民航空中交通管制塔臺(tái)主要功能層暖通空調(diào)設(shè)計(jì)要點(diǎn)探討

廖嘉文，朱文學(xué)

（1.中國(guó)民用航空中南地區(qū)空中交通管理局，廣州，510403；2.廣州中南民航工程咨詢監(jiān)理有限公司，廣州，510403）

1 前言

民航空中交通管制業(yè)務(wù)用房是運(yùn)輸機(jī)場(chǎng)關(guān)鍵的配套工程，尤其是塔臺(tái)、管制樓及航管樓等空管用房在機(jī)場(chǎng)正常運(yùn)營(yíng)中有不可替代作用。在實(shí)際正常運(yùn)作中各類空管用房對(duì)建筑室內(nèi)環(huán)境均有嚴(yán)格要求，暖通空調(diào)設(shè)計(jì)的優(yōu)劣直接關(guān)系到空管系統(tǒng)運(yùn)作安全乃至機(jī)場(chǎng)運(yùn)行安全，同時(shí)也是空管工程建設(shè)中需要重點(diǎn)考慮問題之一。目前我國(guó)的民航技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)還沒有關(guān)于空管用房的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，本文以武漢天河機(jī)場(chǎng)三期擴(kuò)建工程空管工程中新建塔臺(tái)為實(shí)例，以不同功能層的設(shè)計(jì)原則及用戶需求為指引，參考國(guó)內(nèi)暖通空調(diào)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)暖通空調(diào)設(shè)計(jì)要點(diǎn)及注意事項(xiàng)進(jìn)行論述。

2 項(xiàng)目背景

圖1 天河機(jī)場(chǎng)三期擴(kuò)建工程空管工程新建塔臺(tái)效果圖

武漢天河機(jī)場(chǎng)新建塔臺(tái) （效果圖見圖1）是天河機(jī)場(chǎng)三期擴(kuò)建工程的空中交通管理配套建筑，該塔臺(tái)所在地塊總占地面積20畝，塔臺(tái) （含附樓）屬于特殊筒體結(jié)構(gòu)建筑，總建筑面積3679平方米，塔體總高度114.95米 （國(guó)內(nèi)第一高，全球第二高）。該塔臺(tái)于2014年11月開工，2016年7月竣工并通過行業(yè)驗(yàn)收。塔臺(tái)作為指揮飛機(jī)進(jìn)離場(chǎng)的功能建筑，在機(jī)場(chǎng)正常運(yùn)營(yíng)中發(fā)揮著不可替代作用，因此對(duì)室內(nèi)空調(diào)設(shè)計(jì)有著較高要求。

3 設(shè)計(jì)原則及用戶需求

武漢天河機(jī)場(chǎng)新建塔臺(tái)頂部各層分布見圖2。

塔臺(tái)頂部各層根據(jù)使用功能可分為兩類：

一類為室內(nèi)無工藝設(shè)備或只有較少工藝設(shè)備、長(zhǎng)時(shí)間有工作人員停留的功能層，如管制指揮層、管制員休息層、氣象觀測(cè)層及辦公層等，該類功能層 （下簡(jiǎn)稱 “舒適性空調(diào)層”）對(duì)舒適性空調(diào)要求高，因此應(yīng)根據(jù) 《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》 （GB50736－2012）［1］等規(guī)范結(jié)合室內(nèi)人員座位布置進(jìn)行設(shè)計(jì)；

另一類為室內(nèi)有較多工藝設(shè)備、工作人員平時(shí)只作短時(shí)間停留的功能層，如設(shè)備外廊層、通訊設(shè)備層及設(shè)備機(jī)房層等，該類功能層 （下簡(jiǎn)稱 “功能性空調(diào)層”）對(duì)室內(nèi)人員體感舒適性要求不高，但強(qiáng)調(diào)針對(duì)工藝設(shè)備的功能性空調(diào)要求，因此應(yīng)著重按照 《電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50174－2008）［2］等規(guī)范結(jié)合室內(nèi)工藝設(shè)備布置進(jìn)行設(shè)計(jì)。

4 設(shè)計(jì)要點(diǎn)及注意事項(xiàng)

4.1 冷熱源方案

該塔臺(tái)各功能層夏季空調(diào)冷負(fù)荷為空氣調(diào)節(jié)區(qū)各項(xiàng)逐時(shí)冷負(fù)荷綜合最大值 （含新風(fēng)負(fù)荷及各項(xiàng)有關(guān)附加冷負(fù)荷），冬季空調(diào)熱負(fù)荷為按所服務(wù)區(qū)域熱負(fù)荷的累計(jì)值確定，通過專業(yè)軟件計(jì)算可得冷負(fù)荷值為163kW，熱負(fù)荷值為114kW。

根據(jù)塔臺(tái)各功能層分布及冷熱負(fù)荷值，除設(shè)備外廊層外，原設(shè)計(jì)選用4臺(tái)風(fēng)冷冷暖型變制冷劑流量多聯(lián)空調(diào)設(shè)備，空調(diào)室外機(jī)作為系統(tǒng)冷熱源（空調(diào)室外機(jī)設(shè)置在設(shè)備外廊層室外屋面），夏季供冷，冬季采暖。設(shè)備外廊層使用分體空調(diào)進(jìn)行制冷。

圖2 武漢天河機(jī)場(chǎng)新建塔臺(tái)頂部各層分布圖

表1 室內(nèi)空調(diào)設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)

值得注意的是，在原設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，空調(diào)室外機(jī)可根據(jù)功能層的類型、室內(nèi)建筑環(huán)境控制的重要程度及冷熱源備份需求進(jìn)行更合理分配，原冷熱源方案設(shè)計(jì)優(yōu)化方案見表3。

表2 原設(shè)計(jì)選用冷熱源空調(diào)設(shè)備室外機(jī)性能參數(shù)表

表3 優(yōu)化設(shè)計(jì)后選用冷熱源空調(diào)設(shè)備室外機(jī)性能參數(shù)表

從優(yōu)化方案中可見，管制指揮層冷熱源設(shè)備分成兩組，一組與其他舒適型空調(diào)層共用，另一組單獨(dú)為管制指揮層服務(wù)。而對(duì)于功能性空調(diào)層，考慮到空管工藝設(shè)備重要性，優(yōu)化方案使用 “2＋1”備份方式，使用3套互為備份的多聯(lián)機(jī)空調(diào)設(shè)備同時(shí)對(duì)各層實(shí)施長(zhǎng)年供冷。優(yōu)化后方案雖然空調(diào)室外機(jī)總匹數(shù)增加導(dǎo)致投資有所增加，但對(duì)于塔臺(tái)的安全運(yùn)行是必要的、合理的。

4.2 空調(diào)室內(nèi)機(jī)及氣流組織方案

舒適性空調(diào)層內(nèi)選用內(nèi)嵌式四向送風(fēng)、雙向送風(fēng)或單向送風(fēng)天花機(jī)，夏季供冷，冬季供熱，氣流組織為上送上回 （見圖3）。由于吊頂安裝的空調(diào)室內(nèi)機(jī)在夏天制冷工況下存在凝水滴水風(fēng)險(xiǎn)，故空調(diào)室內(nèi)機(jī)布置應(yīng)注意與席位工作臺(tái)位置錯(cuò)開。

值得注意的是，若按照上述冷熱源優(yōu)化設(shè)計(jì)后方案執(zhí)行，如圖4所示，管制指揮層藍(lán)色和綠色空調(diào)室內(nèi)機(jī)應(yīng)分別由不同室外機(jī)供冷，當(dāng)其中一個(gè)系統(tǒng)出故障或進(jìn)行檢修時(shí)仍能保證室內(nèi)供冷。另外，根據(jù)實(shí)際使用情況，冬天嚴(yán)寒天氣下單靠多聯(lián)機(jī)設(shè)備制暖工況未能完全滿足靜止工作狀態(tài)下管制員的熱舒適度［3］，熱感覺普遍出現(xiàn)“稍不舒適”及 “不舒適”的表述，因此在諸如本工程地區(qū)的夏熱冬冷地區(qū)，設(shè)計(jì)應(yīng)選用帶電輔熱空調(diào)室內(nèi)機(jī)，或在工作席位旁預(yù)留電暖設(shè)備用的配電插座。

功能性空調(diào)層制冷對(duì)象主要為空管工藝設(shè)備而非人，故顯熱為空管工藝設(shè)備主要發(fā)熱量，因此功能性空調(diào)層最理想制冷手段應(yīng)為直膨式機(jī)房精密空調(diào)系統(tǒng)，但由于精密空調(diào)室內(nèi)機(jī)體積較大，而塔臺(tái)功能性空調(diào)層有建筑面積限制，因此仍選擇使用風(fēng)冷變制冷劑流量多聯(lián)空調(diào)系統(tǒng)。為盡量降低功能性空調(diào)層室內(nèi)溫濕度波動(dòng)，室內(nèi)房間圍蔽盡量封閉（不設(shè)外開窗），以減小室外熱環(huán)境對(duì)室內(nèi)擾動(dòng)。為規(guī)避制冷工況下存在凝水滴水風(fēng)險(xiǎn)，功能性空調(diào)層內(nèi)優(yōu)先選用落地式室內(nèi)機(jī)，按 “2＋1”冗余備份，長(zhǎng)年制冷，氣流組織為下送下回。

圖3 舒適性空調(diào)層空調(diào)氣流組織

圖4 管制指揮層空調(diào)室內(nèi)機(jī)布置平面圖

4.3 新風(fēng)系統(tǒng)方案

由于塔臺(tái)為全年24小時(shí)工作場(chǎng)所，室內(nèi)空氣質(zhì)量將直接影響工作質(zhì)量，因此有效的新風(fēng)對(duì)舒適性空調(diào)層顯得極為重要。根據(jù)暖通設(shè)計(jì)規(guī)范及室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求［4］，每人每小時(shí)新風(fēng)量為30立方米，而對(duì)于管制指揮層應(yīng)將標(biāo)準(zhǔn)適當(dāng)提高，本工程以50立方米每人每小時(shí)計(jì)算風(fēng)機(jī)風(fēng)量。管制指揮層原新風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)為1套新風(fēng)換氣機(jī)，后為保證新風(fēng)換氣機(jī)檢修期間室內(nèi)新風(fēng)送風(fēng)，經(jīng)使用方考慮，利用屋面送、排風(fēng)管增加離心送風(fēng)機(jī)及排風(fēng)機(jī)各1套，平面布置圖見圖5。由于管制指揮層內(nèi)無可開啟外窗，應(yīng)使用方要求，在塔臺(tái)幕墻深化設(shè)計(jì)階段，增加一連通室內(nèi)外的自然通風(fēng)風(fēng)道。

值得注意的是，本管制指揮層新風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)仍有兩點(diǎn)可改進(jìn)：其一為防止來自電梯井道及設(shè)備外廊層等污濁空氣流入該層，新風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)令室內(nèi)保持正壓，故送風(fēng)量設(shè)計(jì)應(yīng)大于排風(fēng)量；其二為新風(fēng)送風(fēng)應(yīng)有預(yù)冷 （熱）手段，以防止因室內(nèi)外空氣狀態(tài)差異造成空調(diào)室內(nèi)機(jī)風(fēng)口結(jié)露滴水。

另外，管制員休息層、氣象觀測(cè)層及辦公層內(nèi)均設(shè)計(jì)有獨(dú)立預(yù)冷新風(fēng)設(shè)備，設(shè)備外廊層、通訊設(shè)備層、設(shè)備機(jī)房層內(nèi)未考慮新風(fēng)。

4.4 通風(fēng)系統(tǒng)方案

由于該塔臺(tái)功能性空調(diào)層內(nèi)有較多工藝設(shè)備，消防專業(yè)對(duì)室內(nèi)均設(shè)計(jì)管網(wǎng)氣體消防系統(tǒng)，而房間室內(nèi)相應(yīng)設(shè)計(jì)災(zāi)后排風(fēng)系統(tǒng)，該排風(fēng)系統(tǒng)平時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài) （總風(fēng)管電動(dòng)風(fēng)閥常閉），當(dāng)氣體消防滅火系統(tǒng)噴氣后排風(fēng)機(jī)啟動(dòng)并連鎖開啟風(fēng)閥排風(fēng)。

4.5 集中控制器的應(yīng)用

圖5 管制指揮層新風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備平面布置圖

該塔臺(tái)空調(diào)系統(tǒng)主要采用變制冷劑流量多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)，而舒適性空調(diào)層與功能性空調(diào)層使用工況存在季節(jié)性差異，集中控制器能統(tǒng)一控制空調(diào)室外機(jī)運(yùn)行工況，設(shè)置空調(diào)室內(nèi)機(jī)運(yùn)行模式、風(fēng)量、風(fēng)向及溫度，令塔臺(tái)內(nèi)空管業(yè)務(wù)用房更合理、規(guī)范使用空調(diào)。一般來說，若單針對(duì)塔臺(tái)來說，一個(gè)小型集中控制器已經(jīng)能滿足需要，若將整個(gè)小區(qū)納入集中控制范圍，可設(shè)計(jì)按中型設(shè)備選型，具體選型需視廠家技術(shù)參數(shù)而定。集中控制器的信號(hào)線敷設(shè)應(yīng)注意在土建施工階段實(shí)施，控制面板宜設(shè)置在物業(yè)管理值班室。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)民航事業(yè)的飛速發(fā)展，民用機(jī)場(chǎng)改擴(kuò)建工程配套的一座座新建塔臺(tái)如雨后春筍般拔地而起。從2012年頒布 《國(guó)務(wù)院關(guān)于促進(jìn)民航業(yè)發(fā)展的若干意見》頒布以來，中南地區(qū)先后已有長(zhǎng)沙、鄭州、武漢、南寧四個(gè)省會(huì)城市機(jī)場(chǎng)的四座新建塔臺(tái)建成。面對(duì)當(dāng)今民航工程建設(shè)勢(shì)頭，以工程實(shí)例及其使用情況總結(jié)、分析設(shè)計(jì)要點(diǎn)及注意事項(xiàng)顯得尤為重要，希望本文對(duì)今后塔臺(tái)暖通設(shè)計(jì)有指導(dǎo)作用。