漳州市某科技综合楼通风空调设计简介

【提要】 该科技综合楼是集办公、科研，娱乐、演出、餐饮等功能为一体的现代综合性建筑，本文着重对其通风、人防、防排烟，空调制冷、自控系统等方面的设计作了介绍，特别着重论述影剧院空调系统的设计，并给出各项设计计算指标和技术数据。

【关键词】 高层建筑 影剧院 通风空调 人防 防排烟 设计

1 工程概况

漳州市某集团公司科技综合楼位于漳州市的南郊，漳州市某制药厂厂区的东南角，面对南星上街四叉路口，紧邻324国道，是集办公、科研、娱乐、演出、餐饮等功能为一体的现代化综合性建筑。总建筑面积为29553.77m2，空调面积为l8185.73m2 。整个科技综合楼分为A、B、C、D四个段区，整个建筑群东南座向。建筑平面示意图见图1

2 空调设计简介

2.1 主要设计参数[1]：

①室外气参数(夏季)：

夏季空调计算干球温度 tw=34.9℃

夏季空调计算湿球温度 ts=28℃

夏季空调计算日平均温度twp=30 6℃

夏季空调计算日较差温度 △tm=28 3℃

夏季大气压 px=1002.7hPa

夏季室外平均风速 vx=1.6 m/s

②室内空调设计：

主要功能房间的室内空调设计标准[2]见表1：

③工程设计主要计算技术指标

本工程地处漳州，属于夏热冬暖气候地区，仅考虑夏季空调降温，冬季不考虑空调。夏季空调计算冷负荷采用逐项逐时的冷负荷计算法[1]，通风空调设计主要计算技术指标见表2

2.2 空调系统的设置

2.2.1 B段区——科技主楼：

主楼B段区建筑面积为22949. 63m2，空调面积15913.73m2，建筑总高度为82.7米。地上二十三层，地下二层，为筒中筒框架剪力墙结构，内筒为电梯间，防烟楼梯间、管井，加压送风井等；外墙为单层5mm蓝灰色吸热玻璃幕墙；地下二层平时为物质仓库，战时为六级人防；地下一层为设备用房；一层为门厅、展厅，三层、十五层为会议楼层：二层，四至十四层为药品检测，管理办公用房；十六至二十二层为药品研究用房，二十三层为观景层。一至二十二层设中央空调系统，计算冷负荷2584.55kW，空调面积冷负荷指标为162.41kW/m2。

主体大楼的二至二十三层，主要采用风机盘管加新风的空调方式，新风机组分层设置，经处理后的新风分送各个房间。空调房间的气流组织主要采用顶送上回的方式。由于标准层层高仅3.3米，柱子跨度又较大为8.7米，主梁较高，为了尽力提高吊顶高度，风机盘均设于两根框架梁之上。

一层的展览大厅则采用分散吊挂式空调机的水一空气空调方式，设置了四台吊挂式空调机于吊顶内，接出空调风管，采用顶送上回的气流组织，这样节省了展厅的使用面积。一层门厅的中空部分采用风机盘管侧送进行空调，图2所示。

由于裙房各功能房间的面积较大，设备较多且布置分散，水系统较为复杂，从考虑日后维护管理方便，减少“堵、漏、滴”等方面，采取：

①冷凝水系统采用辐射形式布置，以缩短水平管段的长度；适当加大水平冷凝水管的安装坡度，要求不小于0.003。

②风机盘管的回风口全部采用可开式带过滤网百叶风口，使清洗和日后更换电机、电容更加便捷。

2.2.2 A段区——多功能会议中心(影剧院)

A段区建筑面积3113.45m2，空调面积1152m2，观众厅的屋顶采用网架结构。主要以会议为主，并兼顾一般演出和电影放映的功能。当作为会议厅时，池座设计了21排693座，楼座8排260座，主席台5排50座，合计有1003座。当作为电影院功能时，座位减少为953座。A段区设有一个半地下室，主要用作自行车库及该区的空调机房。

A段区的一层观众厅，二层挑台(观众厅)和主席台(舞台)采用低速送风的全空气空调系统[3]，附属用房如放映室、舞台后门厅、化装间，多功能活动厅则采用风机盘管加新风系统。考虑到会议、演出及使用情况的不同要求，一层观众厅、二层观众厅和主席台(舞台)各设置一套独立的空调系统，采用ZK型组合式空调机组，空调机房设在一层观众厅下的半地下室和舞台下的地下室内，设计计算技术指标见表3。

一层在二层挑台前部的观众厅采用顶送，70%总回风由舞台唇前侧回，30%总回风由一层后部侧墙上回的气流组织，一层在二层挑台的下部观众厅则采用挑台下顶送风后部上回风的顶送上回的气流组织，二层挑台观众厅采用顶送、座椅下磨菇型回风口回风的气流组织，并利用挑台座椅下的空间做成一个较大的回风静压箱，以确保80个DN150磨菇型回风口均匀回风。考虑到建筑平面为圆形结构，顶送的送风口采用直片形园形散流器可与建筑平面相协调、更为美观，送风口均匀布置，这样送风的气流分布均匀，在观众厅能形成符合要求的均匀的速度场和温度场，而且冷气流不会直接吹向观众[3]。

主席台(舞台)空间高大，主台高度为11.25米，幕布重叠，布景繁多、形状各异，还有网幕软景等，均要求不能有吹动现象，由此给舞台的气流组织及风管风口的布置带来了一系列的困难。针对这一情况，本工程采用的方案是：将空调送风管设置在沿幕之间的上空，共安排三排空调送风管，而且空调风管作成扁高型，送风口采用带调节阀双层活动百叶风口，适当控制出风速度和角度，将冷气直接吹向表演区。在舞台的两侧墙上设置两个JGR一1219×1016格栅式回风口，形成顶送侧下回的气流组织，从而可为表演区创造良好的空气环境。(图3)

2.2.3 C段区——综合楼

C段区是一座集商业网点、餐厅、娱乐厅，厨房、单身宿舍为一体的综合楼，建筑面积为2562.85m2，为裙房的半围合建筑群。其中一层为厨房、商业网点，二层为餐厅，三层为娱乐厅，四层、五层为单身宿舍。二层大餐厅和三层娱乐厅是一个圆形平面并附带一些管理办公用房。空调面积1120 m2，夏季空调计算冷负荷为457.88 kW，空调面积指标为408.82W/m2。采用变风量立柜式空调机组的低速送风的全空气空调系统。设置专用的空词机房，机房侧墙上安装回风百叶形式上送下侧集中回风的气流组织。

3 空调冷源的设计简介

本工程夏季空调计算总冷负荷为3402kW，由于A区段的多功能会议中心(影剧院)和C区段的餐厅、娱乐厅设计均为公司内部使用，不对外营业，与B段区的使用时间完全错开，在配置制冷机组设备容量时考虑0.8的同期使用系数，另外附加15%的管道冷量损耗，配机容量为3402×0.8×1.15=3129.84kW，选用三台l9XL300型封闭型离心式冷水机组。冷冻水供回水温度为7℃/l2℃、冷却水供回水温度为32℃/37℃，单台制冷量为l055kW，电动功率为211kW，工质为R22。机房设于地下一层。

本工程空调区的建筑总高度(膨胀水箱底至地下一层)为80.85米，系统最大静水压力为0.81MPa，冷冻水泵的扬程为0.38MPa，则系统最大压力为l.l9MPa，可定为一个空调水系统。既可以减少设备的占地面积和初投资，又便于集中管理。

根据各楼层，各功能房间的使用性质的不同，将本工程一个冷冻水系统分成四个供水环路，即：主楼一至十层为Ⅰ区，十一层至二十二层为Ⅱ区，A段为Ⅲ，C段为Ⅳ区，各区均设有控制关断阀门，可在冷冻机房集中调节。

本工程冷冻水系统采用一级泵的闭式定流量水系统，选用四台冷冻水泵，其中一台备用、水泵设于冷水机组的出口端，以减少机组承压[4]。冷却水系统则采用开式冷却水循环系统，选用三台300m3/h集水型超低噪声玻璃钢冷却塔和四台冷却水泵(其中一台备用)，冷却塔设于裙房屋面上。水泵与机组一一对应；主楼I区、Ⅱ区采用上给式竖向同程水系统。(图4)

4 通风设计简介

本工程A段的多功能会议中心，B段区的主楼地下一层，地下二层及人员较集中的会议室。C段区的餐厅、娱乐厅和D段区的地下汽车库等均设有较为完善的通风系统，各功能房间的换气次数，送排风量，消防排烟量见表4

A段区的多功能会议中心的排气设备主要采用玻璃钢屋面通风机及轴流通风机：B段区的地下室的送排风机主要采用双速离心通风机；

C段区的大餐厅及娱乐厅的排气设备主要采用型排风柜；D段区为一座全地下的汽车库，建筑面积927.84m2，可停车21个泊位。地下车库的排风系统按上部排l/3，下部排2/3总风量设置排风口。

5 防排烟系统设计

地下建筑的平时送排风系统与消防的送排烟系统合用，采用双速离心风机，通过电气切换变速满足平时通风与消防排烟的要求，送风量按不小于50%排烟量确定[5]。

主楼两个防烟楼梯间和一个消防电梯合用前室均分别设有独立的加压送风系统，防烟楼梯间设计超压值为50Pa。合用前室为25Pa [5]。防烟楼梯间的加压风量按式(5—1)计算[6]

L1= n.F.V.(l+b).3600/a (5—1)

式中：

L1：机械加压送风量m3/h；

F：每樘门的开启断面积m2；

V：门开启时在门洞上保持的风速m/s，一般取V＝0.7m/s；

n：防烟楼梯问同时开启门的数量，地上21层以上的建筑，n＝3；

a：考虑排烟通路产生的背压系数，当走道采用外窗自然排烟时，a＝0.6：

b：送风管道的漏风附加率，钢板风道时b＝0.8，混凝土风道时b＝0.6

防烟楼梯间设有一樘1.2×2.1米的双扇门，计算结果Ll＝39690m3/h。

合用前室的加压风量按式(5-2)计算

L= L1＋L2 (5-2)

L2=0.827*A*△Pl/n*l.25*3600

式中：

L1：门洞处保持有一定风速的加压送风量接式4—1计算；m3/h

L2：通过电梯门缝隙的漏风量；m3/h

A：总有效漏风面积：m2

△p：压差：Pa

n：指数；根据每个漏风面积尺寸确定，对于门周围的缝隙，n=2

合用前室设有一樘l.8×2.1米的双扇门，三个电梯门洞l.0×2.1米，计算结果L=50652m3/h。参照[5]表8.3.2取最大值。防烟楼梯间的加压送风口采用FK一14型自垂百叶，每隔两层设一个；合用前室加压送风口采用多叶送风口，每层设一个，送风量按1/3总风量确定[2]。加压送风机采用SDF型隧道式轴流加压风机，均设于主楼的屋面上。

6 防护通风系统的设计

地下二层战时为一般的人员掩蔽所，设计人数为770人，设计配套有完善的防护通风系统，战时可实现清洁式通风，过滤式通风和隔绝式通风三种通风方式，战时清洁式通风新风量按5m3/h人确定，过滤式通风新风量按3m3/h人确定，战时防护体超压值30~50Pa。配置一台LWP-DN06型油网除尘器，三台SR78-1000型过滤吸收器和三台DJF一1型电动脚踏两用风机及若干个YF-d200型自动排气活门，清洁区内的送排风管道与平时的送风管道合用，以减少初投资，简化系统设计。

7 设计体会

1) 进行高层建筑夏季空调冷负荷计算时，应针对各房间使用功能的不同、朝向的差异、围护结构的保温性能等进行逐项逐时的冷负荷计算[1]，不应盲目套用设计指标。以避免设备选型错误，造成设计失败。实际计算中常会发现有些房间的计算负荷指标较大地偏离常规的设计指标。

2)多功能会议中心(影剧院)是一种对噪声标准等要求相当严格的公共场所，不仅空间大，人员密集，而且需要较大的空调风量和较大的通风换气量。因此，如何做好空调系统的划分，隔振、隔声、消音，正确设计气流组织和防火防烟分区是设计成败的关键，尤其对挂有较多帷幕的主席台(舞台)这样有特殊要求的场所更应认真对待。

3)进行高层建筑通风空调设计时，高层建筑的防火、防排烟系统的设计是特殊而又重要的一环，对于面积较大的地下建筑如车库等，应合理划分防烟分区，每个防烟分区的面积不应超过500m2；设置机械排烟的地下室房间应同时设置进风系统[5]，一方面有利于确保排烟顺畅，另一方面也有利于消防队员扑救时呼吸到新鲜的空气。

4) 地下室的防排烟系统应与平时的送排风系统合用较为合理。采用双速或变速风机可以较好地解决平时通风量与消防排烟量相差悬殊的矛盾，一般相差2~3倍，这样既可简化系统设计，节省建筑空间，又可减少设备初投资，节约能源。

5)进行合用前室加压送风量设计计算时，有许多设计者一直以为只要按《高规》表8.3.2中给定的风量范围取值就万无一失了，其实不然。建议根据实际情况，把按公式计算结果与《高规》表8.3.2中给定的风量有机地结合对比，尤其是条件(如门扇樘数，电梯数)与《高规》[5]不吻合时，更应进行详细的计算以确定最大值。

6)从水系统设备及配件的耐压方面考虑，应特别注意高层建筑空调水系统的分区问题。常规的方法是往往在竖向将空调水系统按水压不超过0.5MPa~0.8MPa(既建筑高度不超过80m加以分区)，按这一通例，本工程项目刚好满足要求，不过为了安全起见，在减少设备及配件承压方面本工程采取一些措施：

①空调未端及冷水机组的水侧耐压均要求达到l.2MPa以上。

②冷冻水泵设在机组冷冻水的出口端，以减少蒸发器承压。

③主楼供水在竖向采用上给式同程系统，这样可以减少系统底层风机盘管的工作压力。

7) 冷水变流量系统可以使冷水的输送流量与即时的空调冷负荷所需水量相适应，以节约输送动力，提高冷水机组的制冷效率，从而达到节能的目的，因此，对于系统较大的水系统应优先采用变流量水系统。