從某生態(tài)餐廳空調設計談規(guī)范的因循與突破

柏林芊

(北京中元工程設計顧問有限公司，北京 100000)

0 引言

生態(tài)餐廳以人們擺脫城市喧囂、回歸大自然的美好愿望為出發(fā)點，將餐廳建在溫室中，并結合溫室工程，園林景觀設計、種植技術，營造出一種優(yōu)美的就餐景觀環(huán)境。

生態(tài)餐廳外觀通常以通透的玻璃幕墻為主材料，采用陽光溫室的設計方式，室內利用現(xiàn)代采暖通風空調系統(tǒng)使室溫與空氣濕度調節(jié)到使人體感到最佳的舒適度。

1 建筑概況

本次設計的生態(tài)餐廳位于天津市靜海縣團泊現(xiàn)代農業(yè)示范園區(qū)內，園區(qū)打造以設施農業(yè)為特色，農業(yè)、旅游業(yè)并向發(fā)展的休閑農業(yè)綜合性園區(qū)。主要建設項目包括:蔬菜種植溫室、生態(tài)餐廳、動物園、服務中心、兒童游樂場、垂釣中心和光合谷溫泉酒店等。生態(tài)餐廳以其獨特的外觀屋頂造型吸引了無數(shù)游人來參觀就餐，就是這奇特的屋頂造型給空調專業(yè)設計帶來難言的煩惱。建筑概況見表1。

表1 某生態(tài)餐廳建筑概況表

2 設計參數(shù)

室外設計參數(shù)見暖通規(guī)范天津氣象參數(shù);室內設計參數(shù)如表2 所示。

表2 室內設計參數(shù)表

3 室內供暖通風與空調系統(tǒng)設計

空調的冷熱源采用風冷熱泵冷熱水機組，冷熱源機組設在室外，不在本次設計范圍內。風冷熱泵冷熱水機組冷凍水供回水設計溫度為7 ℃～12 ℃;供暖水供回水設計溫度為45 ℃～40 ℃，生態(tài)餐廳全部采用空調，空調系統(tǒng)采用風機盤管加新風系統(tǒng)。空調水系統(tǒng)為一次泵兩管制變流量系統(tǒng)。接待大廳、宴會大廳、靠外墻的散座設置了地板輻射供暖系統(tǒng)，地板供暖熱水接自空調熱水管。生態(tài)餐廳靠外墻周邊設置了散熱器供暖系統(tǒng)，散熱器供暖熱水也接自空調熱水管。風機盤管冬季停用。空調采暖負荷統(tǒng)計表見表3。

表3 空調采暖負荷統(tǒng)計表

4 生態(tài)餐廳暖通設計中的問題及解決方法

1)生態(tài)餐廳暖通設計是否要遵守GB 50189—2005 公共建筑節(jié)能設計標準和DB 29—153—2005 天津市公共建筑節(jié)能設計標準。

生態(tài)餐廳位于農業(yè)生態(tài)觀光園區(qū)內，建筑專業(yè)為了追求建筑外形的新、奇、特、吸引人的眼球，將該單層建筑的屋頂設計得十分怪異，整個建筑物的屋頂由幾個三角形屋架和半圓形屋架相互貫穿，并摻雜了數(shù)個平屋面和數(shù)個老虎窗，幾乎很難算出準確的屋面面積和建筑物的體積，但可以肯定屋頂傳熱面積大大超過傳統(tǒng)的坡屋面，建筑物的體形系數(shù)是否超標難以斷定，同時大量的異形屋面還無法安裝內部活動遮陽布簾，造成夏季空調負荷大大增加。該生態(tài)餐廳同時又是全玻璃植物溫室，明顯違反《公共建筑節(jié)能設計標準》4.2.4 條:“建筑每個朝向的窗(包括透明幕墻)墻面積比均不應大于0.70”和4.2.6 條:“屋頂透明部分的面積不應大于屋頂總面積的20%”。通過分析，我們認為:本生態(tài)餐廳建設在農用土地上，是農業(yè)觀光休閑公園的一部分，屬于農業(yè)溫室大棚性質，應首先滿足植物生長的需要，不可以完全符合《公共建筑節(jié)能設計標準》。我們只是對生態(tài)餐廳的外圍護結構傳熱系數(shù)做了適度節(jié)能要求(見表4)。要想使該生態(tài)餐廳的空調設計完全符合《公共建筑節(jié)能設計標準》幾乎是不可能的，除非要建筑專業(yè)放棄這標新立異的屋頂設計，并增加不透光的屋頂面積和墻面面積，這顯然是違背建設單位希望特立獨行、獨豎一幟的建設初衷的。

表4 生態(tài)餐廳傳熱系數(shù)設計取值

2)本次設計的生態(tài)餐廳房頂高度為5.8 m～15.2 m 不等，平均高度在10.5 m，屬于高大建筑空間，根據(jù)以往的工程實踐經(jīng)驗，冬季采用空氣調節(jié)系統(tǒng)供暖時，由于熱空氣比冷空氣密度小，熱空氣往往浮在高大空間的上部沉不下去，造成室內上熱下冷，浪費了大量熱能而室內供暖效果卻不好。為了解決高大建筑空間空調供暖出現(xiàn)上熱下冷現(xiàn)象，依據(jù)GB 50189—2005 公共建筑節(jié)能設計標準第5.2.6 條:公共建筑內的高大空間，宜采用輻射供暖方式。根據(jù)建設單位使用方的作息方式，空調使用方式，決定采用下列方式可以達到最大限度地節(jié)約能源，即:冬季停止使用風機盤管空調供暖，高大空間的生態(tài)餐廳采用周邊散熱器值班供暖加房間走道和餐桌椅子部位地面采用低溫熱水地板輻射供暖的聯(lián)合供暖技術。這樣既節(jié)約了能源，又保證了人員活動區(qū)的使用溫度。但風機盤管空調系統(tǒng)、散熱器供暖系統(tǒng)、地板輻射供暖系統(tǒng)三套系統(tǒng)同時出現(xiàn)，造成室內管道太多，布置困難，可否把三套管道系統(tǒng)混合接在一套管道系統(tǒng)中。

生態(tài)餐廳整體采用鋼結構，為了大空間的使用要求，結構專業(yè)去除了許多柱子，有些部位16 m 跨，還有些部位24 m 跨中間都沒有一根柱子，柱子與柱子之間也沒有水平方向的連梁，造成設備管道布置困難;而在地面上，生態(tài)餐廳有機結合園林四大要素，充分表現(xiàn)出山石、水系、亭閣、綠地之間的微妙變化。其室內景觀、林木、山水造成其地面是斷續(xù)和高低錯落的，供暖管道主干管在地下布置也是不現(xiàn)實的。

GB 50019—2003 采暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范第4.8.2 條和GB 50736—2012 民用建筑供暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范第5.9.2 條均規(guī)定:散熱器采暖系統(tǒng)的供水和回水管道應在熱力系統(tǒng)入口處與下列系統(tǒng)分開設置:a.通風與空氣調節(jié)系統(tǒng);b.地面輻射供暖系統(tǒng)。那么本次設計的生態(tài)餐廳可否突破該條規(guī)范的約束。

經(jīng)過對規(guī)范條文的解析，作者認為是可以突破這條規(guī)范約束的。因為GB 50019—2003 和GB 50736—2012 規(guī)范的第1.0.2 條同時也規(guī)定:

“本規(guī)范適用于新建、擴建和改建的民用和工業(yè)建筑的采暖、通風與空氣調節(jié)設計。本規(guī)范不適用于有特殊用途、特殊凈化與防護要求的建筑物、潔凈廠房以及臨時性建筑物的設計。”生態(tài)餐廳可以視為有特殊用途(種植溫室)的建筑物，可以不遵守這條暖通規(guī)范。同時筆者分析設立這條不同系統(tǒng)管道要分開設置的規(guī)定是基于下列原因:

a.不同系統(tǒng)的熱媒參數(shù)、阻力特性、使用條件、使用時間等方面不是完全一致的，需要分開設置;

b.不同系統(tǒng)供熱量需要單獨計量時，也需要分開設置。

我們認為:生態(tài)餐廳避開了風機盤管空調系統(tǒng)與采暖系統(tǒng)同時使用，按照空調制冷量和空調冷水計算溫度差選擇供回水干管，當該管道用于供暖時，干管管徑明顯偏大，更有利于采暖系統(tǒng)的水力平衡，再加上采暖各分支立管增加水力平衡閥，所以不會出現(xiàn)水力不平衡的情況。同時由于三套采暖空調系統(tǒng)屬于同一使用單位，也不存在需要分別計量的情況，所以，生態(tài)餐廳的三套采暖空調系統(tǒng)完全可以接同一管道系統(tǒng)上，不會出現(xiàn)使用問題。經(jīng)過兩年的實際運行，使用單位反映:采暖系統(tǒng)運行很穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)水力不平衡或熱力不平衡的現(xiàn)象。實踐證明我們的暖通設計是成功的，同時節(jié)省了采暖干管系統(tǒng)，使得暖通空調管道系統(tǒng)大大簡化，方便了施工，節(jié)省了造價，取得了良好的經(jīng)濟效益，受到了建設單位的好評。

3)生態(tài)餐廳的防排煙問題。

生態(tài)餐廳屬于高度不超過24 m(屋頂最高處15.2 m，最低處5.8 m，平均高度10.5 m)的單層公共建筑，室內為大空間，建筑面積遠大于300 m2，適用GB 50016—2006 建筑設計防火規(guī)范(下面簡稱為《建規(guī)》)。

《建規(guī)》第9.1.3 條規(guī)定:下列場所應設置排煙設施:公共建筑中經(jīng)常有人停留或可燃物較多，且建筑面積大于300 m2的地上房間;長度大于20.0 m 的內走道;中庭;其他建筑中長度大于40.0 m 的疏散走道。

《建規(guī)》第9.1.3 條規(guī)定:建筑中的排煙可采用機械排煙方式或可開啟外窗的自然排煙方式。生態(tài)餐廳屬于室內經(jīng)常有人停留且可燃物較多，建筑面積遠大于300 m2，疏散走道長度也遠大于40 m，依據(jù)《建規(guī)》必須有排煙設施。

生態(tài)餐廳的防排煙問題主要有以下兩個:

第一，生態(tài)餐廳采用自然排煙還是機械排煙。

生態(tài)餐廳采用大面積玻璃幕墻，外墻上開窗不易，且影響外立面效果，墻邊可能有植物，影響人在火災時開窗排煙，所以不考慮墻面開窗自然排煙;玻璃房頂上開窗容易出現(xiàn)漏水問題，且需要排煙的房間可開啟外窗面積不應小于房間面積的2%，按生態(tài)餐廳建筑面積5 200 m2計算，需要開窗5 200×2%=104 m2，開天窗數(shù)量太多，需要的電動開窗執(zhí)行機構太多，造價不菲，且仍屬于自然排煙，不如機械排煙可靠。生態(tài)餐廳建筑屋頂造型中有老虎窗，且分布位置滿足防煙分區(qū)內的排煙口距最遠點的水平距離不應超過30 m 的要求，可以滿足吊裝排煙風機的要求且不會影響建筑屋面造型，故采用機械排煙成為首選。生態(tài)餐廳夏季空調也需要定時排除積聚在屋頂下面的熱空氣，從而可大大減少夏季空調冷負荷。

綜合考慮上述幾個原因，生態(tài)餐廳決定采用機械排煙方式，使用8 臺消防排煙雙速風機平時排風兼火災時排煙，風機吊裝在房頂老虎窗內，該老虎窗玻璃改為出風防雨百葉。

第二，生態(tài)餐廳的機械排煙量按房間面積算還是按中庭體積算。

《建規(guī)》第9.4.5 條規(guī)定:室內凈高大于6.0 m 且不劃分防煙分區(qū)的空間，機械排煙系統(tǒng)的排煙量按建筑每平方米60 m3/h計算;建筑體積大于17 000 m3的中庭的排煙量按換氣次數(shù)4 次/h 計算。生態(tài)餐廳建筑面積約5 200 m2，建筑體積按平均高度10.5 m 計算為54 600 m3。按建筑面積算出的機械排煙系統(tǒng)的總排煙量為60×5 200=312 000 m3/h，若把整個生態(tài)餐廳視為一個大中庭，則按建筑體積算出的機械排煙系統(tǒng)的總排煙量為54 600×4=218 400 m3/h。兩種算法得到的排煙量有較大差距。

考慮到生態(tài)餐廳中山水和草木占用了較大空間，人員平均密度較小，同時考慮到雙速排煙風機高速排煙量與低速排風量的比例關系，作者不希望平時排風量過大會增加空調冷負荷。最終采取了折衷方案(312 000 +218 400)/2=265 200 m3/h。生態(tài)餐廳共采用8 臺雙速排煙風機，每臺高速排煙量37 506 m3/h，平時低速排風量24 860 m3/h。

5 結語

設計規(guī)范是專家學者設計實踐經(jīng)驗教訓的概括性總結，是設計工作的行動指南，為我們的設計工作避免走彎路，重蹈別人的覆轍，劃下了安全合理的大框架，具有普遍性或共性的特點。但具體到某一設計項目上，由于實際項目千差萬別，就會出現(xiàn)設計規(guī)范與具體項目不相適宜的現(xiàn)象，這里就會出現(xiàn)個別規(guī)范條目需要突破的現(xiàn)象。設計規(guī)范在一定階段是相對穩(wěn)定不變的，但隨著時間的流逝，社會生產力的發(fā)展和科學技術的進步，設計規(guī)范又是不斷發(fā)展變化的，設計規(guī)范的不斷修訂、改版就體現(xiàn)了這一特點。設計工作者若是墨守成規(guī)，固步自封，又何來科學技術的不斷創(chuàng)新。

本文就天津某生態(tài)餐廳在空調設計中遇到的一系列問題及其破解的方法作了合乎情理的解說，對設計規(guī)范的因循與突破做了一次大膽的嘗試。歡迎各位同行有不同觀點者踴躍評說、不吝指正。

［1］GB 50019—2003，采暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范［S］.

［2］GB 50189—2005，公共建筑節(jié)能設計標準［S］.

［3］GB 50016—2006，建筑設計防火規(guī)范［S］.

［4］GB 50736—2012，民用建筑供暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范［S］.