上海中心大廈在封閉作業(yè)環(huán)境條件下施工的通風(fēng)及霧化降溫研究

張 斌

上海市建筑裝飾工程集團(tuán)有限公司 上海 200076

近年來(lái)，隨著中國(guó)建筑業(yè)的不斷成長(zhǎng)，越來(lái)越多的超高層建筑出現(xiàn)在各大城市，人們對(duì)超高層建筑的青睞也從未改變。超高層建筑不僅有著摩登的外形、節(jié)省建筑用地等優(yōu)點(diǎn)，更是一座城市的標(biāo)志性建筑。但對(duì)施工而言，高層建筑由于其特殊性，具有迥異于普通建筑的特點(diǎn)，它的施工難度是不言而喻的。超高層建筑不僅要解決垂直運(yùn)輸?shù)睦щy，更要解決現(xiàn)場(chǎng)封閉環(huán)境下施工的通風(fēng)難題，以保證現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境。上海中心大廈屬于超高層建筑，作業(yè)環(huán)境封閉，室內(nèi)裝修施工時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境粉塵多、通風(fēng)不良、噪聲、異味嚴(yán)重、高溫等問(wèn)題始終困擾著施工人員，這些因素直接導(dǎo)致了勞動(dòng)力生產(chǎn)率降低，本項(xiàng)目為解決這些問(wèn)題特針對(duì)在封閉作業(yè)環(huán)境下的施工，引入簡(jiǎn)易拆裝的通風(fēng)霧化降溫系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)施工作業(yè)層“正壓通風(fēng)、負(fù)壓換氣、循環(huán)空間氣流”“霧化濕潤(rùn)環(huán)境空氣，改善施工作業(yè)面空氣質(zhì)量”“降低幕墻玻璃反射溫度對(duì)樓層的聚熱影響”“簡(jiǎn)易拆裝、適合移動(dòng)的通風(fēng)霧化降溫”功能。

1 工程概況

上海中心大廈位于上海浦東陸家嘴功能區(qū)，占地逾30 000 m2，由地上118層主樓、5層裙樓和5層地下室組成，總建筑面積576 000 m2。

2 通風(fēng)霧化降溫系統(tǒng)

2.1 通風(fēng)霧化降溫系統(tǒng)特點(diǎn)

封閉作業(yè)環(huán)境施工勞動(dòng)保護(hù)簡(jiǎn)拆裝通風(fēng)霧化降溫系統(tǒng)通過(guò)吸風(fēng)機(jī)械、空氣過(guò)濾冷卻裝置、混流風(fēng)口、防火帆布導(dǎo)管、連接法蘭、風(fēng)閥、霧化裝置、導(dǎo)流風(fēng)口等簡(jiǎn)易、經(jīng)濟(jì)配件的組合，利用超高層電梯、樓梯、設(shè)備井道的自然風(fēng)作為新風(fēng)和空氣冷源，為封閉空間的施工作業(yè)面提供自然冷風(fēng)和適當(dāng)?shù)目諝鉂穸龋瑴p少熱輻射和揚(yáng)塵對(duì)作業(yè)人員的健康影響，提高建筑裝飾施工階段的環(huán)境舒適性。

簡(jiǎn)拆裝通風(fēng)霧化降溫裝置系統(tǒng)包括：超高層建筑的井道冷風(fēng)源利用系統(tǒng)、樓層作業(yè)點(diǎn)新風(fēng)輸送及循環(huán)分配系統(tǒng)、空氣霧化及降溫系統(tǒng)、工具式風(fēng)道及吊掛系統(tǒng)、風(fēng)源動(dòng)力及降噪系統(tǒng)、風(fēng)源過(guò)濾及清新系統(tǒng)、霧化濕潤(rùn)及風(fēng)量控制系統(tǒng)（圖1、圖2）。該裝置可實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用，其輕質(zhì)、安裝簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，無(wú)需使用大量設(shè)備，減輕了高層建筑垂直運(yùn)輸?shù)墓ぷ髁俊Ｍㄟ^(guò)利用超高層電梯、樓梯、設(shè)備井道的自然風(fēng)作為新風(fēng)和空氣冷源，為封閉空間的施工作業(yè)面提供自然冷風(fēng)和適當(dāng)?shù)目諝鉂穸?，減少熱輻射和揚(yáng)塵對(duì)作業(yè)人員的健康影響，提高建筑裝飾施工階段在室內(nèi)空間勞動(dòng)保護(hù)技術(shù)的措施水平。該設(shè)備無(wú)需用電能啟用，通過(guò)大樓內(nèi)部冷熱空氣調(diào)和實(shí)現(xiàn)降溫，符合綠色環(huán)保施工的要求。

圖1 簡(jiǎn)拆裝通風(fēng)霧化降溫系統(tǒng)平面示意

圖2 簡(jiǎn)拆裝通風(fēng)霧化系統(tǒng)部分設(shè)備

2.2 簡(jiǎn)拆裝通風(fēng)霧化降溫系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究與分析

2.2.1 系統(tǒng)概述

簡(jiǎn)拆裝通風(fēng)霧化降溫裝置是利用吸風(fēng)裝置將建筑井道、電梯間、樓梯間內(nèi)的冷風(fēng)輸入裝置系統(tǒng)內(nèi)，再通過(guò)空氣冷卻系統(tǒng)對(duì)吸入風(fēng)源進(jìn)行初次過(guò)濾、二次過(guò)濾后再冷卻，冷卻后的清新氣流隨防火帆布管道被輸送至各個(gè)混流風(fēng)機(jī)出風(fēng)口處。同時(shí)，防火帆布管道中均勻穿插空氣霧化系統(tǒng)，產(chǎn)生致密的霧化空氣與冷空氣相融合，由混流風(fēng)口對(duì)濕潤(rùn)冷氣體進(jìn)行分配、循環(huán)，使得冷熱空氣產(chǎn)生對(duì)流。設(shè)置導(dǎo)流排風(fēng)口，將系統(tǒng)內(nèi)的熱能通過(guò)井道口輸送出樓層。進(jìn)入施工環(huán)境中的濕潤(rùn)空氣對(duì)施工作業(yè)環(huán)境中的粉塵顆粒進(jìn)行包裹、沉降，吸收環(huán)境中的熱能，從而達(dá)到整體降溫、降塵的作用。

2.2.2 超高層建筑的井道冷風(fēng)源利用系統(tǒng)

簡(jiǎn)拆裝通風(fēng)霧化降溫裝置利用建筑體自身井道中的冷風(fēng)源，使用吸風(fēng)機(jī)械將井道內(nèi)的冷風(fēng)運(yùn)送到樓層中，起到降溫的效果。

吸風(fēng)機(jī)械根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境要求，選用低噪聲、低耗電、風(fēng)量大的風(fēng)扇，其運(yùn)行平穩(wěn)、壽命長(zhǎng)、防水、防塵、效率高，擁有百葉自動(dòng)開(kāi)啟、關(guān)閉系統(tǒng)的機(jī)型，通過(guò)空氣對(duì)流，負(fù)壓換氣的原理，利用機(jī)械動(dòng)能使風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，將井道內(nèi)的自然風(fēng)吸入簡(jiǎn)拆裝通風(fēng)霧化降溫裝置系統(tǒng)內(nèi)。

2.2.3 樓層作業(yè)點(diǎn)新風(fēng)輸送及循環(huán)分配系統(tǒng)

簡(jiǎn)拆裝通風(fēng)霧化降溫裝置利用防火帆布導(dǎo)管將過(guò)濾、冷卻后的新風(fēng)輸送至整個(gè)樓層，再利用混流風(fēng)口將濕潤(rùn)的冷空氣循環(huán)分配、輸送。防火帆布導(dǎo)管的設(shè)計(jì)滿(mǎn)足了現(xiàn)場(chǎng)防火要求，混流風(fēng)口根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況設(shè)立，在混流風(fēng)口上設(shè)有調(diào)節(jié)風(fēng)量的閥門(mén)，使冷空氣混合進(jìn)入樓層，將原有的熱能輸送出去，從而達(dá)到整體降溫的效果。

2.2.4 空氣霧化及降溫系統(tǒng)

簡(jiǎn)拆裝通風(fēng)霧化降溫裝置將換能片產(chǎn)生的超聲能量直接作用于水，把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，而水在強(qiáng)烈的超聲作用下被霧化，產(chǎn)生非常均勻和細(xì)密的霧化空氣，霧化的微細(xì)水顆粒，經(jīng)過(guò)特殊設(shè)計(jì)的風(fēng)管道吹送至需加濕空間，再利用混流風(fēng)口對(duì)冷空氣的分配、循環(huán)作用，使得冷熱空氣產(chǎn)生對(duì)流，設(shè)置導(dǎo)流排風(fēng)口，輸送出系統(tǒng)內(nèi)的熱能，從而達(dá)到整體降溫。

經(jīng)計(jì)算可知，整個(gè)樓層共需要8臺(tái)霧化設(shè)備，均勻分布于輸氣管道上，根據(jù)環(huán)境的要求，可人為控制空氣霧化裝置的開(kāi)關(guān)。在吸風(fēng)口處，設(shè)置制冷、加濕等多功能空氣冷卻裝置，設(shè)備降溫循環(huán)水泵抽取水槽內(nèi)的冰水到分水器，分水器均勻地將冰水送至蒸發(fā)器，蒸發(fā)器被浸淋后，表面形成冰水膜，氣流使冰水膜上的冰水迅速?gòu)囊簯B(tài)蒸發(fā)成氣態(tài)，并吸收熱氣中的熱量，冷風(fēng)經(jīng)導(dǎo)風(fēng)口高速送出（圖3）。

2.2.5 工具式風(fēng)道及吊掛系統(tǒng)

簡(jiǎn)拆裝通風(fēng)霧化降溫裝置利用輕質(zhì)細(xì)桿與法蘭接頭完成對(duì)防火帆布輸送導(dǎo)管的固定，再利用吊桿及懸掛鎖將整個(gè)系統(tǒng)懸掛于空中。

輕質(zhì)細(xì)桿與法蘭的利用，滿(mǎn)足了整個(gè)裝置系統(tǒng)質(zhì)量輕、易組裝、易拆卸的要求，吊桿與懸掛鎖的設(shè)置，使得整個(gè)系統(tǒng)高度可調(diào)，可根據(jù)不同的場(chǎng)合做出相應(yīng)的調(diào)整，便于工程應(yīng)用（圖4）。

圖3 空氣冷卻裝置

2.2.6 風(fēng)源動(dòng)力及降噪系統(tǒng)

簡(jiǎn)拆裝通風(fēng)霧化降溫裝置（圖5）利用吸風(fēng)機(jī)械將井道冷風(fēng)輸送入樓層系統(tǒng)中，內(nèi)置過(guò)濾裝置可對(duì)風(fēng)源進(jìn)行初過(guò)濾凈化，過(guò)濾網(wǎng)可進(jìn)行拆卸、更換；再利用無(wú)電型渦輪式混流風(fēng)口，對(duì)冷空氣進(jìn)行循環(huán)、分配，無(wú)電型渦輪式混流風(fēng)口是鋁制外殼，輕便易裝卸，此設(shè)計(jì)能夠降低支架成本，節(jié)省電費(fèi)，減掉噪聲。

圖4 吊掛系統(tǒng)法蘭接頭

圖5 吸風(fēng)機(jī)械裝置

2.2.7 風(fēng)源過(guò)濾及清新系統(tǒng)

簡(jiǎn)拆裝通風(fēng)霧化降溫裝置利用導(dǎo)流口吸風(fēng)機(jī)械內(nèi)置的過(guò)濾裝置系統(tǒng)，將井道冷風(fēng)源進(jìn)行過(guò)濾，過(guò)濾裝置采用可拆卸設(shè)計(jì)，內(nèi)部過(guò)濾網(wǎng)能夠進(jìn)行清洗、更換；再利用空氣霧化裝置產(chǎn)生顆粒致密濕潤(rùn)的霧化空氣，利用混流風(fēng)口將其輸送至樓層內(nèi)，濕潤(rùn)空氣中的水珠顆粒能夠包裹空氣中的灰塵顆粒，并使其沉降，達(dá)到清新空氣的作用。

2.2.8 霧化濕潤(rùn)及風(fēng)量控制系統(tǒng)

簡(jiǎn)拆裝通風(fēng)霧化降溫裝置利用空氣霧化裝置產(chǎn)生顆粒致密的霧化空氣，經(jīng)過(guò)特殊設(shè)計(jì)的風(fēng)管道吹送至系統(tǒng)管道內(nèi)，通過(guò)混流風(fēng)口傳送、分配至整個(gè)樓層內(nèi)，部分霧化空氣遇熱氣化，吸收樓層內(nèi)部分熱量，同時(shí)，致密的霧化空氣中的水顆粒能夠包裹空氣中灰塵顆粒并將其沉淀，達(dá)到濕潤(rùn)、凈化樓層空氣的作用；霧化空氣裝置具有人為調(diào)控功能，能夠控制霧化空氣量；混流風(fēng)口上裝有限流閥門(mén)，可調(diào)節(jié)冷空氣流量，控制整個(gè)樓層內(nèi)風(fēng)量的大小，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)可控性、多環(huán)境適應(yīng)性等。

2.2.9 裝置輕便耐用、安裝快捷、多環(huán)境適應(yīng)特性

簡(jiǎn)拆裝通風(fēng)霧化降溫裝置利用輕質(zhì)細(xì)管和法蘭相互連接，管道使用防火帆布和輕質(zhì)細(xì)管，設(shè)置吊索，吊掛整個(gè)通風(fēng)霧化裝置系統(tǒng)，不僅減輕系統(tǒng)裝置自身質(zhì)量，同時(shí)具有輕便易組裝、拆卸的特性?；炝黠L(fēng)口采用強(qiáng)度適宜、質(zhì)量較輕的鋁材質(zhì)，方便安裝與吊掛，且使用范圍廣、環(huán)保無(wú)噪聲；限流閥門(mén)可人為調(diào)整系統(tǒng)向樓層內(nèi)輸送的冷風(fēng)量，使整個(gè)系統(tǒng)可隨環(huán)境的不同作出相應(yīng)的調(diào)整，具有多環(huán)境適應(yīng)性等特點(diǎn)。

3 結(jié)語(yǔ)

超高層建筑封閉作業(yè)環(huán)境下的通風(fēng)霧化降溫系統(tǒng)具有如下創(chuàng)新點(diǎn)：

1）利用建筑自身井道冷風(fēng)源，通過(guò)裝置系統(tǒng)逐步過(guò)濾凈化、冷卻濕潤(rùn)，與封閉空間內(nèi)的高溫、揚(yáng)塵空氣相互交換作用，自然環(huán)保。

2）輸送管道采用防火帆布、法蘭及吊索搭建，既滿(mǎn)足管道的防火等級(jí)要求，又能夠令整個(gè)裝置系統(tǒng)的總質(zhì)量減輕。同時(shí)，組裝拆卸簡(jiǎn)便，系統(tǒng)高度可調(diào)，具有施工環(huán)境多適應(yīng)性。

3）吸風(fēng)機(jī)械與空氣冷卻裝置相配合，冰水混合物不僅能夠降低系統(tǒng)風(fēng)源的溫度，還能濕潤(rùn)空氣；一層可拆卸過(guò)濾網(wǎng)系統(tǒng)，既能保證系統(tǒng)的需風(fēng)量，又能保證風(fēng)源的干凈清潔性；抽屜式冰塊置物箱，可對(duì)使用冰塊進(jìn)行后續(xù)跟進(jìn)，確保冰塊的連續(xù)性，空氣冷卻度。

4）采用無(wú)電型渦輪式混流風(fēng)口，質(zhì)量輕，易安裝拆卸，不耗費(fèi)電能，無(wú)噪聲；與限流閥相互組合，控制系統(tǒng)換風(fēng)量，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)溫度人工可調(diào)，使系統(tǒng)更加人性化，適應(yīng)環(huán)境多變性。

5）配置多臺(tái)空氣霧化裝置，均勻分布在系統(tǒng)四周，通過(guò)混流風(fēng)口對(duì)霧化空氣進(jìn)行輸送與分配，既可全樓層進(jìn)行霧化降溫除塵，又可局部空間進(jìn)行霧化降溫除塵，達(dá)到節(jié)約環(huán)保和諧的作用。

6）系統(tǒng)裝置總體積小，可拆卸為小體積進(jìn)行運(yùn)輸、儲(chǔ)存，裝置為可循環(huán)使用系統(tǒng)，環(huán)保節(jié)約。

超高層建筑封閉作業(yè)環(huán)境下的通風(fēng)霧化降溫系統(tǒng)解決高層建筑室內(nèi)裝修現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境揚(yáng)塵多、通風(fēng)不良、噪聲大、異味嚴(yán)重、高溫等問(wèn)題[1-3]，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境，可為國(guó)內(nèi)超高建筑封閉環(huán)境下施工的通風(fēng)霧化降溫問(wèn)題提供技術(shù)和實(shí)踐指導(dǎo)。