李鵬程

（林同棪國際工程（中國）咨詢有限公司重慶401121）

南坪中心交通樞紐工程空調(diào)通風(fēng)及防排煙系統(tǒng)設(shè)計

李鵬程

（林同棪國際工程（中國）咨詢有限公司重慶401121）

介紹了南坪中心交通樞紐工程的空調(diào)通風(fēng)及防排煙系統(tǒng)設(shè)計。采用了多項空調(diào)節(jié)能措施:冷凍水一次泵變頻系統(tǒng)；過渡季節(jié)全新風(fēng)設(shè)計并采用新風(fēng)通風(fēng)降溫的焓值控制；主機采用蒸發(fā)器變流量機組等。防排煙系統(tǒng)和平時通風(fēng)相結(jié)合。

大型地下公共建筑；集中空調(diào)系統(tǒng)；通風(fēng)系統(tǒng)；防排煙系統(tǒng)設(shè)計；新風(fēng)焓差控制

1 工程概況

南坪中心交通樞紐工程全長約1060m，寬約35～60m，成南北向狹長型布置，總建筑面積約為11．8萬平方米（不包括3號線車站段則約為9．6萬平方米），除去軌道區(qū)間和下穿車道之后的可利用面積約為6萬平方米。從上至下依次為：地面車行交通，地下一層人行交通和商業(yè)開發(fā)，地下二層辦公及設(shè)備用房和軌道交通，地下三層備品庫房層，最下層為地下車行交通。如圖1所示。

整個工程從南到北，依次劃分為3個主要部分（以下簡稱一標(biāo)段、二標(biāo)段、三標(biāo)段）。一、二標(biāo)段之間被輕軌三號線南坪站隔斷，通過通道連接。二、三標(biāo)段之間被下沉式露天廣場隔斷。其中一、三標(biāo)段主要功能為過街人行通道和大空間商業(yè)建筑，二標(biāo)段主要為小型商業(yè)店鋪和人行交通。一標(biāo)段長約130m，空調(diào)面積約5400㎡；二標(biāo)段長約250m，空調(diào)面積約14000㎡；三標(biāo)段長約320m，空調(diào)面積約14500㎡。如圖2所示。

圖1 交通樞紐簡圖

（注：本工程一、三標(biāo)段建筑形式和功能相似，暖通系統(tǒng)基本相同。為避免重復(fù)，本文主要對二、三標(biāo)段的空調(diào)通風(fēng)及防排煙系統(tǒng)進行介紹。）

圖2 南坪中心交通樞紐工程分區(qū)示意圖

2 設(shè)計參數(shù)

室內(nèi)空調(diào)設(shè)計參數(shù)如表1。

表1

3 冷熱源

本工程需要設(shè)置空調(diào)的區(qū)域主要包括負一層商業(yè)及人行通道，負二層少量物業(yè)辦公用房。整個空調(diào)系統(tǒng)以負一層商業(yè)開發(fā)和人行交通為主。

設(shè)計前期，項目組及相關(guān)專家也對本工程中央空調(diào)的冷源形式作了多方面的比選論證。既有大型商業(yè)建筑常見的中央空調(diào)系統(tǒng)：離心式制冷機、螺桿式制冷機、風(fēng)冷熱泵機等，也包括近年來新興的地源熱泵、水環(huán)熱泵、水源熱泵等。

針對本工程的特點：（1）整個建筑由南至北，呈狹長布置，長達1km。分別被3號線車站、下沉露天廣場分割為3個獨立的標(biāo)段。各標(biāo)段的功能和定位各不相同，承租方式、使用時間也不同。且每個標(biāo)段的夏季冷負荷相對較小。（2）不能提供燃氣供給，只能采用電制冷機組。（3）地面層為車行道和人行道，不能大量放置室外機。（4）本工程商業(yè)開發(fā)和人行交通均位于地下一層，即使在冬季，受建筑圍護結(jié)構(gòu)的影響小，商場使用的各種照明設(shè)備較多且發(fā)熱值高，經(jīng)負荷計算，人員負荷和照明、設(shè)備負荷使其熱負荷很小，甚至可能是冷負荷。（5）工程位于商業(yè)中心，地下管網(wǎng)復(fù)雜，且多為城市干管，最底層又是下穿車行隧道，地源熱泵的埋管施工難度大，對市民的生產(chǎn)生活影響大。（6）各標(biāo)段地下二層均有較為富裕的設(shè)備用房空間。

經(jīng)過多方論證，結(jié)合以上所述本工程的實際情況，最終系統(tǒng)冷源選擇了水冷螺桿式制冷機（蒸發(fā)器具有變流量技術(shù)）。冬季不采用集中供熱。

本項目一、二、三標(biāo)段相對獨立，故本工程各標(biāo)段在負二層，分別獨立設(shè)置制冷機房。

本項目一標(biāo)段計算總冷負荷：920kW，夏季冷負荷指標(biāo)為170W/㎡(空調(diào)使用面積)。

二標(biāo)段計算總冷負荷：2300kW，夏季冷負荷指標(biāo)為164W/m2(空調(diào)使用面積)。

三標(biāo)段計算總冷負荷：2623kW，夏季冷負荷指標(biāo)為180W/㎡(空調(diào)使用面積)。

一、二、三標(biāo)段制冷主機均選雙壓縮機水冷螺桿機組，供、回水溫度為7°C/12°C。蒸發(fā)器側(cè)可變流量。一標(biāo)段空調(diào)冷源選用兩臺制冷量為482kW的機組，二標(biāo)段選用兩臺冷量為1290kW的機組，三標(biāo)段選用兩臺制冷量為1410kW的機組。

4 空調(diào)水系統(tǒng)

本工程單層面積大，建筑呈狹長型布置，供水點較多，容易產(chǎn)生水力失調(diào)。為使整個水系統(tǒng)達到水力平衡，設(shè)計中主要采取了以下措施：在各分區(qū)回水立管上分別設(shè)置靜態(tài)平衡閥，用于初調(diào)試時將各管路流量調(diào)節(jié)到設(shè)計狀態(tài)；根據(jù)末端阻力特性，在三標(biāo)段組合式空調(diào)器末端設(shè)置動態(tài)平衡閥；用冷凍水管路，采用雙管同程式布置。

本工程冷卻塔和制冷主機一一匹配。冷卻塔分別設(shè)在靠近該標(biāo)段制冷機房的道路上方。冷卻塔采用方型低噪聲橫流式冷卻塔。

二標(biāo)段中央空調(diào)水系統(tǒng)原理圖見圖3。

圖3 二標(biāo)段中央空調(diào)水系統(tǒng)原理圖

三標(biāo)段中央空調(diào)水系統(tǒng)原理圖見圖4。

圖4 三標(biāo)段中央空調(diào)水系統(tǒng)原理圖

5 空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)

5.1 二標(biāo)段

本標(biāo)段負一層主要為商鋪和人行通道。人行通道位于中間，通道兩側(cè)分別布置獨立商鋪。

受本標(biāo)段室內(nèi)凈高較低的影響，為保證人活動的空間，本標(biāo)段空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)采用吊頂式空調(diào)結(jié)合風(fēng)機盤管送風(fēng)。送風(fēng)組織為上送上回式。新風(fēng)系統(tǒng)和排風(fēng)系統(tǒng)均單獨設(shè)置在風(fēng)機房內(nèi)，并分別兼做消防補風(fēng)和排煙系統(tǒng)。

圖5 二標(biāo)段空調(diào)平面圖（局部）

圖6二標(biāo)段排煙及通風(fēng)平面圖（局部）

圖5 為二標(biāo)段空調(diào)平面圖（局部），圖6為二標(biāo)段排煙及通風(fēng)平面圖（局部）。

5．2三標(biāo)段

本標(biāo)段的人行交通功能通過獨立設(shè)置的室內(nèi)人行天橋?qū)崿F(xiàn)，使室內(nèi)的使用空間能最大化利用。負一層主要為大型商場。在空調(diào)送風(fēng)組織上，設(shè)計采用組合式空調(diào)器集中送風(fēng)。由于空間較高，送風(fēng)口采用直片式圓形散流器下送風(fēng)，回風(fēng)口集中設(shè)置在室內(nèi)中下部。根據(jù)新風(fēng)焓差控制空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的新回風(fēng)比例，并實現(xiàn)全新風(fēng)換氣。根據(jù)本標(biāo)段的實際情況，有部分組合式空調(diào)器兼做消防補風(fēng)。單獨設(shè)置排煙系統(tǒng)（兼做平時排風(fēng)）。圖7為三標(biāo)段空調(diào)平面圖（局部），圖8為三標(biāo)段排煙及通風(fēng)平面圖（局部）。

圖7 三標(biāo)段空調(diào)平面圖（局部）

圖8 三標(biāo)段排煙及通風(fēng)平面圖（局部）

6 防排煙設(shè)計

本工程結(jié)合了車行交通、軌道交通、人行交通、商業(yè)開發(fā)等功能，且均位于地下，一旦發(fā)生火災(zāi)，整體又是狹長型建筑，煙氣蔓延迅速，人員疏散困難。防排煙系統(tǒng)在火災(zāi)發(fā)生時，對室內(nèi)人員的安全疏散起著極其重要的作用。在防排煙系統(tǒng)設(shè)計上，遵循阻止煙氣蔓延，迅速排除煙氣，保證人員疏散的原則。本工程防排煙設(shè)計的主要依據(jù)是：《建筑設(shè)計防火規(guī)范》（GB 50016—2006）和《重慶市大型商業(yè)建筑設(shè)計防火規(guī)范》（DBJ50-054-2006）。

6．1防煙設(shè)計

本工程防煙樓梯間及前室均設(shè)置正壓送風(fēng)系統(tǒng)，為防止超壓，在樓梯間和前室之間設(shè)置余壓閥。

避難走道設(shè)置正壓送風(fēng)系統(tǒng)，機械加壓送風(fēng)量按避難走道面積X30 m3/h計算。

6．2排煙設(shè)計

本工程按同一時間一個防火分區(qū)失火考慮。防火分區(qū)內(nèi)劃分防煙分區(qū)，每個防煙分區(qū)面積控制在400～500㎡范圍內(nèi)。這樣設(shè)計的目的一是為了控制煙氣擴散，二是保證足夠的排煙量（排煙量：按負擔(dān)最大防煙分區(qū)地面積X120m3/h計算）。排煙系統(tǒng)需兼做平時排風(fēng)，排煙口均采用電動排煙口，帶輸入輸出信號和電動執(zhí)行機構(gòu)。在設(shè)置機械排煙的同時設(shè)有消防部分系統(tǒng)，補風(fēng)量按＞排煙量的50%設(shè)計。二標(biāo)段利用平時新風(fēng)風(fēng)機兼做消防補風(fēng)。三標(biāo)段則用空調(diào)器兼做消防補風(fēng)。圖9為空調(diào)器兼做消防補風(fēng)時轉(zhuǎn)換模式：空調(diào)系統(tǒng)的新、回風(fēng)總管上設(shè)置聯(lián)動的電信號和手動切換風(fēng)閥，實現(xiàn)火災(zāi)發(fā)生時，新風(fēng)總管風(fēng)閥全開，回風(fēng)總管風(fēng)閥全關(guān)。

圖9 空調(diào)器作為消防補風(fēng)控制原理圖

本工程按防火分區(qū)及房間使用功能的不同,設(shè)置了多個機械排煙或排風(fēng)(兼排煙)及相應(yīng)的機械進風(fēng)系統(tǒng)。所有排煙風(fēng)機入口均設(shè)有280℃關(guān)閉的防煙防火閥,當(dāng)其熔斷時聯(lián)動風(fēng)機停止運行。通風(fēng)、空調(diào)風(fēng)管穿越空調(diào)機房的隔墻、樓板及防火分區(qū)的隔墻處，均設(shè)置與風(fēng)機聯(lián)鎖的防火閥(70℃關(guān)閉)。

7 空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計

針對本工程體量大，地下人流量大，使用周期長，地面情況復(fù)雜等特點，在空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計中著重從提高室內(nèi)空氣品質(zhì)和運行節(jié)能等方面進行優(yōu)化設(shè)計。主要采取了以下措施：

7．1提高室內(nèi)空氣質(zhì)量，提供清潔的空氣

本工程作為南坪中心商圈最主要的地下人行交通，人流量大，內(nèi)部還有各種類型的商業(yè)店鋪。從室內(nèi)空氣質(zhì)量分析，主要具有以下不利因素：建筑結(jié)構(gòu)相對封閉，需提供有組織的新風(fēng)；內(nèi)部污染源多，空氣質(zhì)量差；長時間處于地下的人群易產(chǎn)生悶熱，壓抑，煩躁等不良感覺。室外為車行道和人行道，室外空氣質(zhì)量差。

為提高地下空間的空氣環(huán)境品質(zhì)，本工程采取了以下措施進行空氣質(zhì)量的提高：

新風(fēng)口設(shè)置在綠化帶內(nèi)，風(fēng)口距地高度＞1m，提高進入室內(nèi)的空氣質(zhì)量。

新風(fēng)機和組合式空調(diào)器均加裝初效過濾器，并在風(fēng)管上設(shè)置了靜電空氣處理器。靜電空氣處理器具有風(fēng)阻小、靜音、除塵效率高、除塵粒徑范圍廣、無需更換材料等優(yōu)點，利用高壓靜電原理吸附灰塵、滅菌。平均吸塵效率：60%～80%，能捕殺大約80%真菌和病毒、70%的細菌、60%的塵螨。

通風(fēng)稀釋措施：設(shè)置有全新風(fēng)系統(tǒng)和排風(fēng)系統(tǒng)。不僅在初期營運時，可通過稀釋作用降低室內(nèi)的污染物濃度，而且可在過渡季節(jié)運營時實現(xiàn)節(jié)能運行。

通過上述措施，可有效提高本工程的室內(nèi)空氣質(zhì)量。

7．2中央空調(diào)及通風(fēng)系統(tǒng)的節(jié)能措施

相關(guān)數(shù)據(jù)表明，目前國內(nèi)空調(diào)能耗占公共建筑能耗的30%～45%。中央空調(diào)系統(tǒng)中，冷水機組的能耗約占33%，水泵能耗約占22%，風(fēng)機能耗約占43%，冷卻塔能耗約占2%。本工程主機采用雙壓縮機水冷螺桿機，能夠根據(jù)末端負荷的變化，在12．5～100%范圍內(nèi)進行精確調(diào)節(jié)。但是水冷螺桿機屬于技術(shù)成熟的產(chǎn)品，對整個工程的節(jié)能提升作用小。因此，在節(jié)能設(shè)計時，將重點放在了冷水管網(wǎng)和送風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化上。

7．2．1冷凍水管網(wǎng)采用一次泵變頻系統(tǒng)

盡管水泵功率較小，但水泵的能耗卻占到制冷機房能耗的2/3?？梢?，如果水系統(tǒng)采用變流量技術(shù)，具有很大的節(jié)能空間。空調(diào)水系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了定流量、一次泵定流量/二次變流量，隨著制冷機組控制技術(shù)的發(fā)展，近年來一次泵變流量系統(tǒng)也不斷得到應(yīng)用。

工程實踐表明，導(dǎo)致集中空調(diào)電耗高的主要原因是目前我國大型建筑空調(diào)冷水系統(tǒng)多為定流量系統(tǒng)，運行中普遍存在“大流量，小溫差”的問題。本工程設(shè)計采用一次泵變流量系統(tǒng)，通過末端負荷的要求而改變輸送管網(wǎng)內(nèi)的冷水流量，從而降低輸送系統(tǒng)的能耗。

本工程采用的空調(diào)冷水一次泵變流量系統(tǒng)與傳統(tǒng)的一次泵定流量系統(tǒng)以及二次泵變流量系統(tǒng)相比，主要具有以下優(yōu)點：

（1）取消了二次泵系統(tǒng)中的二級泵及相應(yīng)的配套設(shè)備，減少了機房面積和初投資。

（2）降低了系統(tǒng)中循環(huán)水泵的能耗。二次泵系統(tǒng)中，一級泵通常是大流量，低揚程，其固有效率低。

（3）消除一次泵定流量和二次泵系統(tǒng)中的“低溫差”綜合癥，使冷水機組始終處于高效運行的狀態(tài)。

冷水泵的選擇，為保證水泵在高效區(qū)變頻運行，設(shè)計中選擇Q-H曲線陡峭的水泵。同時每臺水泵均配置一臺變頻器，避免一變多定。

同時一次泵變流量系統(tǒng)應(yīng)采用蒸發(fā)器可變流量的冷水機組，優(yōu)先選擇蒸發(fā)器允許流量變化率大、變流量時出水溫度波動小的機型。本工程選用的螺桿機冷水的流量變化范圍在45%～120%。

本工程一次泵變頻系統(tǒng)原理圖見圖10。

7．2．2根據(jù)新風(fēng)焓差控制空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)

在建筑條件允許的范圍內(nèi)，地下一層均設(shè)計采用組合式空調(diào)器。組合式空調(diào)機組的全空氣系統(tǒng)具有處理熱濕負荷能力較大，過渡季節(jié)可實現(xiàn)全新風(fēng)運行等特點。

通過自控系統(tǒng)，在過渡季節(jié)，制冷主機不開啟情況下，調(diào)節(jié)新、回風(fēng)閥，全新風(fēng)運行，降低過渡季節(jié)空調(diào)系統(tǒng)運行費用。同時，由空調(diào)機組送入商場內(nèi)的均是室外的新鮮空氣，高效率稀釋地下空間內(nèi)污濁的空氣。

和傳統(tǒng)的全新風(fēng)系統(tǒng)相比，本工程設(shè)計采用新風(fēng)焓值進行空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的控制。所謂新風(fēng)焓差控制，特指空調(diào)系統(tǒng)中通過測定新風(fēng)的焓值進行新、回風(fēng)比例的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用新風(fēng)和回風(fēng)的焓值比較來控制新風(fēng)量，可以最大限度地節(jié)約能量。它通過測量元件測得新風(fēng)和回風(fēng)的溫度和濕度，在焓值

圖10 一次泵變頻系統(tǒng)原理圖

比較器內(nèi)進行比較，以確定新風(fēng)的焓值大于還是小于回風(fēng)的焓值，并結(jié)合新風(fēng)的干球溫度高于還是低于回風(fēng)的干球溫度，確定采用全部新風(fēng)、最小新風(fēng)或改變新風(fēng)回量的比例。

焓差控制的主要模式如下：

（1）空調(diào)季節(jié)小新風(fēng)工況。當(dāng)室外空氣焓值大于空調(diào)回風(fēng)焓值時，使用空調(diào)新風(fēng)機和回排風(fēng)機，由新風(fēng)機提供最小新風(fēng)，回風(fēng)與新風(fēng)混合后，經(jīng)空調(diào)機組處理后送至室內(nèi)。

（2）空調(diào)季節(jié)全新風(fēng)工況。當(dāng)室外空氣焓值小于空調(diào)回風(fēng)焓值，但溫度大于空調(diào)送風(fēng)溫度時，采用全新風(fēng)空調(diào)運行，室外空氣經(jīng)空調(diào)機組處理后送至室內(nèi)，回風(fēng)系統(tǒng)關(guān)閉，同時開啟排風(fēng)系統(tǒng)將室內(nèi)混合后的空氣排至室外。

（3）非空調(diào)季節(jié)工況。設(shè)定當(dāng)室外空氣溫度小于空調(diào)送風(fēng)溫度時，關(guān)?？照{(diào)冷水系統(tǒng)，采用機械通風(fēng)方式運行，空氣不經(jīng)冷卻處理，直接送至室內(nèi)，混合后的空氣全部排至室外。

8 結(jié)語

本工程不同于普通的公共建筑，其本身建筑結(jié)構(gòu)就很特殊，而且集合了車行、人行、商業(yè)、軌道交通等不同功能。暖通設(shè)計者應(yīng)對所設(shè)計的建筑功能、布局了如指掌。在此基礎(chǔ)上，通過多方案的比較，才能找到合適該建筑的空調(diào)、通風(fēng)方案。商場空調(diào)應(yīng)充分考慮各種節(jié)能措施。同時應(yīng)該特別注重地下空間的防排煙設(shè)計。除了設(shè)置機械排煙系統(tǒng)外，還應(yīng)設(shè)置機械補風(fēng)系統(tǒng)。此外，中央空調(diào)是一個系統(tǒng)工程，在節(jié)能設(shè)計上，除了對本專業(yè)進行優(yōu)化外，更應(yīng)著眼于全局，注重控制系統(tǒng)的協(xié)調(diào)配合，統(tǒng)一考慮，才能真正達到設(shè)計要求。最后，在大型公建的設(shè)計過程中，要注意各專業(yè)的配合與銜接，這點也應(yīng)得到設(shè)計者的重視。

[1]GB 50016—2006，建筑設(shè)計防火規(guī)范[S].

[2]DBJ50-054-2006，重慶市大型商業(yè)建筑設(shè)計防火規(guī)范[S].

[3]GB 50189-2005，公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)[S].

[4]GB 50019-2003，采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范[S].

責(zé)任編輯：余詠梅

Air Conditioning,Ventilation and Smoke Control System Design for the Center Transport Project in Nanping,ChongQing

This article introduced the central transportation center Nanping air ventilation and smoke control system designs,which used a number of energy-saving air-conditioning measures such as a chilled water pump conversion system,the transition to design and seasonal fresh air ventilation and cooling with fresh air enthalpy control,host with variable flow unit,evaporators,and smoke ventilation system and the usual combination.

large underground public buildings;central air conditioning system;ventilation system;smoke control system design;fresh enthalpy control

TU233

A

1671-9107（2010）09-0019-05

10．3969／j．issn．1671-9107．2010．9．019

2010-7-28

李鵬程（1979-），工程師，主要從事公共建筑暖通設(shè)計，軌道交通(站內(nèi))環(huán)控設(shè)計。