上海某設(shè)備廠房暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計

邵杰

（上海市建工設(shè)計研究總院有限公司，上海市徐匯區(qū)，200093）

隨著社會發(fā)展，在醫(yī)藥、化工等行業(yè)，空調(diào)因其使用方便、舒適性高、布置靈活的特點得到了越來越廣泛的應(yīng)用，加之人們對生產(chǎn)環(huán)境和生產(chǎn)安全的需求日益提升，由此建筑消防安全和防排煙設(shè)計的重要性也逐漸成為人們關(guān)注的焦點。本文根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)的特點出發(fā)，闡述了廠房建筑的空調(diào)系統(tǒng)形式的應(yīng)用，列舉了室內(nèi)機、室外機設(shè)置、新風(fēng)系統(tǒng)等。結(jié)合《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》GB51251-2017（以下簡稱《國標(biāo)》）和《建筑防排煙系統(tǒng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》DG/TJ08-88-2021（以下簡稱《上海地標(biāo)》）對防排煙設(shè)計進(jìn)行分析和探討，使得設(shè)計更加系統(tǒng)完善合理。

1 工程概述

上海普實醫(yī)療儀器設(shè)備及器械研制基地位于上海市普陀區(qū)，總用地面積22,326.40 m2，分為1#生產(chǎn)車間、2#配套用房（包含廚房、餐飲、電信機房等）、3#生產(chǎn)車間、4#生產(chǎn)車間、垃圾房、地下車庫五個單體。1#樓設(shè)計總冷負(fù)荷3,771 kW，熱負(fù)荷1,763.9 kW，冷負(fù)荷指標(biāo)187.5 W/m2，熱負(fù)荷指標(biāo)87 W/m2；2#樓設(shè)計總冷負(fù)荷1,068 kW，熱負(fù)荷1,044.7 kW，冷負(fù)荷指標(biāo)105.8 W/m2，熱負(fù)荷指標(biāo)103.5 W/m2；3#樓（一層、二層、六層、七層）設(shè)計總冷負(fù)荷688.8 kW，熱負(fù)荷543.4 kW，冷負(fù)荷指標(biāo)164.2 W/m2，熱負(fù)荷指標(biāo)129.6 W/m2。

圖1 建筑效果圖

設(shè)計中因建筑外立面美觀性要求無法在每層設(shè)置通風(fēng)百葉及開窗，空調(diào)室外機、通風(fēng)、防排煙風(fēng)機均置于屋頂，各種管井升至屋面開百葉。

2 空調(diào)設(shè)計

1～3#樓的空調(diào)形式采用多聯(lián)式中央空調(diào)方式及全空氣系統(tǒng)。多聯(lián)機室內(nèi)機根據(jù)房間功能、房間大小及具體安裝位置確定型號，冷媒采用R410A。室外機與室內(nèi)機用冷媒配管連接，室內(nèi)機冷凝水間接排至地漏。3#樓6層車間采用整體式屋頂空調(diào)機，冷媒采用R410A。建筑專業(yè)預(yù)留屋頂區(qū)域用來放置室外機，電氣專業(yè)預(yù)留電量，消防控制室預(yù)留分體空調(diào)，由業(yè)主自行購置。

空調(diào)室內(nèi)設(shè)計參數(shù)見表1。

表1 室內(nèi)設(shè)計參數(shù)

2.1 多聯(lián)機系統(tǒng)

多聯(lián)機系統(tǒng)是一臺（組）空氣（水）源制冷或熱泵機組配置多臺室內(nèi)機，通過改變制冷劑流量適應(yīng)各房間負(fù)荷變化的直接膨脹式空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，主要由室外主機、制冷劑管路、室內(nèi)機以及相關(guān)控制裝置組成［1］。

多部分廠房、餐廳、門廳、電梯廳區(qū)域采用多聯(lián)機加新風(fēng)系統(tǒng)，氣流組織為散流器頂送或側(cè)送，單層百葉風(fēng)口頂回。1#一層大廳挑空區(qū)域采用地板送風(fēng)和溫控條形噴射風(fēng)口頂送風(fēng)相結(jié)合的形式。新風(fēng)機采用分體式全新風(fēng)空調(diào)機置于屋頂。

冷媒管管長是影響多聯(lián)機系統(tǒng)性能的重要特征參數(shù)。隨著冷媒管長度的增加，環(huán)路阻抗越大，冷媒的沿程阻力損失增大，致使壓縮機能力發(fā)揮不出來，導(dǎo)致多聯(lián)機系統(tǒng)的制冷量和能效比COP衰減的越來越多，同時也容易造成分配至每個室內(nèi)機的流量不均的現(xiàn)象［2］。故在排布室內(nèi)機時，需參照相關(guān)樣本做到第一個分歧管到最遠(yuǎn)室內(nèi)機不要超過一定距離。考慮到建筑外立面美觀、以及空調(diào)室外機需設(shè)置在通風(fēng)良好的位置［3］的因素，將空調(diào)室外機置于屋頂，其中1#樓共17層，由于冷媒管長和高差的原因，因此將1～8層和9～17層豎向分段設(shè)置，室外機分別設(shè)置在8層設(shè)備機房層和屋頂層。

2.2 全空氣系統(tǒng)

3#樓六層鎳鈦絲拉絲特殊工藝處理車間面積約520 m2，層高9 m，凈高6.9 m，屬于高大空間，設(shè)置全空氣一次回風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)，整體式屋頂機置于屋頂，送風(fēng)管敷設(shè)在房間吊頂內(nèi)，送風(fēng)型式采用溫控條形噴射風(fēng)口，回風(fēng)型式利用側(cè)墻采用單層百葉風(fēng)口下集中回風(fēng)?？照{(diào)回風(fēng)口與房間消防補風(fēng)口合用，平時空調(diào)季節(jié)和過渡季節(jié)回風(fēng)，著火時消防補風(fēng)。房間內(nèi)夏季送冷風(fēng)、冬季送熱風(fēng)，過渡季進(jìn)行室外全新風(fēng)運行，排風(fēng)機高速排風(fēng)。

3 通風(fēng)及防排煙設(shè)計

通風(fēng)即是借助換氣稀釋或通風(fēng)排除等手段，使室內(nèi)空氣保持負(fù)壓，防止室內(nèi)污染物的傳播與危害。防煙系統(tǒng)就是采用機械加壓送風(fēng)或自然通風(fēng)的方式，阻止煙氣擴散到樓梯間、前室或其他無煙區(qū)域，形成正壓環(huán)境，以利于人員疏散。排煙系統(tǒng)則是采用機械排煙或自然排煙的方式將房間或走道的煙氣抽出排至建筑物之外，形成負(fù)壓環(huán)境［4］。

空調(diào)室外機、通風(fēng)、防排煙風(fēng)機均置于屋頂，其中1#樓共17層，根據(jù)層高高度將1～8層和9～17層豎向分段設(shè)置，空調(diào)室外機、通風(fēng)、防排煙風(fēng)機分別設(shè)置在8層和屋頂層。消防所用風(fēng)機均置于耐火極限不小于1 h的保護(hù)箱體內(nèi)，此保護(hù)箱體具有防風(fēng)防雨防腐蝕性能，并確保風(fēng)機具有良好的通風(fēng)和檢修條件。

3.1 通風(fēng)設(shè)計

廚房預(yù)留排油煙井、排風(fēng)井及相應(yīng)立管，排油煙及排風(fēng)系統(tǒng)均在屋頂建筑立面上預(yù)留百葉，排油煙補風(fēng)和平時補風(fēng)則在每層開補風(fēng)百葉窗。對于設(shè)有全空氣空調(diào)系統(tǒng)的房間，為防止空調(diào)運行時室內(nèi)正壓值過大，采用雙速排風(fēng)機來平衡室內(nèi)壓力，空調(diào)季節(jié)運行時低速排風(fēng)，過渡季節(jié)運行時高速排風(fēng)，關(guān)閉總回風(fēng)道上的風(fēng)閥，可進(jìn)行室外全新風(fēng)直流式通風(fēng)換氣［5］?？照{(diào)季節(jié)和過渡季節(jié)的排風(fēng)量分別是空調(diào)季節(jié)和過渡季節(jié)的新風(fēng)量的90 %。非空調(diào)房間平時通風(fēng)換氣次數(shù)見表2。

表2 非空調(diào)房間通風(fēng)換氣次數(shù)

3.2 防煙設(shè)計

設(shè)置防煙系統(tǒng)的目的是為了保證建筑物內(nèi)某處場所的安全，阻止煙氣滲透到此場所內(nèi)，以利于人員更好的疏散。防煙系統(tǒng)適用區(qū)域包括防煙樓梯間、樓梯前室以及消防疏散的核心區(qū)域，此外，還有避難走廊前室、消防電梯合用前室和避難層［6］。發(fā)生火災(zāi)時，為了避免煙氣侵入或者有煙氣流入時疏散煙氣，可以通過自然通風(fēng)和機械加壓送風(fēng)兩種方法。

對于有條件進(jìn)行自然通風(fēng)的區(qū)域，如：（1）、僅有地下一層的封閉樓梯間，且不與地上樓梯共用，可在首層設(shè)置直通室外的門；（2）、地上部分封閉樓梯間采用自然通風(fēng)。樓梯間外墻每5層設(shè)置總面積不小于2平方的可開啟外窗或開口，且在頂層設(shè)置面積不小于1平方的可開啟外窗或開口。（3）、首層擴大前室采用自然通風(fēng)，可設(shè)置不小于擴大前室地面面積的3 %且不小于3 m2的自然通風(fēng)窗；（4）、靠近外墻的防煙樓梯間和獨立前室（或合用前室），滿足自然通風(fēng)條件的，樓梯間外墻每5層設(shè)置總面積不小于2 m2的可開啟外窗或開口，且在頂層設(shè)置面積不小于1 m2的可開啟外窗或開口，獨立前室（或合用前室）每層設(shè)置面積不小于2 m2（或3 m2）的可開啟外窗或開口，且不小于可開啟窗戶的40 %。

不滿足自然通風(fēng)條件的樓梯間及前室，需設(shè)置機械加壓送風(fēng)系統(tǒng)。（1）、位于核心筒區(qū)域的地上和地下樓梯間，對應(yīng)的獨立前室僅有一個門與走道或者房間相通，僅在樓梯間設(shè)置機械加壓送風(fēng)系統(tǒng)，且地上和地下樓梯間分別設(shè)置機械加壓送風(fēng)系統(tǒng)，并均需在樓梯間頂部設(shè)置不小于1 m2的固定窗。（2）、位于核心筒區(qū)域的合用前室設(shè)置機械加壓送風(fēng)系統(tǒng)。

3.3 排煙設(shè)計

設(shè)置排煙系統(tǒng)的目的是確保煙氣能被控制在人員疏散區(qū)域外流動，即當(dāng)建筑內(nèi)部某個房間或部位著火產(chǎn)生煙氣，采取抽離的手段控制煙氣擴散，同時，按照規(guī)范設(shè)置不同的防煙分區(qū)把火災(zāi)產(chǎn)生的煙氣和熱量迅速排除，以利于人員疏散和火災(zāi)撲救［7］。防煙分區(qū)是人為設(shè)置的可阻擋火災(zāi)中煙氣蔓延的措施，主要使用擋煙垂壁劃分防煙分區(qū)，建筑排煙設(shè)計首要重點就是要合理劃分防煙分區(qū)。

排煙系統(tǒng)設(shè)計與防煙系統(tǒng)設(shè)計類似，包括自然排煙和機械排煙。在很多項目中，自然排煙仍是排煙措施的首要選擇［8］。對于有條件進(jìn)行自然排煙的場所，可與建筑專業(yè)協(xié)商開啟自然排煙窗。

新的上海《建筑防排煙系統(tǒng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》與《國標(biāo)》存在相異之處，其中最顯著的區(qū)別是：《國標(biāo)》防排煙規(guī)范以凈高6 m為界限計算排煙量，《上海地標(biāo)》新規(guī)范以300 m2為界限計算排煙量，規(guī)定了面積大小對建筑空間排煙量的影響。對于面積小于等于300 m2的場所，其排煙量不應(yīng)小于60 m3/(h?m2)，最小排煙量不應(yīng)小于15,000 m3/h，如餐廳、廚房等區(qū)域。對于面積大于300 m2的場所，最小排煙量不應(yīng)小于30,000 m3/h。如本項目中涉及到的大于300 m2的區(qū)域，設(shè)計中采用兩種情況考慮：（1）、對凈高H>6 m的區(qū)域，按面積不大于2,000 m2且長邊不大于60 m劃分防煙分區(qū)。對于1#樓大廳和3#樓6層挑空區(qū)域，防煙分區(qū)的分割設(shè)施為底標(biāo)高為2.4 m的電動擋煙垂壁，排煙量按計算所得。（2）、對凈高3 m50 m，排煙系統(tǒng)豎向分段設(shè)計，1～8層排煙系統(tǒng)風(fēng)機放置于8層設(shè)備層機房內(nèi)，9～17層排煙系統(tǒng)風(fēng)機放置于屋頂耐火極限1.0以上的保護(hù)箱體內(nèi)。

此外，對有特殊功能要求的房間，如3#樓3～5層心臟支架、導(dǎo)管生產(chǎn)車間，考慮其為凈化區(qū)，故將常開排煙風(fēng)口調(diào)整為常閉排煙風(fēng)口。

H-凈高；Q-排煙量；A-面積

對于本項目長度大于20 m的走道（2.5 m<寬度W≤4 m），公共建筑房間與走道均設(shè)置排煙時，走道按不大于150 m2劃分防煙分區(qū)，排煙量按60 m3/ (h.m2) 計算且不小于13,000 m3/h；對長度大于20 m的走道（寬度W≤2.5 m），按長度不大于60 m劃分防煙分區(qū)且排煙量不小于13,000 m3/h。

地下汽車庫按長邊不大于60 m、面積不大于2,000 m2用固定擋煙垂壁劃分防煙分區(qū)。每個防煙分區(qū)按要求提供6次/小時換氣量，且排煙風(fēng)機最小排煙量不小于《汽車庫、修車庫、停車場設(shè)計防火規(guī)范》（GB50067-2014）表8.2.5要求。車庫采用機械排風(fēng)兼排煙設(shè)計，排風(fēng)兼排煙風(fēng)機設(shè)置于車庫排煙兼排風(fēng)機房內(nèi)。有直通室外的車道出入口的防火分區(qū)利用車道自然補風(fēng)，無車道的防火分區(qū)設(shè)機械補風(fēng)，補風(fēng)量按排煙量的50 %計算。

對面積大于500 m2的場所設(shè)置補風(fēng)系統(tǒng)，有自然補風(fēng)條件的建筑區(qū)域，與建筑專業(yè)協(xié)商設(shè)置相應(yīng)的補風(fēng)措施，沒有自然補風(fēng)條件的場所設(shè)置機械補風(fēng)。1層可借助門洞進(jìn)行自然補風(fēng)，其他樓層可開啟自然補風(fēng)窗從室外引入空氣，其中3#樓6層挑空區(qū)域無自然補風(fēng)條件則利用機械補風(fēng)，消防補風(fēng)機所連接的消防補風(fēng)管與置于屋頂?shù)慕M合式空氣處理機組的回風(fēng)管共用風(fēng)管，采用電動風(fēng)閥控制，可根據(jù)是否著火控制補風(fēng)或者回風(fēng)。如平時開啟組合式空氣處理機組上回風(fēng)管上的風(fēng)閥，著火時關(guān)閉然后打開消防補風(fēng)機上補風(fēng)管上的風(fēng)閥。

4 結(jié)論

本文根據(jù)廠房功能規(guī)模、用途等條件，結(jié)合相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行了空調(diào)、通風(fēng)及防排煙系統(tǒng)的設(shè)計，并得出了總結(jié)和分析。主要結(jié)論如下：

（1）根據(jù)項目功能規(guī)模情況，空調(diào)系統(tǒng)采用多聯(lián)機+新風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計，大空間采用定風(fēng)量一次回風(fēng)全空氣系統(tǒng)。

（2）根據(jù)上海新規(guī)的施行，嚴(yán)格按照以面積300平為界，合理劃分防煙分區(qū)的邊界及制定擋煙垂壁的高度來計算房間排煙量。

（3）對于有特殊要求的房間，如凈高較高和有凈化要求的房間，合理選擇空調(diào)風(fēng)口和排煙口型式。