烏蘭察布集寧機場航站樓暖通空調設計

袁建偉

民航機場規劃設計研究總院有限公司華北分公司

0 引言

烏蘭察布市位于我國內蒙古自治區中部，建筑熱工設計分區屬于嚴寒地區C 區。烏蘭察布集寧機場飛行區等級 4C，新建航站樓建筑面積 36000 m 2，為二層前列式布局，其中一層到達層（標高± 0.000 m）建筑面積約17000 萬m 2，二層出發層（標高 8.10 m）建筑面積約 16000 萬 m 2，夾層（標高 4.20m）建筑面積約3000 m 2，建筑高度35.5m，設計年旅客吞吐量 240 萬人次，高峰小時人數為1480 人，可滿足遠期2040 年旅客吞吐量。

圖1 烏蘭察布集寧機場鳥瞰圖

1 航站樓主要特點

本航站樓主要有以下特點：

1）二層出發層值機大廳，候機大廳及一層迎客大廳、遠機位候機廳等區域均為高大空間。

2）根據建筑造型，外圍護結構為輕型結構，透明圍護結構面積大。

3）大空間內有獨立的“ 房中房”，如貴賓廳、商業、安檢辦公、母嬰室、衛生間等。

4）烏蘭察布屬于旅游城市，旅客季節性強；支線機場受航班量和班次影響，人員密度波動性大；人員流動性強。

5）空調機房的布局受限，空調系統的輸送距離比較長。

6）航站樓建筑對人員舒適性要求較高，同時受建筑構造、建筑體型、工藝流程、人員密度等影響，航站樓內暖通空調能耗大于普通公共建筑，對建筑節能和暖通空調系統節能要求較高。

7）受限于民航工藝流程，航站樓內公共空間互通而連續，建筑防火分區超過規范最大值，需進行消防性能化分析。

8）航站樓內（尤其是貴賓、頭等艙等區域）裝飾要求高，應解決好通風問題。

2 設計思路

針對上述的航站樓特點，1～6 項均屬于建筑節能的范疇，如何在保證室內舒適度和空氣質量的前提下減少暖通空調能耗，是航站樓設計的一個首要任務。

1）針對航站樓內高大空間，空調系統采用分層空調的全空氣空調系統。

2）由于透明外圍護結構面積較大，設計采用低反射鍍膜夾膠鋼化雙層中空絕熱玻璃（15 mm+12 Amm+15 mm），可以提供高效率的保溫隔熱和隔聲的效果，同時在外區玻璃幕墻下設置嵌入式地板散熱器系統。

3）大空間里獨立的“ 房中房”空調系統分開設置，采用風機盤管加新風系統。

4）由于機場人員密度波動性大，開展同規模機場調研，并與計算出的數據做對比分析，得出較為準確的冷熱負荷及冬季濕負荷，作為設計的基礎數據。

3 暖通空調設計

3.1 室內設計參數

室內設計參數如表1[1]所示：

表1 室內設計參數表

3.2 供熱系統設計

航站樓總熱負荷為4050 kW，冬季供熱采用地板輻射采暖結合冬季空調的形式，外區幕墻下設置嵌入式散熱器系統（見圖 2），主要出入口外門設置熱水熱風幕系統。其中散熱器及熱水風幕采用鍋爐房提供的一次熱水，熱媒溫度為85/60 ℃。地板輻射采暖和冬季空調采用由設置在一層換熱機房內的板式換熱器置換的二次熱水，熱媒溫度為60/50 ℃。板式換熱器設置了氣候補償器，根據二次熱水的溫度調節一次熱水的流量（見圖3），鍋爐房采用一次泵變流量系統，散熱器支管均設置溫控閥。

圖2 地板嵌入式散熱器

圖3 板式換熱器氣候補償器原理圖

地板輻射采暖采用兩種溫控調節的方式，大空間區域采用分集水器支管設置溫控閥的方式（見圖 4），集中調節該分集水器的流量。貴賓、頭等艙等局部房間采用房間溫控器獨立控制分集水器上各支盤管的流量（見圖5）。

圖4 地板輻射采暖集中控制方式

圖5 地板輻射采暖分室控制方式

由于支線機場的航班量相對較小，機場使用時間機動性較大，嚴寒地區行李分揀處的熱水熱風幕由于提升門冷風侵入或滲透量較大而經常發生盤管凍裂，設計采用了自帶電伴熱的熱風幕，單臺耗電量僅增加約200 W，保證了熱水風幕系統的正常運行。

3.3 空調系統設計

3.3.1 冷源及水系統

冷源：航站樓夏季空調冷負荷為3702 kW，設計選用兩臺單體額定制冷量為 1850 kW 的離心式水冷冷水機組，置于一層制冷與換熱機房內，冷媒溫度為7/12 ℃。冷機側采用一次泵定流量系統，負荷側采用變流量系統，根據冷負荷的變化調節空調機組的電動調節閥或風機盤管的電動兩通閥的開度，供回總管間設置壓差控制器。

空調設備選擇：大空間采用分層空調的全空氣空調系統，便于集中控制。“房中房”采用兩管制風機盤管加新風的半集中式空調系統，便于分室控制。

其中全空氣空調系統由于管線較長，為了降低能耗，減少風量，夏季設計采用露點送風，保證末端風口不結露的情況下適當降低送風溫度，露點送風溫度為18 ℃。同時，由于管道長，風壓相對較大，設計考慮風系統溫升[2]后，根據空調調節處理過程計算冷負荷及空調負荷，并作為空調機組盤管選型的依據。

式中：Δt—空氣通過風機的溫升，℃ ；Pt— 通風機的全壓，P a；η1— 通風機的全壓效率；η2— 電動機的效率；η— 電機位置修正系數。

3.3.2 空調風系統及氣流組織

風系統：由于空調機房布局受限，空調系統的輸送距離較長，同時，考慮過渡季節的全新風的節能運行方式，空調風系統采用雙風機系統，送風機和回風機分別控制送風及回風管道阻力，同時，過渡季節關閉回風電動調節閥，實現全新風。考慮靠近貴賓室的空調機房噪聲問題，空調機房均設置吸聲及減震措施[3]，全空氣空調系統的集中送風管道采用低速送風的方式，主風道風速控制在6～8 m/s，風管采用吸聲材料制作。

新風系統采用新風熱回收技術，同時，新風口設置在空側處由于受機坪上飛機尾氣影響，新風機組入口設置靜電除塵裝置。

氣流組織：良好的氣流組織是空調末端系統運行正常的關鍵因素，氣流組織的設計原則：

1）高大空間優先采用分層空調的方式[4]，與全室空調相比，夏季可節省冷量30%左右[5]。

2）結合建筑布局及室內裝修要求，達到功能與美觀的統一。

利用大空間內設吊頂的值機柜臺、房中房頂部或羅盤箱設置球形噴口側向送風，同側下部回風（見圖6）。一層設吊頂區域利用散流器頂送風，單層百葉風口頂回風的方式。

圖6 噴口側送風

經運行調試，運行效果良好，設計回訪實測一組二層“房中房”噴口夏季送風溫度和送風風速見表2：

表2 夏季實測送風溫度及送風風速表

3.4 通風系統設計

自然通風：航站樓內人流密度大，流動性大，對室內空氣環境要求較高，同時由于大空間高度較高，室內垂直溫度梯度明顯，上部排風溫度高，采用通風消除室內余熱的“動力”高。二層大廳設置可開啟的電動天窗，在熱壓條件下，形成自然通風，過渡季節也有益于節能。

機械通風：衛生間、餐廳、弱電機房及貴賓室設置通風系統。

弱電機房由于設備散熱量較大，進行熱平衡計算后選擇通風設備，同時考慮到弱電機房設置氣體滅火系統，弱電機房通風系統管道上設置與通風機聯鎖啟閉電動風閥，保證滅火初期時室內滅火氣體不泄露。

航站樓內貴賓室位于一層靠近空側處，考慮民航安保要求，未設置可開啟的外窗，而貴賓室由于二次精裝修帶來室內污染問題，設計在考慮新風的同時，也設置機械通風裝置，保證室內潔凈度要求。

3.5 防排煙系統設計

本建筑共劃分五個防火分區，其中二層出發層由于民航工藝特殊使用功能要求，防火分區面積遠超過《建筑設計防火規范》 GB50016-2014 中最大防火分區面積5000 m 2 的限值（設置自動滅火系統）。一層行李分揀、到達層等區域根據《建筑設計防火規范》GB50016-2014 設置機械排煙系統，二層大空間需進行消防性能化設計。

根據航站樓建筑的相關設計經驗，把超過防火分區的二層大空間劃分為獨立的單元。

防火單元：高火災荷載、人員流動小、無獨立疏散條件的區域，如安檢辦公室、設備機房等。超過規范允許面積的房間設置機械排煙系統。

防火艙：設置為旅客服務的無明火作業的餐飲、商業零售點等場所，確保將火災影響限制在局部范圍內，防火艙設置機械排煙系統。

燃燒島：沒有頂棚的小型陳列服務設施（如服務咨詢臺），可利用屋頂可開啟的外窗自然排煙。燃燒島控制在6～20 m2內，且保持足夠的安全間距（一般不下于9m）。

4 設計總結

航站樓作為一個城市的窗口，與其他公共建筑在建筑構造，使用功能，運行時間及運行管理等諸多方面都有著較大的差異，對這類建筑有針對性的研究進而制定合理的暖通空調方案及其重要，不僅可以最大程度降低能耗，而且有益于后期實際使用、運行管理和維護保養。本項目暖通空調方案的制定，做出了如下設計總結。

1）通過分析航站樓的建筑特性，對設計進行逐步優化，利用多種節能技術，航站樓暖通空調系統有較大的節能空間。

2）項目前期階段暖通空調專業應盡早介入建筑方案，預留綜合管線位置，控制關鍵部位（如到達層、二層“房中房”）的層高，合理布置空調機房等。

3）提前與消防部門匯報消防設計方案，根據消防部門提出的意見和建議有針對性的做好消防性能化設計。

4）重視與運行單位的充分溝通，搜集運行單位的常規運行經驗，前期與其做好充分溝通，合理的采納其意見和建議，使各系統用得其所。