桑給巴爾島機場國際航站樓空調(diào)通風設計

霍冉 吳賽

北京市建筑工程設計有限責任公司

桑給巴爾島機場也叫基薩烏尼機場，桑吉巴爾島屬于坦桑尼亞的一部分，該機場也是島上唯一一座機場。主要工程項目范圍包括2 號航站樓（圖 1）建設，動力站，空側停機坪及服務道路，陸側道路，停車場和綠化等。本工程為援外EPC 項目。該機場定位為小型機場，新建航站樓主體為地上兩層建筑，總建筑面積為23368.04 m2，建筑高度17.797 m，主要結構形式為鋼框架結構，屋面為鋼屋架。動力站房為地上單層建筑，為航站樓配套服務建筑，建筑面積 1019.48 m2，發(fā)電機房面積 215 m2，建筑高度為 5.6 m，主要結構形式為混凝土框架結構。

圖1 航站樓鳥瞰圖

1 設計參數(shù)及負荷計算

1.1 室外設計參數(shù)

本工程采用 ASHREA 設計手冊中坦桑尼亞的達累斯薩拉姆市的氣象參數(shù)為參考設計依據(jù)，如表1。本地區(qū)全年分為雨季和旱季，氣候溫暖濕潤無冬季，需要全年制冷空調(diào)，不需采暖加熱設施。

表1 室外設計參數(shù)

1.2 室內(nèi)設計參數(shù)

根據(jù)業(yè)主方提供的設計依據(jù)的有關規(guī)范和要求，室內(nèi)設計參數(shù)如表 2。溫度允許范圍在+/-1.5 ℃，RH允許范圍在+/-10%。

表2 室內(nèi)設計參數(shù)（主要房間）

1.3 圍護結構傳熱系數(shù)

表3 為圍護結構傳熱系數(shù)。

表3 圍護結構傳熱系數(shù)

1.4 負荷計算

根據(jù)以上室內(nèi)，外設計參數(shù)及土建專業(yè)提供的圍護結構詳細參數(shù)，經(jīng)計算該航站樓的空調(diào)設計總冷負荷為3056.07 kW，空調(diào)面積冷指標為143.27 W/m2。其中新風冷負荷為1002.94 kW。

2 空調(diào)冷源的選擇

制冷站位于航站樓北側約19 m 處。根據(jù)業(yè)主要求“在確定冷凍機的容量和數(shù)量時，應保證當某部冷凍機發(fā)生故障時其余冷凍機能提供至少 90%所需冷卻能力。”本工程夏季空調(diào)冷負荷為 3056 kW，動力站房中制冷機房內(nèi)設置三臺離心式電制冷冷水機組，單臺制冷能力1583 kW。同時設冷凍水循環(huán)變頻水泵三臺、冷卻水循環(huán)變頻泵三臺、冷卻塔（風機變頻）六臺、定壓補水、軟化水制備裝置。

冷凍水系統(tǒng)為一次泵變流量系統(tǒng)。冷凍水供水通過分水器送至各末端空調(diào)系統(tǒng)，后回流至集水器。分、集水器之間設壓差傳感控制器及電動兩通調(diào)節(jié)閥，根據(jù)末端空調(diào)水量變化，先調(diào)整冷凍水泵頻率，改變供水量，繼而進行供水水泵臺數(shù)的增減，當水量低至單臺制冷機組的最小允許流量時，改為調(diào)節(jié)電動兩通調(diào)節(jié)閥的開度，在保證制冷機組冷凍水量條件下，調(diào)節(jié)供給航站樓的水量，以達到節(jié)能運行。

冷卻水設計供、回溫度為32/37 ℃，冷卻回水溫度控制變頻冷卻水泵的出力，運行臺數(shù)以及冷卻塔風扇轉速，在冷機運行臺數(shù)不改變的前提下先調(diào)節(jié)冷卻水泵流量，然后調(diào)整冷卻塔風扇轉速以保證回水溫度不高于32 ℃。

3 航站樓空調(diào)水系統(tǒng)的設計

航站樓空調(diào)冷凍水由制冷站提供，管道出制冷站后直埋入航站樓。冷凍水管干管設置于航站樓首層樓板下，由分集水器分成五組支路，包括首層商業(yè)區(qū)風機盤管供回水支路，中庭區(qū)風機盤管供回水支路，行李托運（提取）區(qū)風機盤管供回水支路，二層辦公區(qū)風機盤管供回水支路以及空調(diào)機房供回水支路。各支路布置成異程式，為利于水力平衡，水管每個分支處所帶負荷及管道長度相似，并在其回水管上設置靜態(tài)平衡閥。

4 航站樓空調(diào)風系統(tǒng)的設計

4.1 首層通風空調(diào)設計

國內(nèi)出發(fā)等候區(qū)、大廳區(qū)域（圖 2）采用單風機一次回風變風量全空氣空調(diào)系統(tǒng)K-1-1，送回風口設置于首層吊頂內(nèi)上供上回，大廳（首二層通高）區(qū)域并輔助風機盤管（側供下回）供冷[1]。行李提取、到達區(qū)域采用風機盤管、吊頂柜機加新風的空調(diào)方式，其中行李傳送帶區(qū)的新風來自一層空調(diào) K-1-1 的排風，亦可充分利用其余冷來降低行李傳送帶區(qū)空調(diào)容量，其他區(qū)域的新風來自于空調(diào)機房內(nèi)的新風機組 X-1-1。小型辦公室及商業(yè)等采取風機盤管加吊頂式新風機的空調(diào)方式。

圖2 首層平面圖

根據(jù)焓濕圖計算（送風溫差為 10 ℃，風管溫升1 ℃），首層K-1-1 空調(diào)系統(tǒng)選用一臺送風機額定風量為50000 m3/h 的臥式全空氣空調(diào)機組（夏季設計新風量 16000 m3/h），主要功能段包含 G4，F(xiàn) 7 過濾段、表冷段、風機段。使用變頻風機，回風管內(nèi)的CO2傳感器控制新回風閥的開啟度，溫度傳感器控制送風機轉速，送風溫度傳感器控制冷水電動兩通閥；新風機組 X-1-1選用一臺額定風量為 25000 m3/h 的臥式變頻新風機組。當室外焓值低于室內(nèi)時，K-1-1 采用不小于50%新風，X-1-1 采取高速送風方式，以充分利用室外能量。

空調(diào)區(qū)域的排風系統(tǒng)由大廳壓力傳感器控制，當室內(nèi)壓力高于室外30 Pa 時自動投入運行，低于 25 Pa停止運行。

4.2 二層空調(diào)設計

二層候機大廳采用帶轉輪熱回收的雙風機一次回風變風量全空氣空調(diào)系統(tǒng)，分為 4 個系統(tǒng)K-2-1/2/3/4。辦公區(qū)域采用風機盤管加新風系統(tǒng)，其控制運行方式同首層相同區(qū)域。

根據(jù)焓濕圖，K-2-1/2/3/4 空調(diào)系統(tǒng)分別選用一臺額定風量為 45000 m3/h 臥式轉輪熱回收型雙風機全空氣空調(diào)機組（夏季設計新風量 10000 m3/h）。主要功能段包含混風段、G4，F(xiàn)7 過濾段、表冷段、轉輪式熱回收段、送回風機段等。采用變頻送排風機，回風管內(nèi)的CO2傳感器控制新風閥的開啟度，回風風道內(nèi)溫度傳感器控制送風機轉速，送風溫度傳感器控制冷水電動兩通閥。同時大廳內(nèi)設壓力傳感器，控制排風閥及回風閥的開啟度，使得空調(diào)區(qū)域正壓度得以保證?？照{(diào)機組設置轉輪熱回收裝置，使得排風與新風進行能量回收，熱回收效率不低于60%。當室外焓值低于室內(nèi)時，K-2-1/2/3/4 應采用不小于50%新風，同時轉輪熱回收裝置停止運轉，以充分利用室外能量。

由于二層空間相對較高，適宜分層空調(diào)[2]的氣流組織方式，在空調(diào)工況下保證人員停留區(qū)的空調(diào)效果，上部非空調(diào)區(qū)域（5 m 以上）采用機械+自然通風的方式帶走滯留在頂部的熱量。空調(diào)區(qū)域采用防結露可調(diào)角度球形噴口，氣流組織方式為側送風，同側下方回風。球形噴口中心位于距出發(fā)廳地面4.9 m 處。以國內(nèi)旅客候機廳（系統(tǒng) K-2-1）為例，共有 22 個球形噴口（間距 3 m），每個風量約 1900 m3/h。工作區(qū)高度1.5 m，射程18 m，噴口角度β為-30°，選擇噴口尺寸為0.4 m，經(jīng)核算，得到送風溫度V s=4.2 m/s，軸心速度V x=0.61 m/s，平均速度V p=0.30 m/s，基本符合要求。

4.3 其他要求

1）各環(huán)路之間管路總損失的不平衡率不大于15%。管道的水流率不得超過：當≤50 mm，2 m/s，最大壓降 400 Pa/m。當＞50 mm，3 m/s，最大壓降400 Pa/m?？照{(diào)冷凝水設專用凝結水管，就近排至衛(wèi)生間地漏內(nèi)或空調(diào)機房地漏。

2）采用側面噴口送風側面回風的，送風風速 4～6 m/s，回風風速1.75 m/s。采用散流器送風，風口風速3～4 m/s，吊頂回風口回風風速1.75～2.5 m/s。

3）各空調(diào)機組所在系統(tǒng)均進行詳細風管水力計算，得到結果×1.1 用于選擇相應風機全壓。

4）各空調(diào)機組所在系統(tǒng)均進行噪聲計算[2]，確定本系統(tǒng)消聲器的消音量。

5 其他空調(diào)系統(tǒng)

網(wǎng)絡及通訊中心設置雙冷源恒溫恒濕空調(diào)，送風形式為上送下回。

6 通風設計

1）制冷站通風。實行與制冷劑泄漏檢測器連鎖的安全制冷劑排氣系統(tǒng)，排氣口上、下分設，其中事故排風口靠近在制冷機附近的地板。換氣次數(shù)為12 次/h，外窗自然補風。

2）柴油發(fā)電站通風。柴油發(fā)電機房設平時排風及補風系統(tǒng)，排除發(fā)電機平時散熱，補充發(fā)電機燃燒所需空氣，夏季通風室內(nèi)設計溫度為不高于35 ℃。日用油品庫房設防爆風機排風，根據(jù)濃度探頭自動啟動，其排風量不小于12 次/h。

3）航站樓排風。吸煙室、衛(wèi)生間設置24 小時不間斷排風系統(tǒng)。

7 結論

由于援外項目的特殊性，通風室內(nèi)設計參數(shù)與機組選型與國內(nèi)空調(diào)設計相關規(guī)范要求有一定差異，并且計算過程相對繁瑣，但總體設計思路與國內(nèi)相同。