某機場航站樓大空間空調系統設計

陳 鵬

(中交機場勘察設計院有限公司，廣東 廣州 510230)

0 引言

黨中央提出“一帶一路”的合作倡議，其中交通基礎設施是基礎，中國民航建設迎來了高速發展時期。2017年7月7日，民航局國際合作服務中心和走出去智庫共同編撰的《“一帶一路”沿線主要國家民用航空業發展情況分析報告》指出，截至目前，國內沿線省份新建機場33個，完成樞紐機場改擴建項目55個，下一步也在進一步推進直接服務于“一帶一路”民航大中型機場建設，初步統計總投資達1 636億元。

機場的建設離不開暖通空調設計，特別是航站樓。而航站樓中絕大部分區域為高大空間，如值機大廳、候機廳、行李提取大廳、行李分揀區等，部分區域同時也是客流量大、人員密集的場所。所以，這些區域的空調系統設計尤為重要。

1 工程概況

該機場定位為國內“支線機場”、廣州機場的備降場。機場本期用地3 279畝，飛行區等級為4C，新建航站樓12 700 m2，地上2層，建筑高度為24 m。其中首層為貴賓區、值機大廳、遠機位候機廳、出發安檢、出港行李分揀、行李提取大廳等，2層為CIP休息室、旅客候機大廳、旅客到達區、商店等。主要功能區域面積及層高如圖1所示。

2 空調風系統設計

根據GB 50736—2012民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范相關要求，本次設計采用的末端形式為：裝修后凈高不大于5.0 m的區域，如貴賓區、商店區、CIP休息區等，采用風機盤管+獨立新風系統；普通層高區域，如遠機位候機廳和行李提取大廳，采用噴口側送方式；高大空間區域，如旅客候機大廳和值機大廳，采用噴口側送分層空調方式；而對于機械化行李分揀區，人員密度很小，設置排風機，通過負壓從值機大廳引入溫度較低的室內空氣，起到了一定的降溫效果，同時對維持值機大廳一定正壓有作用。

一次回風噴口送風系統采用同側上送下回方式，以值機大廳為例，氣流組織如圖2所示。

如圖2所示，值機大廳為高大空間，采用分層空調，送風噴口設置于首層夾層內，噴口中心標高為5.5 m，回風百葉設置于同側標高1.3 m處，人員處于射流回風區，人員工作區設定為2 m；上部區域利用電動排煙窗正壓排風，降低該區域上部空間溫度，有效降低冷負荷。

3 噴口射流送風計算

本節以值機大廳為例，進行噴口射流送風計算，相應的確定噴口的數量和大小。

值機大廳冬夏季設計溫度為22 ℃/26 ℃，相對濕度為35%/55%，通過負荷計算軟件得到空調熱冷負荷分別為231 kW/582 kW，冬夏季設計送風溫差為11 ℃/8 ℃。結合多個廠家樣本，確定采用4排管空氣處理機組，冬夏季總風量為62 000 m3/h/100 000 m3/h。考慮到漏風等影響，選型采用3臺冬夏季送風量為35 000 m3/h/21 500 m3/h的組合式空氣處理機組，其中風機變頻范圍為60%～100%，機組分別設置于2層兩端機房和首層中間機房。

計算過程采用試算法求解，初步假定噴口直徑為300 mm。噴口送風計算公式如下：

(1)

(2)

(3)

vp=0.5vx

(4)

當β=0且送冷風時，有：

(5)

當β角向下且送熱風時，有：

(6)

其中，y為射流軸心偏離水平軸的距離，取值為5.5-2=3.5 m；d0為噴口直徑，取300 mm；x為射流射程，取17 m;ɑ為紊流系數，取0.07；β為噴口傾角。

夏季設計工況為：t0x=18 ℃，tnx=26 ℃，Tnx=299 K，得Arx=0.001 53，v0x=7.17 m/s，vxx=0.837 m/s，vpx=0.42 m/s，射流末端平均速度滿足要求。相應的確定噴口個數為n=105 000/(0.25×3.14×0.32v0x)=57.5個，考慮到三臺機組平均分配，噴口數量設計為57個。

冬季設計工況為：假設噴口傾角β=15°，t0d=33 ℃，tnd=22 ℃，Tnd=295 K，得Ard=0.000 43，v0d=15.3 m/s。顯然速度偏大，再次假設β=27°，得Ard=0.001 62，v0d=8.23 m/s，vxd=96 m/s，vpd=0.48 m/s，射流末端平均速度滿足要求。相應的確定噴口個數為n=64 500/(0.25×3.14×0.32v0d)=30.8個，考慮到3臺機組平均分配，噴口數量設計為30個。

按照實際的噴口數量可以得到冬夏季實際送風v0，vx和vp分別為8.45 m/s/7.24 m/s，0.99 m/s/0.85 m/s，0.49 m/s/0.42 m/s，射流末端平均速度均滿足要求。同時根據計算結果布置風管和噴口，如圖3所示。

布置風口57個，配合裝飾和等間距要求，設置8個裝飾風口。而冬季工況較夏季工況少27個風口，此時要求通過電動調節閥關閉，同時調整噴口傾角為27°。

4 結語

實踐證明高大空間采用分層空調具有一定的節能效果，本文以航站樓內的值機大廳設計為例，空調末端采用噴口送風上送下回一次回風系統。

1)通過理論計算得到冬夏季所需噴口(直徑為300 mm)數量分別為57個和30個以及冬季噴口傾角為27°，以便冬夏季空調末端的切換與調節，不至于風量過大和氣流組織達不到設計要求等現象。

2)查看許多廠家樣本，空氣處理機組的熱量值均大于冷量值，這與我國絕大部分地區的冷熱負荷需要不符。僅通過水量調節而不改變末端風量，不能成為最節能的方式。此次設計采用的空氣處理機組具有變頻調節能力，在冬季低風速下運行，能夠滿足大空間氣流組織要求，減小了風機電量的消耗。