展館建筑地板送風(fēng)空調(diào)設(shè)計(jì)

黃箐 劉輝 楊杰

1 華藍(lán)設(shè)計(jì)（集團(tuán)）有限公司

2 南寧市勘察測(cè)繪地理信息院

0 引言

展館多用于展示文化、技術(shù)成果，能促進(jìn)思想交流，最終帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。展館建筑由于建筑體積容量大、使用時(shí)間集中等特點(diǎn)將形成巨大的建筑能耗和用電高峰負(fù)荷[1]。地板送風(fēng)（UFAD）系統(tǒng)是指利用地板靜壓箱及地板送風(fēng)口，將處理后的空氣送到人員活動(dòng)區(qū)（高度約1.8 m 左右）的一種送風(fēng)方式。設(shè)置地板送風(fēng)系統(tǒng)的房間會(huì)產(chǎn)生垂直溫度梯度，繼而出現(xiàn)熱力分層，在分層高度以上的對(duì)流熱源將會(huì)上升，此時(shí)配合吊頂處排風(fēng)，可將部分熱量從高處被排走，不進(jìn)入分層面以下的區(qū)域，從而減小消除人員活動(dòng)區(qū)負(fù)荷所需的風(fēng)量。

由于展館建筑多為高大建筑，主要人員活動(dòng)區(qū)又在下部，其空調(diào)負(fù)荷的峰谷值較大，該系統(tǒng)用于空調(diào)送風(fēng)時(shí)，既可使冷量第一時(shí)間送達(dá)人員活動(dòng)區(qū)，又可達(dá)到削峰的效果。此外，展館建筑多對(duì)吊頂造型有要求，地板送風(fēng)系統(tǒng)可減少其對(duì)吊頂?shù)木窒扌?。本文結(jié)合某展館建筑空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，介紹了地板送風(fēng)系統(tǒng)用于展館建筑的設(shè)計(jì)思路。

1 工程概況

本工程為展覽建筑，位于廣西壯族自治區(qū)防城港東興市，地上一層，主要包含4 個(gè)展示廳，1 個(gè)接待室及若干房間組成的辦公區(qū)。地下一層，主要為設(shè)備用房。該項(xiàng)目總建筑面積4039.84 m2，建筑高度9.55 m。各功能房間平面多為不規(guī)則多邊體，屋面造型由不同斜度的斜屋面及連接的平屋面組成。展館效果圖及剖面圖如圖1、圖2 所示。

圖1 展館效果圖

圖2 展館剖面圖

2 設(shè)計(jì)參數(shù)及空調(diào)負(fù)荷計(jì)算

2.1 室內(nèi)外設(shè)計(jì)參數(shù)

本工程的室內(nèi)外設(shè)計(jì)參數(shù)見表1 和表2。

表1 室外空氣計(jì)算參數(shù)

表2 空調(diào)室內(nèi)主要設(shè)計(jì)參數(shù)

2.2 空調(diào)負(fù)荷計(jì)算

由于地板送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的熱力分層特點(diǎn)，可將空調(diào)房間得熱量分配到人員活動(dòng)區(qū)與非人員活動(dòng)區(qū)。設(shè)計(jì)師需要根據(jù)自己對(duì)負(fù)荷和房間的理解來合理的進(jìn)行分配，如果過于保守，將過多的負(fù)荷分配給人員活動(dòng)區(qū)，將會(huì)使送風(fēng)量超過實(shí)際需要量[2]。由于展廳較高，可將燈具散發(fā)的對(duì)流熱量部分及展廳上部的外墻外窗的部分對(duì)流熱量分配給非人員活動(dòng)區(qū)。地板送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)只需要處理位于人體活動(dòng)區(qū)域的熱量[3]。最終計(jì)算出本項(xiàng)目空調(diào)系統(tǒng)夏季逐項(xiàng)逐時(shí)計(jì)算最大冷負(fù)荷為725.2 kW，單位面積冷指標(biāo)為179.5 W/m2，冬季計(jì)算熱負(fù)荷為174.7 kW，單位面積熱指標(biāo)為43.2 W/m2。

3 空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 空調(diào)冷熱源

本項(xiàng)目位于夏熱冬暖地區(qū)，且展館展品不需高精度的恒溫恒濕環(huán)境，僅夏季供冷，冬季不供暖。為減少室內(nèi)機(jī)房占地面積，本工程選用1 臺(tái)制冷量為730 kW一體化水冷式冷水機(jī)組，冷媒為R134a，集成了冷水機(jī)組，冷卻塔，冷凍（卻）水泵及相關(guān)水處理設(shè)備及閥門管件，不用額外考慮冷凍機(jī)房。一體化冷水機(jī)組設(shè)置在建筑物遠(yuǎn)離展覽人流的偏僻處的綠化帶內(nèi)，且設(shè)置隔音擋板，減少主機(jī)設(shè)備噪音對(duì)周邊的影響。機(jī)組外殼噴涂綠色，與綠化帶顏色協(xié)調(diào)一致，做到與整個(gè)環(huán)境的統(tǒng)一。

3.2 空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目各房間均采用地藏式風(fēng)機(jī)盤管+新風(fēng)的系統(tǒng)形式。地藏式風(fēng)機(jī)盤管沿房間四周布置，主展廳還在中部展臺(tái)兩側(cè)布置地藏式風(fēng)機(jī)盤管（見圖3）。室外新風(fēng)經(jīng)設(shè)在屋面新風(fēng)機(jī)房?jī)?nèi)的新風(fēng)處理機(jī)處理后通過風(fēng)管沿新風(fēng)豎井下到室內(nèi)，再經(jīng)地下土建管溝送達(dá)各功能房間。辦公室的新風(fēng)接至地藏式風(fēng)機(jī)盤管專用新風(fēng)接口，直接送入室內(nèi)（不與回風(fēng)混合）。其他房間的新風(fēng)均接至地板送風(fēng)箱，直接送入室內(nèi)。

各展廳均對(duì)應(yīng)屋面處均設(shè)置一或兩臺(tái)雙速排風(fēng)機(jī)，可根據(jù)實(shí)際使用情況對(duì)排風(fēng)機(jī)進(jìn)行高低速及臺(tái)數(shù)控制從而實(shí)現(xiàn)多工況通風(fēng)換氣。同時(shí)各展廳的單坡屋頂山墻部分均設(shè)置可開啟電動(dòng)百葉窗，過渡季根據(jù)實(shí)際使用情況開關(guān)電動(dòng)百葉窗進(jìn)行自然通風(fēng)換氣。

由于地板送風(fēng)系統(tǒng)送風(fēng)溫度一般不低于16～18 ℃[4]，同時(shí)考慮到人體吹風(fēng)感，送風(fēng)速度不宜過高，地藏式風(fēng)機(jī)盤管實(shí)際冷量會(huì)小于常規(guī)的風(fēng)機(jī)盤管。又由于展廳功能需要，盤管需延墻邊或中央展臺(tái)邊布置，臺(tái)數(shù)受到限制，因此地藏式風(fēng)機(jī)盤管所提供的冷量不足以承擔(dān)所有室內(nèi)的冷負(fù)荷，需要新風(fēng)系統(tǒng)承擔(dān)部分室內(nèi)冷負(fù)荷。

3.3 空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

空調(diào)冷水系統(tǒng)采用二管制閉式循環(huán)變流量一級(jí)泵系統(tǒng)（主機(jī)定流量）。水平總管異程式布置，各房間水平干管均采用同程式布置方式。各主要支路回水管及各房間水平回水干管上均設(shè)置靜態(tài)平衡閥。

夏季空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)供回水溫度分別為7 ℃和12 ℃，空調(diào)水系統(tǒng)膨脹水箱置于一層新風(fēng)機(jī)房屋面，水系統(tǒng)工作壓力約為0.4 MPa。

4 空調(diào)監(jiān)測(cè)及控制系統(tǒng)

一體化水冷式冷水機(jī)組自配完善的控制系統(tǒng)，包括冷量無級(jí)調(diào)節(jié)、自動(dòng)保護(hù)、多臺(tái)壓縮機(jī)應(yīng)能根據(jù)負(fù)荷逐臺(tái)啟動(dòng)、壓縮機(jī)均衡運(yùn)行等?？蛇h(yuǎn)程啟?？刂?，可計(jì)量耗電量。

冷凍水供回水干管間設(shè)自身自力式壓差旁通閥，壓差設(shè)定值為最不利環(huán)路壓差，以便根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)的負(fù)荷變化調(diào)節(jié)空調(diào)末端的冷水供水量。

新風(fēng)處理機(jī)由供應(yīng)商配套提供控制柜、動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、溫度傳感器。通過調(diào)節(jié)冷凍水回水管上的動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)調(diào)節(jié)閥以控制送風(fēng)溫度，在一層設(shè)置可啟停新風(fēng)機(jī)的控制開關(guān)。地藏式風(fēng)機(jī)盤管設(shè)帶三速開關(guān)溫控器（一個(gè)溫控器最多可成組控制4 臺(tái)地藏式風(fēng)機(jī)盤管），由溫控三速開關(guān)控制冷凍水回水管上的電動(dòng)二通閥開關(guān)以自動(dòng)調(diào)節(jié)房間溫度。

在主要功能用房明顯位置設(shè)置帶溫度顯示的溫度測(cè)量?jī)x表,測(cè)量最小分辨率為0.1 ℃，其準(zhǔn)確度等級(jí)不應(yīng)低于0.5 級(jí)。

5 土建管溝設(shè)計(jì)

土建管溝主要分為室外管溝和室內(nèi)管溝。室外管溝主要設(shè)置接至一體化機(jī)組的冷凍水管，需綜合室外排水溝的要求，統(tǒng)一考慮室外土建管溝的埋深和做法。

地藏式風(fēng)機(jī)盤管，新風(fēng)管道及空調(diào)水管均設(shè)在室內(nèi)的土建管溝內(nèi)，根據(jù)安裝要求及結(jié)構(gòu)情況合理設(shè)計(jì)土建管溝的尺寸。對(duì)于特殊房間采用局部架空地板的方式處理，有效地解決了不同房間的空調(diào)送風(fēng)問題。由于管溝需同時(shí)放置新風(fēng)管、地藏式風(fēng)機(jī)盤管、空調(diào)水管等，各處位置所需空間不同，考慮到該系統(tǒng)安裝的復(fù)雜性，需要結(jié)合結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的構(gòu)造，兼顧經(jīng)濟(jì)性要求設(shè)置土建管溝埋深，繪制管溝平面圖及各典型剖面，室內(nèi)局部管溝剖面見圖4。

圖4 室內(nèi)管溝局部剖面圖

6 結(jié)論

1）地板送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)是一種適用于展館建筑的空調(diào)系統(tǒng)，可較快滿足人員活動(dòng)區(qū)的冷負(fù)荷需求。

2）地板送風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需注意送風(fēng)溫度一般不低于16～18 ℃，末端使用風(fēng)機(jī)盤管時(shí)區(qū)別于常規(guī)風(fēng)機(jī)盤管，可使用新風(fēng)系統(tǒng)承擔(dān)室內(nèi)部分冷負(fù)荷。

3）由于其設(shè)在地板內(nèi)的特性，設(shè)計(jì)時(shí)需要與土建專業(yè)密切配合，根據(jù)安裝要求及結(jié)構(gòu)情況合理設(shè)計(jì)土建管溝的尺寸。