某機(jī)場(chǎng)航站樓大空間空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

陳 鵬

(中交機(jī)場(chǎng)勘察設(shè)計(jì)院有限公司，廣東 廣州 510230)

0 引言

黨中央提出“一帶一路”的合作倡議，其中交通基礎(chǔ)設(shè)施是基礎(chǔ)，中國(guó)民航建設(shè)迎來(lái)了高速發(fā)展時(shí)期。2017年7月7日，民航局國(guó)際合作服務(wù)中心和走出去智庫(kù)共同編撰的《“一帶一路”沿線主要國(guó)家民用航空業(yè)發(fā)展情況分析報(bào)告》指出，截至目前，國(guó)內(nèi)沿線省份新建機(jī)場(chǎng)33個(gè)，完成樞紐機(jī)場(chǎng)改擴(kuò)建項(xiàng)目55個(gè)，下一步也在進(jìn)一步推進(jìn)直接服務(wù)于“一帶一路”民航大中型機(jī)場(chǎng)建設(shè)，初步統(tǒng)計(jì)總投資達(dá)1 636億元。

機(jī)場(chǎng)的建設(shè)離不開(kāi)暖通空調(diào)設(shè)計(jì)，特別是航站樓。而航站樓中絕大部分區(qū)域?yàn)楦叽罂臻g，如值機(jī)大廳、候機(jī)廳、行李提取大廳、行李分揀區(qū)等，部分區(qū)域同時(shí)也是客流量大、人員密集的場(chǎng)所。所以，這些區(qū)域的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)尤為重要。

1 工程概況

該機(jī)場(chǎng)定位為國(guó)內(nèi)“支線機(jī)場(chǎng)”、廣州機(jī)場(chǎng)的備降場(chǎng)。機(jī)場(chǎng)本期用地3 279畝，飛行區(qū)等級(jí)為4C，新建航站樓12 700 m2，地上2層，建筑高度為24 m。其中首層為貴賓區(qū)、值機(jī)大廳、遠(yuǎn)機(jī)位候機(jī)廳、出發(fā)安檢、出港行李分揀、行李提取大廳等，2層為CIP休息室、旅客候機(jī)大廳、旅客到達(dá)區(qū)、商店等。主要功能區(qū)域面積及層高如圖1所示。

2 空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)GB 50736—2012民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范相關(guān)要求，本次設(shè)計(jì)采用的末端形式為：裝修后凈高不大于5.0 m的區(qū)域，如貴賓區(qū)、商店區(qū)、CIP休息區(qū)等，采用風(fēng)機(jī)盤管+獨(dú)立新風(fēng)系統(tǒng)；普通層高區(qū)域，如遠(yuǎn)機(jī)位候機(jī)廳和行李提取大廳，采用噴口側(cè)送方式；高大空間區(qū)域，如旅客候機(jī)大廳和值機(jī)大廳，采用噴口側(cè)送分層空調(diào)方式；而對(duì)于機(jī)械化行李分揀區(qū)，人員密度很小，設(shè)置排風(fēng)機(jī)，通過(guò)負(fù)壓從值機(jī)大廳引入溫度較低的室內(nèi)空氣，起到了一定的降溫效果，同時(shí)對(duì)維持值機(jī)大廳一定正壓有作用。

一次回風(fēng)噴口送風(fēng)系統(tǒng)采用同側(cè)上送下回方式，以值機(jī)大廳為例，氣流組織如圖2所示。

如圖2所示，值機(jī)大廳為高大空間，采用分層空調(diào)，送風(fēng)噴口設(shè)置于首層夾層內(nèi)，噴口中心標(biāo)高為5.5 m，回風(fēng)百葉設(shè)置于同側(cè)標(biāo)高1.3 m處，人員處于射流回風(fēng)區(qū)，人員工作區(qū)設(shè)定為2 m；上部區(qū)域利用電動(dòng)排煙窗正壓排風(fēng)，降低該區(qū)域上部空間溫度，有效降低冷負(fù)荷。

3 噴口射流送風(fēng)計(jì)算

本節(jié)以值機(jī)大廳為例，進(jìn)行噴口射流送風(fēng)計(jì)算，相應(yīng)的確定噴口的數(shù)量和大小。

值機(jī)大廳冬夏季設(shè)計(jì)溫度為22 ℃/26 ℃，相對(duì)濕度為35%/55%，通過(guò)負(fù)荷計(jì)算軟件得到空調(diào)熱冷負(fù)荷分別為231 kW/582 kW，冬夏季設(shè)計(jì)送風(fēng)溫差為11 ℃/8 ℃。結(jié)合多個(gè)廠家樣本，確定采用4排管空氣處理機(jī)組，冬夏季總風(fēng)量為62 000 m3/h/100 000 m3/h。考慮到漏風(fēng)等影響，選型采用3臺(tái)冬夏季送風(fēng)量為35 000 m3/h/21 500 m3/h的組合式空氣處理機(jī)組，其中風(fēng)機(jī)變頻范圍為60%～100%，機(jī)組分別設(shè)置于2層兩端機(jī)房和首層中間機(jī)房。

計(jì)算過(guò)程采用試算法求解，初步假定噴口直徑為300 mm。噴口送風(fēng)計(jì)算公式如下：

(1)

(2)

(3)

vp=0.5vx

(4)

當(dāng)β=0且送冷風(fēng)時(shí)，有：

(5)

當(dāng)β角向下且送熱風(fēng)時(shí)，有：

(6)

其中，y為射流軸心偏離水平軸的距離，取值為5.5-2=3.5 m；d0為噴口直徑，取300 mm；x為射流射程，取17 m;ɑ為紊流系數(shù)，取0.07；β為噴口傾角。

夏季設(shè)計(jì)工況為：t0x=18 ℃，tnx=26 ℃，Tnx=299 K，得Arx=0.001 53，v0x=7.17 m/s，vxx=0.837 m/s，vpx=0.42 m/s，射流末端平均速度滿足要求。相應(yīng)的確定噴口個(gè)數(shù)為n=105 000/(0.25×3.14×0.32v0x)=57.5個(gè)，考慮到三臺(tái)機(jī)組平均分配，噴口數(shù)量設(shè)計(jì)為57個(gè)。

冬季設(shè)計(jì)工況為：假設(shè)噴口傾角β=15°，t0d=33 ℃，tnd=22 ℃，Tnd=295 K，得Ard=0.000 43，v0d=15.3 m/s。顯然速度偏大，再次假設(shè)β=27°，得Ard=0.001 62，v0d=8.23 m/s，vxd=96 m/s，vpd=0.48 m/s，射流末端平均速度滿足要求。相應(yīng)的確定噴口個(gè)數(shù)為n=64 500/(0.25×3.14×0.32v0d)=30.8個(gè)，考慮到3臺(tái)機(jī)組平均分配，噴口數(shù)量設(shè)計(jì)為30個(gè)。

按照實(shí)際的噴口數(shù)量可以得到冬夏季實(shí)際送風(fēng)v0，vx和vp分別為8.45 m/s/7.24 m/s，0.99 m/s/0.85 m/s，0.49 m/s/0.42 m/s，射流末端平均速度均滿足要求。同時(shí)根據(jù)計(jì)算結(jié)果布置風(fēng)管和噴口，如圖3所示。

布置風(fēng)口57個(gè)，配合裝飾和等間距要求，設(shè)置8個(gè)裝飾風(fēng)口。而冬季工況較夏季工況少27個(gè)風(fēng)口，此時(shí)要求通過(guò)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥關(guān)閉，同時(shí)調(diào)整噴口傾角為27°。

4 結(jié)語(yǔ)

實(shí)踐證明高大空間采用分層空調(diào)具有一定的節(jié)能效果，本文以航站樓內(nèi)的值機(jī)大廳設(shè)計(jì)為例，空調(diào)末端采用噴口送風(fēng)上送下回一次回風(fēng)系統(tǒng)。

1)通過(guò)理論計(jì)算得到冬夏季所需噴口(直徑為300 mm)數(shù)量分別為57個(gè)和30個(gè)以及冬季噴口傾角為27°，以便冬夏季空調(diào)末端的切換與調(diào)節(jié)，不至于風(fēng)量過(guò)大和氣流組織達(dá)不到設(shè)計(jì)要求等現(xiàn)象。

2)查看許多廠家樣本，空氣處理機(jī)組的熱量值均大于冷量值，這與我國(guó)絕大部分地區(qū)的冷熱負(fù)荷需要不符。僅通過(guò)水量調(diào)節(jié)而不改變末端風(fēng)量，不能成為最節(jié)能的方式。此次設(shè)計(jì)采用的空氣處理機(jī)組具有變頻調(diào)節(jié)能力，在冬季低風(fēng)速下運(yùn)行，能夠滿足大空間氣流組織要求，減小了風(fēng)機(jī)電量的消耗。