提要 首都国际机场是目前国内最大的民航工程,介绍了新航站楼的暖通空调系统设计。在大空间采用全空气低速送风,外区办公室采用新风加双管制的风机盘管,内区办公室采用新风加全年送空调冷水的风机盘管方式。结合建筑特点,选用喷口或散流器送风,在登机大厅设风亭送风;在吊顶内安装双壁螺旋风管。此外,还对航站楼的新风引入、空调水系统、防排烟设计等作了介绍,总结了设计体会。
关键词 航站楼 空调系统 设计 送风方式
1 工程概况
首都国际机场航站区扩建工程1995年破土动工,于1999年完工并投入试运行,总投资额90多亿元人民币,是我国民航建设史上最大的一项工程。图1是新航站楼外景图。此次扩建配套的大小工程共计16项,由我院设计的新航站楼是其中最大的一项工程,建筑面积32.6万m2,南北长746.4 m,东西最大长度341.8 m。设计旅客吞吐量9 210人/h(高峰为15 000人/h),最大年旅客流量2625万人次;日平均起降航班约530架次,年进出港航班可达19.3万架次。新航站楼是衔接空—陆的交通枢纽,它的西侧中部与停车楼毗邻,道路系统复杂,通过地下车道、地面及高架车道将航站楼、停车楼与机场高速公路、机场内部车道联系起来,形成陆侧区,陆侧区是旅客、机场工作人员进出新航站楼的交通道,其道路系统及相应的管道设计由其它协作院负责。新航站楼东侧及南北两侧共有36个登机桥,占全楼3/4周边长度,属空侧区,也是由协作单位负责完成地上、地下的规划设计。与新航站楼等工程配套的供热工程,有一座共安装7台75 t/h锅炉的蒸汽锅炉房,建筑面积为1.23万m2。为新航站楼等工程配套的集中制冷站建筑面积为6 672 m2,用蒸汽溴化锂吸收式制冷机制冷,总装机制冷量为68 023 kW,锅炉房和制冷站以及总图设计均由其它院负责完成。
2 新航站楼空调设计
2.1 空调方式
新航站楼地上3层,地下1层,空调冷、热源都是由机场有关站、房集中供给。依楼内建筑特点和功能要求采用4种空调方式。
①大空间采用全空气低速送风方式。航站楼内大空间的厅堂最多,是旅客及迎送人员活动和等候休息的场所。由于面积和空间都很大,空气处理机的风量和风管断面也很大,若将空调机房完全集中在地下室,不仅送回风管占据的建筑平面和空间大,各专业协调困难,而且航站楼的地下室和首层又有旅客行李的传输系统,它几乎占层高的一半,而行李传输系统是航站楼内“物流”的重要组成部分,各专业的管线都得避让。为此采取的措施是:地下室的空调机送风对象是1层和部分2层的房间;3层即顶层的空调机送风对象是3层和部分2层的房间,以减少风道占据的建筑面积和空间。而且设在3层的空调机新风的引入更为便利(见图3)。
②外区办公室采用新风加双管制的风机盘管方式。
③内区办公室采用新风加全年送空调冷水的风机盘管方式。
④专用机房等特殊对象采用自带制冷机的屋顶空调机或分体式空调机。
另外在航站楼的首层、进港旅客行李提取厅的东侧,有一个南北长600多m的行李分检作业厅,无空调,只设散热器及暖风机。由于该厅有很大的通往停机坪的翻板门,为了防寒在翻板门周边设顶吹的暖风机。
2.2 送风方式和风管布置
送风口的布置受建筑装修制约。航站楼内装修有一部分是采用常规手法,但选用的材质高档,如氟碳烤漆的金属墙面。这部分主要是在大厅内,多采用喷口送风方式,选用不锈钢圆形喷口,根据射程需要采用Φ300或Φ400 mm两种;射程短的则采用双层百叶风口。风口在金属墙上的定位则考虑金属板的模数,或在金属板正中或在金属板接缝处。在有吊顶的房间多采用散流器。在新航站楼的四角各有一个登机大厅,跨度为66 m,是一个很空旷的高大空间,大厅内还有不少的登机口,冷热空气侵入很多,厅内既无内墙又无吊顶,大厅的送风管只能布置在下一层的吊顶内,通过4个风亭向大厅送风。风亭直径1 850 mm,高3 750mm,风亭向四面送风,每个风亭送风量约30 000 m3/h。风亭与建筑装饰和谐统一(见图4)。
新航站楼内各厅堂由自动步道来联系、组织人流,全楼总计有26条自动步道,送风管就布置在步道的上方吊顶内,因此风道与步道机坑矛盾很大。特别是在2层,其层高只有4.5 m,主梁高800 mm,次梁高500 mm,开间的中间有第3层步道的机坑,而第2层步道上方的吊顶装修采用的是两端向上翘的弧形与折线结合的金属板(见图5)。弧图5 2层步道上方风管布置形的中间折线是装修灯槽,槽顶几乎靠近步道坑底,弧形的最低点距地面2.7 m。在这样的吊顶内安装送风管是不可能的,所以在折线灯槽两侧分别布置两根、整个开间内共计并排4根送风管,每根送风管断面为1 600 mm×500 mm,风量20 000 m3/h,最大风速为6.9 m/s,每两根风管负责1台40 000 m3/h空调机组的空调送风。
2.3 新风引入
位于3层即顶层的空调机其新风的引入比较容易,一般每台机组各装一根新风管伸出金属屋面采风;在金属屋面很高的场合则几台机组合用一根新风管,由玻璃幕墙上开新风入口。实践证明独立新风引入效果最好,合用风管的各机组之间风量不易平衡。至于地下室空调机的新风引入就很困难了,航站楼建筑的特点是首层地面与室外无高差,又无窗井可供新风引入。特别是中间段的4座地下空调机房位于建筑中心区内。因此,每一座空调机房设一根直径2 m的新风竖管,全高20 m,从14.50 m标高的屋面上采风(见图3)。在2 m直径的新风管顶部各安装一台扇叶直径2.4 m的进风型屋顶轴流蘑菇型风机,风量为19.85万m3/h,风压228 Pa,转速480 r/min,电机功率18.5 kW,用此屋顶进风机向地下室机房送新风,其新风量约占每座空调机房总送风量的1/3。
2.4 内区空调措施
航站楼3层有许多内区办公室,新风量按不少于50m3/(人·h)设计,由几台小型的新风机供给,这些新风机是冬夏两管制,夏季供应冷风,冬季供应暖风。而内区各办公室使用卡式风机盘管,风机盘管全年供冷,在夏季用中央空调冷水,当中央空调冷水停止供应时则用阀门切换,改由在地下室设置的5台小型风冷冷水机组继续供应空调冷水,以消除内区办公室的余热。内区办公室的排风则是通过走廊经公共厕所排风机排至室外。
2.5 新技术的采用
航站楼3层步道上方的吊顶是不完全封闭、虚虚实实、若隐若现的金属浮云板吊顶。浮云板仅遮挡上部的钢结构、风管、水管、电缆桥架。若采用传统的镀锌钢板风道外加保温的做法会影响装修效果。在设计中针对浮云吊顶内不同的空间高度,采用2根直径1 200 mm或1根直径1 600 mm的双壁螺旋风管。双壁螺旋风管内壁为穿孔镀锌钢板,外壁为镀锌钢板,两壁之间填充碳化玻璃棉,是集保温与消声功能为一体的机制圆形风管。由于其外观与氟碳烤漆的金属浮云板接近,现场的装修效果令人满意。
在浮云吊顶内管道的吊杆没有采用国内传统的钢筋吊件,而是采用国际流行商品吊杆及吊件,与钢结构、金属浮云板显得协调整齐。
由于航站楼工程浩大,楼内各种水管不仅多,而且口径也很大,仅就空调冷水管而言,最大者达1 000 mm。对于大口径多管簇的管道支架设计,安全稳定性尤为重要,设计中采用以下安全措施:①在选择伸缩器时首选内外压力平衡式波纹补偿器,因为它与其它类型产品相比,轴向推力小得多;②在管道支座设计中选用工厂化生产的不锈钢加聚四氟乙烯摩擦面的商品支座,保证支座的滑动面能够有效地发挥作用;③为了增加钢支架的稳定性和克服支架的倾覆力矩,在两种支架间用常温水管作牵连。
3 空调冷热源水系统
如前所述新航站楼空调冷热源都是由机场集中锅炉房和制冷站供给的,入口处技术参数如下:
①空调冷水入口处负荷为38 400 kW,供回水温差5℃,水量6 600 m3/h,供回水压差0.2 MPa,回水管压力不小于0.4 MPa,管道直径1 000 mm,管内流速2.34 m/s,比摩阻58.5 Pa/m。
②高温水入口处负荷为72 440 kW(包括一部分经新航站楼向原有建筑供应的热量),供回水温差40℃,水量1 557 m3/h,供回水压差0.15 MPa,管道直径700 mm。③高压蒸汽包括向原有建筑供应在内的负荷为19 t/h,满足生活热水、厨房、开水、消毒以及空调加湿等使用。航站楼内部从北到南分成3段,在每段的地下室设一座热力站(见图6)。每座站内均设有空调水分、集水器,冬季空调温水循环泵及换热器。夏季由制冷站供应的空调冷水经每个站内的分水器进入空调器系统,冷水的循环和定压是由制冷站完成的;冬季空调温水在每段都独立循环,空调温水经站内循环泵送入换热器,完成循环加热后再供应给空调器(见图7)。
4 排烟设计
新航站楼建筑面积虽大,但它地上只有3层、地下1层,在设计中未把它当作高层建筑对待,防排烟的设计只在几处关键部位采取下列措施。
①地下室有4条安全通道及一条南北向的汽车道,设有4根Φ1 500 mm的排烟竖管及4台5万m3/h的排烟风机,排烟至屋顶。
②地下食街设有8根Φ700 mm的
