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《中國勘察設計雜志》2016年第三期

摘要：

本文結合某電氣設備廠房通風空調系統設計案例，對廠房空調系統、防排煙系統、管線綜合系統及暖通設備等設計要點進行了分析。

關鍵詞：

通風空調；分層空調；自然排煙；管線綜合；種植屋面

1.工程概況

某電氣設備廠房總建筑面積約40000m2，建筑高度約14m，主要由生產車間、辦公輔房、公用站房三部分組成。車間及站房為地上一層，辦公輔房為地上兩層。建筑物結構形式為：生產車間為鋼排架，辦公輔房為鋼框架，公用站房為鋼筋混凝土框架。該廠房主要生產產品為中小型電氣設備。按業主要求，生產車間、辦公輔房設舒適性空調系統；按規范要求，設計中考慮相應的通風、防排煙措施。

2.設計參數

2.1室內空氣設計參數（見表1）

2.2空調冷熱負荷（見表2）

3.空調系統設計

3.1車間空調系統

3.1.1設計方案選擇生產廠房由九連跨車間組成，車間跨度以及空間均較大，柱距15m，跨度30m，室內最低點高度10.2m，最高點高度13.2m，無吊車。同類廠房的空調系統大部分采用空氣處理機頂送頂回的系統形式，筆者將其定義為方案一（見圖1）。由于該廠房空調系統設置的主要目的是為生產人員提供適宜的工作環境，屬于舒適性空調范疇，空調區域的高度控制在3m以下即可，而方案一對整個廠房空間進行空氣處理，增加了無用的能源消耗。另外，方案一中的風管均需在廠房屋面下吊裝，導致建筑物結構構件尺寸增大。鑒于此，廠房擬按分層空調進行設計，可節約初投資及運行費用。考慮到各車間之間需要進行必要的人流、物流溝通，擬將送風高度確定在6.3m左右。最常見的分層空調系統主要是通過架空風管開設射流風口來實現，筆者將其定義為方案二。此系統即為全空氣系統，室內負荷全部由經過處理的空氣來負擔，空氣處理設備集中布置在機房內。此種系統在實際應用中有一定的弊端，例如，（1）需有一定的建筑面積作為機房使用；（2）空氣比熱容量較小，風管尺寸較大，占據的豎向空間較多；（3）考慮其他專業管線的綜合排布，對于多連跨廠房來講，影響視覺通透性、美觀性；（4）由于空調機組集中布置，其負擔的區域面積往往很大，很難單獨滿足區域內小面積生產所需的空調要求。如果在末端送風口設置電動風閥、空調機組送風機采取變頻控制、在風機降頻的同時，關閉不需空調空間的送風，雖然也可以滿足小區域的空調要求，但是會導致系統運行控制過程復雜、初投資增加、維保量增大；（5）風管數量多，加工費時費力，不適用于工程進度緊的項目。基于上述因素的考慮，本廠房采用空氣-水半集中式空調系統，筆者將其定義為方案三（見圖2、圖3）。

3.1.2空調末端車間內新風由新風機組（見圖3左下角箭頭處）分區域集中提供，共8套機組。室內空氣處理采用無風管遠程射流送風機組（見圖2箭頭處），共110套。將新風機組吊裝在屋面下方靠近外墻處，僅在吊桿生根處的兩根屋面檁條作局部加強處理，就可滿足安裝要求。將無風管遠程射流送風機組吊裝在綜合管架下方。

3.1.3空調風管新風系統采用纖維織物送風管（見圖3右上角箭頭處），共547m。采用雙排懸掛形式，敷設在屋面下方。送風管以及懸掛構件重量很輕，僅1kg/m左右，較傳統的鐵皮保溫風管，對屋面結構構件基本沒有影響且可靈活安裝。纖維織物風管的另一個特點是允許自由選擇外觀顏色，風管外觀可以與車間內部結構刷漆色調保持一致，風管與建筑融合性較好。另外，風管拆卸方便，便于定期清洗。新風均由新風機組進行處理，以提供適宜的新風量及送風參數。送風管采用滲透出風型纖維織物，由于送風溫度設定較高，可確保風管表面不會凝露。

3.2物流中心空調系統廠房內部設有物流中心，主要功能為倉儲、轉運，建筑面積約2600m2。物流中心內部設有大量立體貨架，貨架頂部與屋面之間僅考慮布管所需要的空間。鑒于貨架具有排布密集且高度較高的特點，采用頂送頂回的氣流組織形式。送風口選用遠程射流噴口，根據貨架的工藝擺放，確定送風口的具體定位，確保送風口在通道上方。

3.3冷熱源冷源采用7℃~12℃冷凍水，由兩臺水冷離心式冷水機組提供。熱源采用60℃~50℃熱水，由汽-水管板組合式換熱機組提供。利用凝結水專用回收機組將凝結水排入市政凝結水管網進行回用。冷水機組及換熱機組均設在公用站房內。

3.4自控無風管遠程射流送風機組雖為點式空調，可單獨控制啟停，但考慮到自控成本以及生產的實際情況，我們以三臺~五臺為一單元控制啟停，實現小區域統一控制，以減小運行費用。空調水系統采用一次泵變流量控制。空調系統相關運行狀態及數據均遠傳至集中控制中心，并納入到企業能源智能管理系統中。

4.防排煙系統設計

該廠房生產類別為丙類，按規范要求需考慮消防排煙。如按機械排煙考慮，排煙量巨大，達180萬m3/h。由于廠房平面尺寸較大，若采用邊墻式排煙風機，排煙口距室內最不利點的水平距離不滿足規范要求；若采用管道式排煙風機，風機及風管在屋面下吊裝，其系統較復雜，風管系統工程量較大，也會增加鋼結構屋面的荷載，而且在某些區域還會占用車間的凈高。因此，如若考慮機械排煙，設置若干臺屋頂式排煙風機較為可行。對于鋼結構屋面來說，屋面留洞處的防水處理很難做好，尤其是運轉設備的基礎留洞處，設置屋頂風機增加了屋面的漏水隱患。基于上述分析，同時又結合建筑專業需要在屋面考慮采光的要求，設計了圓拱形自動采光排煙天窗進行自然排煙。平時可根據需要開啟天窗進行通風換氣，天窗兼具采光、排煙、通風三種功能于一體。

廠房設有適合大空間的紅外煙感火災報警系統。該系統由紅外發射器、紅外接收器及報警控制器組成。其原理是紅外發射器發射紅外線，紅外接收器收到后輸出信號。一旦發生火災，紅外光路被煙氣遮擋，紅外接收器接收不到紅外信號就無相關輸出信號。控制器在一定時間內檢測不到輸出信號即認為發生火災，然后向火災報警系統發送火災報警信號。圓拱形自動采光排煙天窗設有控制柜，接收到火災報警信號后，能夠立即自動開啟進行自然排煙。本項目現場消防驗收時，排煙天窗按既定控制程序自動打開，煙氣排出效果較好。

5.管線綜合系統設計

該項目廠房為鋼結構形式，柱距較大，無法參考國家標準圖集進行管線支吊架的選用與安裝。本次設計將各專業管線進行了匯總，并遵循一定的管線排布要求，完成了管線綜合設計圖，用于指導施工。管線綜合設計圖中給出了所有管道的標高、定位以及支吊架的規格與做法。項目實際施工過程中，管線安裝的問題得到了較好的解決。管線綜合斷面圖見圖4。無風管遠程射流送風機組大多借助柱子進行架空安裝（見圖5）。本廠房柱距較大，達15m，若采用此種安裝方式，絕大部分空調送風集中在柱子側，其室內氣流均勻度較差。利用管線綜合設計中的綜合管架，可以靈活地確定送風機組的位置，能夠獲得較好的氣流組織。管線綜合實際效果見圖2。

6.配合種植屋面的暖通布置

本項目中的辦公輔房為人員辦公場所，考慮到辦公與生產對空調需求時間上的不一致，辦公區域采用多聯機空調系統，冬夏兩用。本項目辦公輔房采用種植屋面，多聯機室外機布置時充分考慮此種因素，結合屋面綠化設計，優化設備排布。排煙風機、排風機及風井均作此考慮（見圖6）。

7.實際運行效果

本項目于2013年11月完成施工圖設計，2015年初投產使用，至今經歷了一個制冷季，空調系統運行良好。

作者：鄭久軍 單位：中國新時代國際工程公司