烏蘭察布集寧機(jī)場航站樓暖通空調(diào)設(shè)計

袁建偉

民航機(jī)場規(guī)劃設(shè)計研究總院有限公司華北分公司

0 引言

烏蘭察布市位于我國內(nèi)蒙古自治區(qū)中部，建筑熱工設(shè)計分區(qū)屬于嚴(yán)寒地區(qū)C 區(qū)。烏蘭察布集寧機(jī)場飛行區(qū)等級 4C，新建航站樓建筑面積 36000 m 2，為二層前列式布局，其中一層到達(dá)層（標(biāo)高± 0.000 m）建筑面積約17000 萬m 2，二層出發(fā)層（標(biāo)高 8.10 m）建筑面積約 16000 萬 m 2，夾層（標(biāo)高 4.20m）建筑面積約3000 m 2，建筑高度35.5m，設(shè)計年旅客吞吐量 240 萬人次，高峰小時人數(shù)為1480 人，可滿足遠(yuǎn)期2040 年旅客吞吐量。

圖1 烏蘭察布集寧機(jī)場鳥瞰圖

1 航站樓主要特點(diǎn)

本航站樓主要有以下特點(diǎn)：

1）二層出發(fā)層值機(jī)大廳，候機(jī)大廳及一層迎客大廳、遠(yuǎn)機(jī)位候機(jī)廳等區(qū)域均為高大空間。

2）根據(jù)建筑造型，外圍護(hù)結(jié)構(gòu)為輕型結(jié)構(gòu)，透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)面積大。

3）大空間內(nèi)有獨(dú)立的“ 房中房”，如貴賓廳、商業(yè)、安檢辦公、母嬰室、衛(wèi)生間等。

4）烏蘭察布屬于旅游城市，旅客季節(jié)性強(qiáng)；支線機(jī)場受航班量和班次影響，人員密度波動性大；人員流動性強(qiáng)。

5）空調(diào)機(jī)房的布局受限，空調(diào)系統(tǒng)的輸送距離比較長。

6）航站樓建筑對人員舒適性要求較高，同時受建筑構(gòu)造、建筑體型、工藝流程、人員密度等影響，航站樓內(nèi)暖通空調(diào)能耗大于普通公共建筑，對建筑節(jié)能和暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能要求較高。

7）受限于民航工藝流程，航站樓內(nèi)公共空間互通而連續(xù)，建筑防火分區(qū)超過規(guī)范最大值，需進(jìn)行消防性能化分析。

8）航站樓內(nèi)（尤其是貴賓、頭等艙等區(qū)域）裝飾要求高，應(yīng)解決好通風(fēng)問題。

2 設(shè)計思路

針對上述的航站樓特點(diǎn)，1～6 項(xiàng)均屬于建筑節(jié)能的范疇，如何在保證室內(nèi)舒適度和空氣質(zhì)量的前提下減少暖通空調(diào)能耗，是航站樓設(shè)計的一個首要任務(wù)。

1）針對航站樓內(nèi)高大空間，空調(diào)系統(tǒng)采用分層空調(diào)的全空氣空調(diào)系統(tǒng)。

2）由于透明外圍護(hù)結(jié)構(gòu)面積較大，設(shè)計采用低反射鍍膜夾膠鋼化雙層中空絕熱玻璃（15 mm+12 Amm+15 mm），可以提供高效率的保溫隔熱和隔聲的效果，同時在外區(qū)玻璃幕墻下設(shè)置嵌入式地板散熱器系統(tǒng)。

3）大空間里獨(dú)立的“ 房中房”空調(diào)系統(tǒng)分開設(shè)置，采用風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)。

4）由于機(jī)場人員密度波動性大，開展同規(guī)模機(jī)場調(diào)研，并與計算出的數(shù)據(jù)做對比分析，得出較為準(zhǔn)確的冷熱負(fù)荷及冬季濕負(fù)荷，作為設(shè)計的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

3 暖通空調(diào)設(shè)計

3.1 室內(nèi)設(shè)計參數(shù)

室內(nèi)設(shè)計參數(shù)如表1[1]所示：

表1 室內(nèi)設(shè)計參數(shù)表

3.2 供熱系統(tǒng)設(shè)計

航站樓總熱負(fù)荷為4050 kW，冬季供熱采用地板輻射采暖結(jié)合冬季空調(diào)的形式，外區(qū)幕墻下設(shè)置嵌入式散熱器系統(tǒng)（見圖 2），主要出入口外門設(shè)置熱水熱風(fēng)幕系統(tǒng)。其中散熱器及熱水風(fēng)幕采用鍋爐房提供的一次熱水，熱媒溫度為85/60 ℃。地板輻射采暖和冬季空調(diào)采用由設(shè)置在一層換熱機(jī)房內(nèi)的板式換熱器置換的二次熱水，熱媒溫度為60/50 ℃。板式換熱器設(shè)置了氣候補(bǔ)償器，根據(jù)二次熱水的溫度調(diào)節(jié)一次熱水的流量（見圖3），鍋爐房采用一次泵變流量系統(tǒng)，散熱器支管均設(shè)置溫控閥。

圖2 地板嵌入式散熱器

圖3 板式換熱器氣候補(bǔ)償器原理圖

地板輻射采暖采用兩種溫控調(diào)節(jié)的方式，大空間區(qū)域采用分集水器支管設(shè)置溫控閥的方式（見圖 4），集中調(diào)節(jié)該分集水器的流量。貴賓、頭等艙等局部房間采用房間溫控器獨(dú)立控制分集水器上各支盤管的流量（見圖5）。

圖4 地板輻射采暖集中控制方式

圖5 地板輻射采暖分室控制方式

由于支線機(jī)場的航班量相對較小，機(jī)場使用時間機(jī)動性較大，嚴(yán)寒地區(qū)行李分揀處的熱水熱風(fēng)幕由于提升門冷風(fēng)侵入或滲透量較大而經(jīng)常發(fā)生盤管凍裂，設(shè)計采用了自帶電伴熱的熱風(fēng)幕，單臺耗電量僅增加約200 W，保證了熱水風(fēng)幕系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

3.3 空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計

3.3.1 冷源及水系統(tǒng)

冷源：航站樓夏季空調(diào)冷負(fù)荷為3702 kW，設(shè)計選用兩臺單體額定制冷量為 1850 kW 的離心式水冷冷水機(jī)組，置于一層制冷與換熱機(jī)房內(nèi)，冷媒溫度為7/12 ℃。冷機(jī)側(cè)采用一次泵定流量系統(tǒng)，負(fù)荷側(cè)采用變流量系統(tǒng)，根據(jù)冷負(fù)荷的變化調(diào)節(jié)空調(diào)機(jī)組的電動調(diào)節(jié)閥或風(fēng)機(jī)盤管的電動兩通閥的開度，供回總管間設(shè)置壓差控制器。

空調(diào)設(shè)備選擇：大空間采用分層空調(diào)的全空氣空調(diào)系統(tǒng)，便于集中控制?！胺恐蟹俊辈捎脙晒苤骑L(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)的半集中式空調(diào)系統(tǒng)，便于分室控制。

其中全空氣空調(diào)系統(tǒng)由于管線較長，為了降低能耗，減少風(fēng)量，夏季設(shè)計采用露點(diǎn)送風(fēng)，保證末端風(fēng)口不結(jié)露的情況下適當(dāng)降低送風(fēng)溫度，露點(diǎn)送風(fēng)溫度為18 ℃。同時，由于管道長，風(fēng)壓相對較大，設(shè)計考慮風(fēng)系統(tǒng)溫升[2]后，根據(jù)空調(diào)調(diào)節(jié)處理過程計算冷負(fù)荷及空調(diào)負(fù)荷，并作為空調(diào)機(jī)組盤管選型的依據(jù)。

式中：Δt—空氣通過風(fēng)機(jī)的溫升，℃ ；Pt— 通風(fēng)機(jī)的全壓，P a；η1— 通風(fēng)機(jī)的全壓效率；η2— 電動機(jī)的效率；η— 電機(jī)位置修正系數(shù)。

3.3.2 空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)及氣流組織

風(fēng)系統(tǒng)：由于空調(diào)機(jī)房布局受限，空調(diào)系統(tǒng)的輸送距離較長，同時，考慮過渡季節(jié)的全新風(fēng)的節(jié)能運(yùn)行方式，空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)采用雙風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，送風(fēng)機(jī)和回風(fēng)機(jī)分別控制送風(fēng)及回風(fēng)管道阻力，同時，過渡季節(jié)關(guān)閉回風(fēng)電動調(diào)節(jié)閥，實(shí)現(xiàn)全新風(fēng)?？紤]靠近貴賓室的空調(diào)機(jī)房噪聲問題，空調(diào)機(jī)房均設(shè)置吸聲及減震措施[3]，全空氣空調(diào)系統(tǒng)的集中送風(fēng)管道采用低速送風(fēng)的方式，主風(fēng)道風(fēng)速控制在6～8 m/s，風(fēng)管采用吸聲材料制作。

新風(fēng)系統(tǒng)采用新風(fēng)熱回收技術(shù)，同時，新風(fēng)口設(shè)置在空側(cè)處由于受機(jī)坪上飛機(jī)尾氣影響，新風(fēng)機(jī)組入口設(shè)置靜電除塵裝置。

氣流組織：良好的氣流組織是空調(diào)末端系統(tǒng)運(yùn)行正常的關(guān)鍵因素，氣流組織的設(shè)計原則：

1）高大空間優(yōu)先采用分層空調(diào)的方式[4]，與全室空調(diào)相比，夏季可節(jié)省冷量30%左右[5]。

2）結(jié)合建筑布局及室內(nèi)裝修要求，達(dá)到功能與美觀的統(tǒng)一。

利用大空間內(nèi)設(shè)吊頂?shù)闹禉C(jī)柜臺、房中房頂部或羅盤箱設(shè)置球形噴口側(cè)向送風(fēng)，同側(cè)下部回風(fēng)（見圖6）。一層設(shè)吊頂區(qū)域利用散流器頂送風(fēng)，單層百葉風(fēng)口頂回風(fēng)的方式。

圖6 噴口側(cè)送風(fēng)

經(jīng)運(yùn)行調(diào)試，運(yùn)行效果良好，設(shè)計回訪實(shí)測一組二層“房中房”噴口夏季送風(fēng)溫度和送風(fēng)風(fēng)速見表2：

表2 夏季實(shí)測送風(fēng)溫度及送風(fēng)風(fēng)速表

3.4 通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計

自然通風(fēng)：航站樓內(nèi)人流密度大，流動性大，對室內(nèi)空氣環(huán)境要求較高，同時由于大空間高度較高，室內(nèi)垂直溫度梯度明顯，上部排風(fēng)溫度高，采用通風(fēng)消除室內(nèi)余熱的“動力”高。二層大廳設(shè)置可開啟的電動天窗，在熱壓條件下，形成自然通風(fēng)，過渡季節(jié)也有益于節(jié)能。

機(jī)械通風(fēng)：衛(wèi)生間、餐廳、弱電機(jī)房及貴賓室設(shè)置通風(fēng)系統(tǒng)。

弱電機(jī)房由于設(shè)備散熱量較大，進(jìn)行熱平衡計算后選擇通風(fēng)設(shè)備，同時考慮到弱電機(jī)房設(shè)置氣體滅火系統(tǒng)，弱電機(jī)房通風(fēng)系統(tǒng)管道上設(shè)置與通風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖啟閉電動風(fēng)閥，保證滅火初期時室內(nèi)滅火氣體不泄露。

航站樓內(nèi)貴賓室位于一層靠近空側(cè)處，考慮民航安保要求，未設(shè)置可開啟的外窗，而貴賓室由于二次精裝修帶來室內(nèi)污染問題，設(shè)計在考慮新風(fēng)的同時，也設(shè)置機(jī)械通風(fēng)裝置，保證室內(nèi)潔凈度要求。

3.5 防排煙系統(tǒng)設(shè)計

本建筑共劃分五個防火分區(qū)，其中二層出發(fā)層由于民航工藝特殊使用功能要求，防火分區(qū)面積遠(yuǎn)超過《建筑設(shè)計防火規(guī)范》 GB50016-2014 中最大防火分區(qū)面積5000 m 2 的限值（設(shè)置自動滅火系統(tǒng)）。一層行李分揀、到達(dá)層等區(qū)域根據(jù)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB50016-2014 設(shè)置機(jī)械排煙系統(tǒng)，二層大空間需進(jìn)行消防性能化設(shè)計。

根據(jù)航站樓建筑的相關(guān)設(shè)計經(jīng)驗(yàn)，把超過防火分區(qū)的二層大空間劃分為獨(dú)立的單元。

防火單元：高火災(zāi)荷載、人員流動小、無獨(dú)立疏散條件的區(qū)域，如安檢辦公室、設(shè)備機(jī)房等。超過規(guī)范允許面積的房間設(shè)置機(jī)械排煙系統(tǒng)。

防火艙：設(shè)置為旅客服務(wù)的無明火作業(yè)的餐飲、商業(yè)零售點(diǎn)等場所，確保將火災(zāi)影響限制在局部范圍內(nèi)，防火艙設(shè)置機(jī)械排煙系統(tǒng)。

燃燒島：沒有頂棚的小型陳列服務(wù)設(shè)施（如服務(wù)咨詢臺），可利用屋頂可開啟的外窗自然排煙。燃燒島控制在6～20 m2內(nèi)，且保持足夠的安全間距（一般不下于9m）。

4 設(shè)計總結(jié)

航站樓作為一個城市的窗口，與其他公共建筑在建筑構(gòu)造，使用功能，運(yùn)行時間及運(yùn)行管理等諸多方面都有著較大的差異，對這類建筑有針對性的研究進(jìn)而制定合理的暖通空調(diào)方案及其重要，不僅可以最大程度降低能耗，而且有益于后期實(shí)際使用、運(yùn)行管理和維護(hù)保養(yǎng)。本項(xiàng)目暖通空調(diào)方案的制定，做出了如下設(shè)計總結(jié)。

1）通過分析航站樓的建筑特性，對設(shè)計進(jìn)行逐步優(yōu)化，利用多種節(jié)能技術(shù)，航站樓暖通空調(diào)系統(tǒng)有較大的節(jié)能空間。

2）項(xiàng)目前期階段暖通空調(diào)專業(yè)應(yīng)盡早介入建筑方案，預(yù)留綜合管線位置，控制關(guān)鍵部位（如到達(dá)層、二層“房中房”）的層高，合理布置空調(diào)機(jī)房等。

3）提前與消防部門匯報消防設(shè)計方案，根據(jù)消防部門提出的意見和建議有針對性的做好消防性能化設(shè)計。

4）重視與運(yùn)行單位的充分溝通，搜集運(yùn)行單位的常規(guī)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，前期與其做好充分溝通，合理的采納其意見和建議，使各系統(tǒng)用得其所。