平和资源配置效率，应加快推进工业上楼，至此“工业上楼”行动已揭开序幕。

制药厂房公用动力系统一般包括：冷冻水系统，蒸汽系统，压缩空气系统，制水及分配系统，特殊气体系统。一般单向供给的介质可通过末端减压的方式来控制使用点压力，而循环供给的介质无法通过减压的方式控制使用点压力，因此在循环冷冻水系统中，低层设备的超压现象是高层厂房常见问题。

Part.01高层厂房描述

1、高层厂房定义

GB 50016—2014（2018 年版）《建筑设计防火规范》[1]第 2.1.1 条：高层建筑是指“建筑高度大于24 m 的非单层厂房、仓库”。DBJ/T 15-235—2021《广东省高标准厂房设计规范》[2]对高标准厂房的定义是：“符合产业集聚发展的需求，具有相近行业高通用性和高集约性的特点，规划指标满足各地现行标准和政策要求并配置载货电梯的 4 层及以上标准厂房”。

DBJ/T 15-238—2022《广东省高标准厂房验收技术规程》[3]第 5.1.1 条：高标准厂房的建筑层数不应低于 4层。高标准厂房层高除满足行业要求外，首层层高不应小于 6 m，二层、三层层高不应小于 4.5 m，四层及以上层高不应小于 4 m。SJG 163—2024《工业上楼建筑设计通则》[4]第 5.1.3 条：生产用房层数不宜低于 4 层，建筑高度不宜大于 70m。1.2 高层厂房高度的选定

当建筑高度超过 50 m 时会有更高的设计要求，例如 GB 55037—2022《建筑防火通用规范》[5]第 5.2.1条第 1 款：建筑高度大于 50 m 的高层厂房其耐火等级应为一级。第 10.1.2 条：建筑高度大于 50 m 的乙、丙类厂房和丙类仓库，建筑的消防用电负荷等级不应低于一级。GB 50016—2014（2018 年版）《建筑设计防火规范》[1]第 6.7.12 条：建筑外墙的装饰层应采用燃烧性能为 A 级的材料，但建筑高度不大于50 m 时，可采用 B1 级材料；第 7.2.1 条：建筑高度不大于 50 m 的建筑，连续布置消防车登高操作场地确有困难时，可间隔布置；第 8.5.1 条：建筑高度不大于 50 m 的公共建筑、厂房、仓库，当其防烟楼梯间的前室或合用前室符合特定要求时，楼梯间可不设置防烟系统；第 10.2.7 条：建筑高度大于 50 m 的乙、丙类厂房和丙类仓库，其非消防用电负荷宜设置电气火灾监控系统。

综上可知，目前常见的高层厂房一般设计为4~8 层且高度低于 50 m。本文以广州某高层医药厂房为例（地下 1 层，地上 7 层，建筑高度 47.5 m），对设计经验进行总结归纳。

Part.02冷冻水系统

冷冻水一般是以电力驱动制冷机组来制取，因其是“供水 + 回水”完成循环将冷量送至耗冷设备，是较特殊的供给模式，当高层厂房内的耗冷设备所处高差较大时，冷冻水系统的定压点需设定较高的压力，此时低层设备有超压的风险，高层设备有水压不足的风险。若按低层和高层分开供水，则可避免用点超压或压力不足的风险。

1、空调冷冻水系统

空调冷冻水系统的用点设备承压能力一般均较大（见表 1），在高层厂房的常规高度范围内，空调设备可满足承压需求。根据《实用空调设计手册》[6]26.2.3 第 2 款，当系统静水压力 P ≤ 1.0 MPa 时，水系统竖向可不分区。

2、工艺冷冻水系统

工艺冷冻水系统用点设备的承压能力一般均较小（见表 2），因此高层医药厂房设计中，当各工艺设备用点的高差大于 25 m 时可考虑竖向分区模式，一般每三层或四层作为一个分区，以保证高低各区设备用点处压力均能维持在需求范围内。竖向分区供水不仅可避免低区用冷设备超压，还可解决垂直失调问题。DBJ/T 15-235—2021《广东省高标准厂房设计规范》[2]第 7.2.1 条规定“高标准厂房的供水系统根据水压要求，宜采用分区供水”。

本项目将 1~3 层和 4~6 层分开采用两套独立循环系统，保证了各设备用点处压力均满足0.2~0.4 MPa 的压力需求范围。与采用一套系统相比，竖向分区循环模式需增多两根冷冻水主管，因此在设计时提前规划了充足的管井面积。

3、机房位置的选择

针对不同建筑的规划特点，结合表 3 的设计注意事项，可为制冷机房规划合适的位置。本项目工艺冷冻水系统采用“方案一”进行布置，运行效果良好，楼板振动并不明显。

4、定压方式选择

开式高位水箱除了能起定压作用外，还起容纳系统膨胀水的作用，这种定压方式简单、可靠，初投资少，凡是有条件安装开式高位水箱的系统，应优先采用这种定压方式。当建筑物的顶部安装高位开式水箱有困难时，可采用气压罐方式定压，这种方式的特点是定压点压力总在控制范围之间波动，补水泵间歇工作，不宜用于水压要求稳定的系统。一般在空调冷冻水系统中，气压罐和高位水箱定压方式均可被接受。医药厂房的工艺设备往往属于间歇性消耗冷冻水，且在设备停用时需将设备夹套内的冷冻水泄空，再次启用时需重新注入冷冻水，因此在设备开启阶段冷冻水介质具有“有去无回”的特点，此时就需要定压系统具有快速向定压点补水的能力，否则系统将严重失压导致冷机报警。工艺冷冻水系统宜采用高位水箱定压，高位水箱定压点压力基本维持恒定，可最大程度上避免系统压力波动引起的超压，另外还需增大膨胀补水管直径，使其能满足工艺设备泄水时的补水需求，因此工艺冷冻水系统定压补水管直径通常远大于空调冷冻水系统高位水箱定压补水管的直径。

5、定压方式和设计要求

定压方式和设计要求见表 4。

Part.03结论

在对高层医药厂房的冷冻水系统进行设计时，应充分考虑静压对循环系统的影响，对于循环冷冻水，循环冷却水，循环热水系统，应合理布置机房位置并根据设备承压能力，在必要时考虑采用竖向分区模式以避免各设备超压。对于蒸汽、压缩空气、特殊气体、自来水、软化水等单向供给的介质，可采用末端减压的方式控制使用点压力，一般不考虑竖向分区。

参考文献

[1] 住房和城乡建设部 . 建筑设计防火规范：GB 50016—2014（2018 年版）[S]. 北京：中国计划出版社，2018.

[2] 广东省住房和城乡建设厅 . 广东省高标准厂房设计规范：DBJ/T 15-235—2021[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2022.

[3] 广东省住房和城乡建设厅 . 广东省高标准厂房验收技术规程：DBJ/T 15-238—2022[S]. 北京：中国城市出版社，2022.

[4] 深圳市住房和建设局 . 工业上楼建筑设计通则：SJG 163—2024[S]. 2024.

[5] 住房和城乡建设部 . 建筑防火通用规范：GB 55037—2022[S].北京：中国计划出版社，2022.

[6] 陆耀庆 . 实用供热空调设计手册 [M]. 2 版 . 北京：中国建筑工业出版社，2008.

责任编辑：邵丽竹

审　　核：何发