展館建筑地板送風空調設計

黃箐 劉輝 楊杰

1 華藍設計（集團）有限公司

2 南寧市勘察測繪地理信息院

0 引言

展館多用于展示文化、技術成果，能促進思想交流，最終帶動產業發展。展館建筑由于建筑體積容量大、使用時間集中等特點將形成巨大的建筑能耗和用電高峰負荷[1]。地板送風（UFAD）系統是指利用地板靜壓箱及地板送風口，將處理后的空氣送到人員活動區（高度約1.8 m 左右）的一種送風方式。設置地板送風系統的房間會產生垂直溫度梯度，繼而出現熱力分層，在分層高度以上的對流熱源將會上升，此時配合吊頂處排風，可將部分熱量從高處被排走，不進入分層面以下的區域，從而減小消除人員活動區負荷所需的風量。

由于展館建筑多為高大建筑，主要人員活動區又在下部，其空調負荷的峰谷值較大，該系統用于空調送風時，既可使冷量第一時間送達人員活動區，又可達到削峰的效果。此外，展館建筑多對吊頂造型有要求，地板送風系統可減少其對吊頂的局限性。本文結合某展館建筑空調系統設計，介紹了地板送風系統用于展館建筑的設計思路。

1 工程概況

本工程為展覽建筑，位于廣西壯族自治區防城港東興市，地上一層，主要包含4 個展示廳，1 個接待室及若干房間組成的辦公區。地下一層，主要為設備用房。該項目總建筑面積4039.84 m2，建筑高度9.55 m。各功能房間平面多為不規則多邊體，屋面造型由不同斜度的斜屋面及連接的平屋面組成。展館效果圖及剖面圖如圖1、圖2 所示。

圖1 展館效果圖

圖2 展館剖面圖

2 設計參數及空調負荷計算

2.1 室內外設計參數

本工程的室內外設計參數見表1 和表2。

表1 室外空氣計算參數

表2 空調室內主要設計參數

2.2 空調負荷計算

由于地板送風空調系統的熱力分層特點，可將空調房間得熱量分配到人員活動區與非人員活動區。設計師需要根據自己對負荷和房間的理解來合理的進行分配，如果過于保守，將過多的負荷分配給人員活動區，將會使送風量超過實際需要量[2]。由于展廳較高，可將燈具散發的對流熱量部分及展廳上部的外墻外窗的部分對流熱量分配給非人員活動區。地板送風空調系統只需要處理位于人體活動區域的熱量[3]。最終計算出本項目空調系統夏季逐項逐時計算最大冷負荷為725.2 kW，單位面積冷指標為179.5 W/m2，冬季計算熱負荷為174.7 kW，單位面積熱指標為43.2 W/m2。

3 空調系統設計

3.1 空調冷熱源

本項目位于夏熱冬暖地區，且展館展品不需高精度的恒溫恒濕環境，僅夏季供冷，冬季不供暖。為減少室內機房占地面積，本工程選用1 臺制冷量為730 kW一體化水冷式冷水機組，冷媒為R134a，集成了冷水機組，冷卻塔，冷凍（卻）水泵及相關水處理設備及閥門管件，不用額外考慮冷凍機房。一體化冷水機組設置在建筑物遠離展覽人流的偏僻處的綠化帶內，且設置隔音擋板，減少主機設備噪音對周邊的影響。機組外殼噴涂綠色，與綠化帶顏色協調一致，做到與整個環境的統一。

3.2 空調風系統設計

本項目各房間均采用地藏式風機盤管+新風的系統形式。地藏式風機盤管沿房間四周布置，主展廳還在中部展臺兩側布置地藏式風機盤管（見圖3）。室外新風經設在屋面新風機房內的新風處理機處理后通過風管沿新風豎井下到室內，再經地下土建管溝送達各功能房間。辦公室的新風接至地藏式風機盤管專用新風接口，直接送入室內（不與回風混合）。其他房間的新風均接至地板送風箱，直接送入室內。

各展廳均對應屋面處均設置一或兩臺雙速排風機，可根據實際使用情況對排風機進行高低速及臺數控制從而實現多工況通風換氣。同時各展廳的單坡屋頂山墻部分均設置可開啟電動百葉窗，過渡季根據實際使用情況開關電動百葉窗進行自然通風換氣。

由于地板送風系統送風溫度一般不低于16～18 ℃[4]，同時考慮到人體吹風感，送風速度不宜過高，地藏式風機盤管實際冷量會小于常規的風機盤管。又由于展廳功能需要，盤管需延墻邊或中央展臺邊布置，臺數受到限制，因此地藏式風機盤管所提供的冷量不足以承擔所有室內的冷負荷，需要新風系統承擔部分室內冷負荷。

3.3 空調水系統設計

空調冷水系統采用二管制閉式循環變流量一級泵系統（主機定流量）。水平總管異程式布置，各房間水平干管均采用同程式布置方式。各主要支路回水管及各房間水平回水干管上均設置靜態平衡閥。

夏季空調水系統設計供回水溫度分別為7 ℃和12 ℃，空調水系統膨脹水箱置于一層新風機房屋面，水系統工作壓力約為0.4 MPa。

4 空調監測及控制系統

一體化水冷式冷水機組自配完善的控制系統，包括冷量無級調節、自動保護、多臺壓縮機應能根據負荷逐臺啟動、壓縮機均衡運行等。可遠程啟停控制，可計量耗電量。

冷凍水供回水干管間設自身自力式壓差旁通閥，壓差設定值為最不利環路壓差，以便根據空調系統的負荷變化調節空調末端的冷水供水量。

新風處理機由供應商配套提供控制柜、動態平衡電動調節閥、溫度傳感器。通過調節冷凍水回水管上的動態平衡電動調節閥以控制送風溫度，在一層設置可啟停新風機的控制開關。地藏式風機盤管設帶三速開關溫控器（一個溫控器最多可成組控制4 臺地藏式風機盤管），由溫控三速開關控制冷凍水回水管上的電動二通閥開關以自動調節房間溫度。

在主要功能用房明顯位置設置帶溫度顯示的溫度測量儀表,測量最小分辨率為0.1 ℃，其準確度等級不應低于0.5 級。

5 土建管溝設計

土建管溝主要分為室外管溝和室內管溝。室外管溝主要設置接至一體化機組的冷凍水管，需綜合室外排水溝的要求，統一考慮室外土建管溝的埋深和做法。

地藏式風機盤管，新風管道及空調水管均設在室內的土建管溝內，根據安裝要求及結構情況合理設計土建管溝的尺寸。對于特殊房間采用局部架空地板的方式處理，有效地解決了不同房間的空調送風問題。由于管溝需同時放置新風管、地藏式風機盤管、空調水管等，各處位置所需空間不同，考慮到該系統安裝的復雜性，需要結合結構基礎的構造，兼顧經濟性要求設置土建管溝埋深，繪制管溝平面圖及各典型剖面，室內局部管溝剖面見圖4。

圖4 室內管溝局部剖面圖

6 結論

1）地板送風空調系統是一種適用于展館建筑的空調系統，可較快滿足人員活動區的冷負荷需求。

2）地板送風系統設計時需注意送風溫度一般不低于16～18 ℃，末端使用風機盤管時區別于常規風機盤管，可使用新風系統承擔室內部分冷負荷。

3）由于其設在地板內的特性，設計時需要與土建專業密切配合，根據安裝要求及結構情況合理設計土建管溝的尺寸。