飞机维修机库采暖通风空调设计
工程概况
AMECO－A380飞机维修机库，是为迎接2008年北京奥运会而新建的超大型维修机库。设工程由北京飞机维修工程有限公司投资建造，为北京首都国际机场扩建工程的配套工程。建设地点位于北京首都国际机场扩建区域北侧。该工程实行国际公开设计招标，由中国航空工业规划设计研究院设计方案中标。
本工程由维修机库大厅、地下室、SM仓库以及与之配套的办公室、车间等附属用房组合而成。本工程项目用地规模约280,000m2；总建筑面积64285m2。其中机库大厅建筑面积41250m2，附楼建筑面积23035m2，是我国乃至东南亚地区规模最大的机库之一。
本工程机库大厅长352m，进深110m，屋架下弦高30m。机库大厅可同时满足6架飞机进行航线维修功能要求，包括2架A380飞机、2架B747-400飞机和2架B777-300ER型飞机。附楼为多层建筑。（见图1）
采暖设计
地板采暖方案概述
随着民航事业的发展及新机型的增多，客机检修、维修的工作量不断增加，因此，近年来各航空公司新建或准备新建的飞机维修机库越来越多，而且，跨度越来越大，高度也越来越高。这样高大的机库，当处于寒冷地区时，其大厅的采暖设计是一个难度很大的课题。
多年来，中国航空工业规划设计研究院为解决机库大厅采暖的课题，一直在不断地探索和研究。在A380机库的设计过程中，中国航空工业规划设计研究院联合清华大学建筑学院建筑技学系，对A380机库大厅冬季供暖效果，进行了计算机数值模拟分析（CFD）。
计算机数值模拟是在计算机上对建筑物室内外所遵循的动力学方程进行数值求解（通常称为计算流体力学CFD：ComputationalFluidDynamics），从而仿真实际的室内环境。
利用CFD技术对采暖空间内的流场进行模拟仿真，我们就能对其流速、温度等的分布详情有所了解，从而指导和优化设计。
A380机库冬季的采暖方式是：低温地板辐射采暖加暖风机。地板采暖用于维持日常机库门关闭条件下的室内人员舒适环境，而辅助的暖风机则用于处理飞机进入机库检修时从机库门进入的大量冷风负荷及低温飞机本体负荷。
近些年来，地板采暖在一些工业发达国家得到较快发展和推广。北欧和英国1972～1976年每年增长30%，英国、瑞典、瑞士、意大利、原苏联1983年地板采暖占欧洲供暖市场的20%以上，许多国家25%以上新建筑中安装了塑料管低温地板采暖系统。
低温地板辐射采暖有以下优点：
地板采暖系统的好处就在于，低温辐射地板采暖是一种节能，而且可以有效调节房间气候的采暖方式，它具有热舒适性高、节能、增大有效使用面积，寿命长的特点。其舒适性主要体现在人体的感觉来自于人的足下，在寒冷的冬季给人体带来温暖美好的感觉，均匀的热辐射可以避免因冷热气对流热产生的扬尘，使环境变得更加洁净，无需安装传统的散热器，使使用空间更大，更整洁。平均室温在12℃的地板辐射采暖房间，完全可以达到15℃传统的对流散热器房间的温暖舒适度。每降低1℃就可以节约8%左右的能耗。在周期性的开启机库大门和进入飞机机体温度较低时，该蓄热效应十分明显，能够很好的保证室内工作环境。
地板温度及加热地板的水温
《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003规定，辐射体表面平均温度宜采用下列数值：
经常有人停留的地面24～26℃
短期有人停留的地面28～30℃
无人停留的地面35～40℃
混凝土地板辐射采暖的供水温度，宜采用45～60℃，供回水温差宜在5～10℃之间。
原苏联一作者在《地板采暖》书中，从作用原理、设计方案、计算方法、施工要求等方面都作了系统的论述。该文中提出地板温度经常有人停留的场所为24℃以下，偶尔有人停留的场所取28℃左右，机库则应在35℃以下。关于热水温度文中介绍，当采用非金属管道时，水温则不宜超过60℃。
根据上述资料，我们认为地板温度及送水温度不宜选用过高。地板温度太高，辐射强度大。人体感觉不舒适；送水温度过高，加热管膨胀量势必大，容易导致地板龟裂和损坏。反之。如果温度太低，单位面积地板散热量减少，经济性差，也不可取。考虑到以上因素，参考当前国内外多数设计实例，首都机场380机库地板采暖设计，选定地板温度为28℃，送回水温度为55℃～40℃。
加热管
混凝土地板的加热管，目前在已建成使用的实例中，有无缝钢管和塑料管两种。
美国、原苏联、德国等90年代前建成的检修机库，多以无缝钢管作为地板采暖的加热管。使用无缝钢
管的缺点是耗钢量大，易于腐蚀，加热管必须安装在特制的钢架上，施工难度大。近些年来，随着塑料工业的迅猛发展，出现了耐温、耐压、抗老化的塑料管，使塑料管在地板采暖中获得了较快的发展和推广。
目前国内采用塑料管地板采暖的实际工程，多为民用建筑，地板承重小。而机库地板承重量大。像A380机库检修的飞机主轮重量约42吨，这样的承重地板采用塑料管，设计和施工与民用建筑是两种截然不同的地板采暖形式，其难度也是可想而知的。
地板结构
地板结构直接关系到板面的辐射散热量及地板的强度。埋设采暖管的混凝土地板层，应采用单位重量大的重混凝土构成，必须具有较好的热传导性，且不得含有可能破坏金属和混凝土粘合力或可能引起管道外表面腐蚀的掺和物。混凝土层的厚度根据地板承重计算确定，加热管至地板表面的距离及管间距则需要通过热工计算确定。
为了增加地板的强度和承载力，A380机库埋设加热管的混凝土层较厚，且配有上、下钢筋网。加热管管中心距地板板面为90mm，加热管固定在混凝土上层的钢筋网上。
采暖系统形式
机库采暖系统
机库内的采暖系统主要分为两种形式，一是地板辐射采暖系统，二是暖风机对流采暖系统
（1）地板采暖系统：
地板采暖系统是机库的基本采暖系统，在整个采暖期间该系统都在运行。地板采暖只能补偿总耗热量的50％～60％，不足耗热量由暖风机补充。机库地面内的伸缩缝将机库地坪分为若干部分。
本机库地板采暖系统采用DN25x2.3的PE-X塑料管，埋入机库大厅的混凝土地板中，以55℃～45℃的低温热水在管中循环，将地板表面加热到28℃～30℃之间，地板以辐射形式向室内散发热量，以达到采暖目的。当地板散热量不能弥补维持室温所需的围护结构耗热量时，采用暖风机予以补充，以满足保持室温的需要。
A380机库采暖地板由十四大块组成。每块地板的面积为110mx25m=2750㎡，板块之间留有伸缩缝。每块地板平行短边敷设DN25x2.3的PE-X塑料管，共计585根，管间距为250mm。每根加热管组成一个独立的环路，每个环路的送、回水管分别与设在通行地沟内的送、回水分水器连接。每个部分有一个独立的阀门与分、集水器连接。
为了保证整个采暖系统的正常运行，设计中采取了以下技术措施:
1）加热管距侧墙的最小距离不小于7.5mm，距大门为5.0mm，且与大拉门垂直布置。这样做的目的是尽量避免加热管被冻结；
2）加热管每个环路的送、回管上均装有调节阀，当某一环路出现故障时，可及时将其关闭，而不致影响整个系统的正常运行；
3）加热管无坡敷设，但为避免气阻，管内流速大于0.25m/s。分、集水器分别装有自动排气阀，可排除系统内的气体；
4）为保障冬季加热管内的低温水不出现故障，换热机组考虑了机组的相互备用；
5）为控制供水温度不高于55℃，在换热机组的一次热媒的供水管上装有自立式温度调节器，以根据供水温度，自动调节一次热媒的供热量；
6）混凝土的热膨胀系数在0.01～0.0148之间，PE-X的热膨胀系数在0.011～0.013之间。由于两者热膨胀系数非常接近，故敷设在混凝土地板中的PE-X管不考虑膨胀问题，但地板采暖管道不通过地板伸缩缝。
（2）暖风机系统：
机库采暖所需的一部分热量是由暖风机提供的。但在大门开启关闭后，需开启全部暖风机，以保证机库大厅尽快恢复室温。
附楼车间及地下室采暖系统
所有附楼车间及地下室均采用散热器对流采暖，系统采用下供下回双管制系统。每组散热器均装有恒温控制阀，以利于室温的调节。
附楼男、女更衣室及浴室采用热风采暖系统。采暖系统的热风由组合式空气处理机组提供，为节约能耗，机组特设计了热回收段。
换热系统
A380机库和附楼采暖系统热媒的热水由两个不同的换热站提供，每个换热站服务于机库的一半。供热外管线从机库附楼地下室分别进入各自的换热站，经换热站内的高效智能水－水换热机组换热，为机库内不同的部位提供所需要的热媒。所有热水的主干管均敷设在机库地下室的主沟内。
A380机库一、二次热媒
南、北换热站内的热水换热系统，一次热媒均为110℃～70℃。由新建的厂区锅炉房集中供给。
二次热媒的制备：
（1)南侧换热站
机库和附楼的采暖系统热媒由外管线提供的一次热媒(110℃～70℃)经换热后供机库采暖使用。换热站内布置6台高效智能水－水板式换热机组（机组包括：板
式换热器、循环水泵、补水泵、定压罐、除污器等），其中2台用于空气处理机组和进风加热系统，2台用于地板辐射采暖系统，2台用于散热器采暖系统。每台换热器按负荷的60%设计。
（2)北侧换热站
机库和附楼的采暖由外管线提供的一次热媒(110℃～70℃)经换热后供机库采暖使用。换热站内布置6台高效智能水－水板式换热机组（机组包括：板式换热器、循环水泵、补水泵、定压罐、除污器等），其中2台用于空气处理机组和进风加热系统，2台用于地板辐射采暖系统，2台用于散热器采暖系统。每台换热器按负荷的60%设计。
A380机库各部位热、冷媒的技术参数如下(三级)
(1)南侧换热站：
a.附楼及地下室散热器90～65℃
b.附楼新风机组60～50℃
c.主沟及各设备用房进风加热机组 60～50℃
d.机库大厅地板采暖 55～40℃
e.机库大厅暖风机 110～70℃
f.地下室男、女更衣室空气处理机组 60～50℃
g.附楼风机盘管及新风机组供冷 7～12℃
h.地下室男、女更衣室供冷 7～12℃
i.SM仓库、工具库供冷7～12℃
(2)北换热站：
a.附楼及地下室散热器90～65℃
b.附楼新风机组60～50℃
c.机库大厅地板采暖 55～40℃
d.机库大厅暖风机 110～70℃
e.主沟及各设备用房进风加热机组 60～50℃
f.地下室男、女更衣室空气处理机组 60～50℃
A380机库各换热站的耗热量（KW）
(1)南侧换热站
共计耗热量：(KW)6020
(2)北侧换热站
共计耗热量：(KW)6310
通风设计
油箱通风系统
根据工艺要求，在飞机需要检修油箱时，应将油箱中的燃油全部卸掉，为加快油箱内残油的挥发，设计了油箱机械排风系统，将其中的残油挥发气体排净后才能对其进行检修。排风管经过地面设备(专用地井)中的快速接头和软管与油箱相连。排风总管敷设在综合地沟内。由防爆风机排至室外。
主沟及支管
在机库内有为水、风、气、电等综合管线设置的主沟及支沟,为了保证地沟中有一定的新鲜空气,故对主沟及支沟分别设计了机械送、排风系统及机械排烟系统。平时机械送风系统工作,通风量按5次/h换气计算,送入主沟的风量经支沟由排风机排至室外。当发出火情报警信号时，可就地手动或由消防控制中心远控启动排烟风机，同时连锁开启自然补风系统上的电动新风阀。当烟气温度超过280℃时，自动熔断关闭防火排烟阀及连锁关闭自然补风系统上的防火阀，同时信号反馈，连锁关闭排风机。地下室的工艺及办公用房均设计了机械送风系统。各房间排出的空气压入主沟，用作主沟的通风系统的补风。
机库大厅排热系统
在机库大厅屋面上设计了70可电动开启的排热天窗。每个排热天窗的有效面积为2.6m2，总有效面积为屋顶面积的0.45%。
本厂房共设机械进风系统10个，机械排风系统93个，新风换气系统4个。
空调设计
空调冷、热源
空调冷源
空调系统冷媒采用7℃～12℃的冷冻水,由设在机库附楼屋面上的风冷(热泵)冷水机组提供。系统最大冷负荷为2900KW。
空调冷水系统采用落地膨胀水箱定压，补水采用软化水，定压装置及全自动软化水补水装置均设在地下室南换热站内，空调系统的二次泵布置在南换热站内。
空调热源
空调系统热媒采用60℃～50℃之热水，由设置在机库附楼内换热机组供给，机库附楼最大耗热量为1310KW。
空调系统设计
办公室及休息室空调系统采用空气/水系统,即新风系统与风机盘管系统。由于SM仓库、工具库有温、湿度要求，故空调系统采用全空气低速风道系统。气流组织采用变流态风口上部送风，侧下部回风的方式。变流态风口采用电动型，可根据冬、夏季送风温度调节送风口的开启形式，以达到室内温度、湿度的要求。更衣室空调系统采用带热回收的全新风系统。
对有特殊要求的消防值班室、IT机房设计了独立的空调系统。
空调水系统设计
空调水系统采用同程双管制系统，在每台空气处理机组（或风机盘管）的回水管上均装有电动双通阀，可
根据室温的要求调节送、回水量。当空气处理机组（或风机盘管）停止工作时，电动双通阀关闭。
空调末端设备
本机库空调系统共设计：组合式空气处理机组7台；新风机组8台；分体式空调器1台；风冷式恒温恒湿机组2台；风机盘管162台；卧式空气处理机组26台。
自控设计
为满足工艺要求和实现节能，按不同的使用要求采暖、通风和空调系统设计了必要的自动控制。
采暖系统
地板采暖系统
地板采暖的送水温度是通过室外气候补偿进行调节的。当室外温度在16℃～-5℃时,送水温度在45℃～55℃之间调节;当室外温度＜-5℃～-10℃时,送水温度稳定在55℃;室外温度≥16℃时,系统自动关闭。
机库暖风机系统
当室外温度在0℃以下时才采用暖风机供热。当室外温度在0℃～－5℃时,开启15％～50％的暖风机(可以调整);当室外温度在-5℃～-10℃时,开启50％～100％的暖风机(可以调整);当室外温度≥0℃时,关闭所有暖风机。暖风机的启、停,可由控制室或就地控制。大拉门上的暖风机与大拉门联锁。当大拉门开启时，关闭大拉门上的暖风机。
空调系统
1.空调水系统为二次泵变水量系统。二次泵（变频）的流量调节是通过供、回水管之间的压差来实现的。当系统所需冷量偏离设定值时，通过程序控制器发出信号给BAS，进行冷水机组的调节。
2.风机盘管配电动调节阀（位式），当室温偏离设定值时，通过电动调节阀的开关，维持室温。
3.组合式空气处理机组配电动调节阀，当室温偏离设定值时，通过电动调节阀的调节，以维持室温。
4.其他控制
所有空调系统的送、回风机，电动调节阀，温、湿度传感器，电动风阀，防火阀，压差传感器等均纳入本机库的BA系统中，均可作到显示、报警及再设定。
