柏林芊

(北京中元工程設(shè)計(jì)顧問有限公司，北京 100000)

0 引言

生態(tài)餐廳以人們擺脫城市喧囂、回歸大自然的美好愿望為出發(fā)點(diǎn)，將餐廳建在溫室中，并結(jié)合溫室工程，園林景觀設(shè)計(jì)、種植技術(shù)，營(yíng)造出一種優(yōu)美的就餐景觀環(huán)境。

生態(tài)餐廳外觀通常以通透的玻璃幕墻為主材料，采用陽(yáng)光溫室的設(shè)計(jì)方式，室內(nèi)利用現(xiàn)代采暖通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)使室溫與空氣濕度調(diào)節(jié)到使人體感到最佳的舒適度。

1 建筑概況

本次設(shè)計(jì)的生態(tài)餐廳位于天津市靜?？h團(tuán)泊現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范園區(qū)內(nèi)，園區(qū)打造以設(shè)施農(nóng)業(yè)為特色，農(nóng)業(yè)、旅游業(yè)并向發(fā)展的休閑農(nóng)業(yè)綜合性園區(qū)。主要建設(shè)項(xiàng)目包括:蔬菜種植溫室、生態(tài)餐廳、動(dòng)物園、服務(wù)中心、兒童游樂場(chǎng)、垂釣中心和光合谷溫泉酒店等。生態(tài)餐廳以其獨(dú)特的外觀屋頂造型吸引了無(wú)數(shù)游人來參觀就餐，就是這奇特的屋頂造型給空調(diào)專業(yè)設(shè)計(jì)帶來難言的煩惱。建筑概況見表1。

表1 某生態(tài)餐廳建筑概況表

2 設(shè)計(jì)參數(shù)

室外設(shè)計(jì)參數(shù)見暖通規(guī)范天津氣象參數(shù);室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)如表2 所示。

表2 室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)表

3 室內(nèi)供暖通風(fēng)與空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

空調(diào)的冷熱源采用風(fēng)冷熱泵冷熱水機(jī)組，冷熱源機(jī)組設(shè)在室外，不在本次設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。風(fēng)冷熱泵冷熱水機(jī)組冷凍水供回水設(shè)計(jì)溫度為7 ℃～12 ℃;供暖水供回水設(shè)計(jì)溫度為45 ℃～40 ℃，生態(tài)餐廳全部采用空調(diào)，空調(diào)系統(tǒng)采用風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)?？照{(diào)水系統(tǒng)為一次泵兩管制變流量系統(tǒng)。接待大廳、宴會(huì)大廳、靠外墻的散座設(shè)置了地板輻射供暖系統(tǒng)，地板供暖熱水接自空調(diào)熱水管。生態(tài)餐廳靠外墻周邊設(shè)置了散熱器供暖系統(tǒng)，散熱器供暖熱水也接自空調(diào)熱水管。風(fēng)機(jī)盤管冬季停用?？照{(diào)采暖負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表見表3。

表3 空調(diào)采暖負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表

4 生態(tài)餐廳暖通設(shè)計(jì)中的問題及解決方法

1)生態(tài)餐廳暖通設(shè)計(jì)是否要遵守GB 50189—2005 公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和DB 29—153—2005 天津市公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

生態(tài)餐廳位于農(nóng)業(yè)生態(tài)觀光園區(qū)內(nèi)，建筑專業(yè)為了追求建筑外形的新、奇、特、吸引人的眼球，將該單層建筑的屋頂設(shè)計(jì)得十分怪異，整個(gè)建筑物的屋頂由幾個(gè)三角形屋架和半圓形屋架相互貫穿，并摻雜了數(shù)個(gè)平屋面和數(shù)個(gè)老虎窗，幾乎很難算出準(zhǔn)確的屋面面積和建筑物的體積，但可以肯定屋頂傳熱面積大大超過傳統(tǒng)的坡屋面，建筑物的體形系數(shù)是否超標(biāo)難以斷定，同時(shí)大量的異形屋面還無(wú)法安裝內(nèi)部活動(dòng)遮陽(yáng)布簾，造成夏季空調(diào)負(fù)荷大大增加。該生態(tài)餐廳同時(shí)又是全玻璃植物溫室，明顯違反《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》4.2.4 條:“建筑每個(gè)朝向的窗(包括透明幕墻)墻面積比均不應(yīng)大于0.70”和4.2.6 條:“屋頂透明部分的面積不應(yīng)大于屋頂總面積的20%”。通過分析，我們認(rèn)為:本生態(tài)餐廳建設(shè)在農(nóng)用土地上，是農(nóng)業(yè)觀光休閑公園的一部分，屬于農(nóng)業(yè)溫室大棚性質(zhì)，應(yīng)首先滿足植物生長(zhǎng)的需要，不可以完全符合《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》。我們只是對(duì)生態(tài)餐廳的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)做了適度節(jié)能要求(見表4)。要想使該生態(tài)餐廳的空調(diào)設(shè)計(jì)完全符合《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》幾乎是不可能的，除非要建筑專業(yè)放棄這標(biāo)新立異的屋頂設(shè)計(jì)，并增加不透光的屋頂面積和墻面面積，這顯然是違背建設(shè)單位希望特立獨(dú)行、獨(dú)豎一幟的建設(shè)初衷的。

表4 生態(tài)餐廳傳熱系數(shù)設(shè)計(jì)取值

2)本次設(shè)計(jì)的生態(tài)餐廳房頂高度為5.8 m～15.2 m 不等，平均高度在10.5 m，屬于高大建筑空間，根據(jù)以往的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，冬季采用空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)供暖時(shí)，由于熱空氣比冷空氣密度小，熱空氣往往浮在高大空間的上部沉不下去，造成室內(nèi)上熱下冷，浪費(fèi)了大量熱能而室內(nèi)供暖效果卻不好。為了解決高大建筑空間空調(diào)供暖出現(xiàn)上熱下冷現(xiàn)象，依據(jù)GB 50189—2005 公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)第5.2.6 條:公共建筑內(nèi)的高大空間，宜采用輻射供暖方式。根據(jù)建設(shè)單位使用方的作息方式，空調(diào)使用方式，決定采用下列方式可以達(dá)到最大限度地節(jié)約能源，即:冬季停止使用風(fēng)機(jī)盤管空調(diào)供暖，高大空間的生態(tài)餐廳采用周邊散熱器值班供暖加房間走道和餐桌椅子部位地面采用低溫?zé)崴匕遢椛涔┡穆?lián)合供暖技術(shù)。這樣既節(jié)約了能源，又保證了人員活動(dòng)區(qū)的使用溫度。但風(fēng)機(jī)盤管空調(diào)系統(tǒng)、散熱器供暖系統(tǒng)、地板輻射供暖系統(tǒng)三套系統(tǒng)同時(shí)出現(xiàn)，造成室內(nèi)管道太多，布置困難，可否把三套管道系統(tǒng)混合接在一套管道系統(tǒng)中。

生態(tài)餐廳整體采用鋼結(jié)構(gòu)，為了大空間的使用要求，結(jié)構(gòu)專業(yè)去除了許多柱子，有些部位16 m 跨，還有些部位24 m 跨中間都沒有一根柱子，柱子與柱子之間也沒有水平方向的連梁，造成設(shè)備管道布置困難;而在地面上，生態(tài)餐廳有機(jī)結(jié)合園林四大要素，充分表現(xiàn)出山石、水系、亭閣、綠地之間的微妙變化。其室內(nèi)景觀、林木、山水造成其地面是斷續(xù)和高低錯(cuò)落的，供暖管道主干管在地下布置也是不現(xiàn)實(shí)的。

GB 50019—2003 采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范第4.8.2 條和GB 50736—2012 民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范第5.9.2 條均規(guī)定:散熱器采暖系統(tǒng)的供水和回水管道應(yīng)在熱力系統(tǒng)入口處與下列系統(tǒng)分開設(shè)置:a.通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng);b.地面輻射供暖系統(tǒng)。那么本次設(shè)計(jì)的生態(tài)餐廳可否突破該條規(guī)范的約束。

經(jīng)過對(duì)規(guī)范條文的解析，作者認(rèn)為是可以突破這條規(guī)范約束的。因?yàn)镚B 50019—2003 和GB 50736—2012 規(guī)范的第1.0.2 條同時(shí)也規(guī)定:

“本規(guī)范適用于新建、擴(kuò)建和改建的民用和工業(yè)建筑的采暖、通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)。本規(guī)范不適用于有特殊用途、特殊凈化與防護(hù)要求的建筑物、潔凈廠房以及臨時(shí)性建筑物的設(shè)計(jì)?！鄙鷳B(tài)餐廳可以視為有特殊用途(種植溫室)的建筑物，可以不遵守這條暖通規(guī)范。同時(shí)筆者分析設(shè)立這條不同系統(tǒng)管道要分開設(shè)置的規(guī)定是基于下列原因:

a.不同系統(tǒng)的熱媒參數(shù)、阻力特性、使用條件、使用時(shí)間等方面不是完全一致的，需要分開設(shè)置;

b.不同系統(tǒng)供熱量需要單獨(dú)計(jì)量時(shí)，也需要分開設(shè)置。

我們認(rèn)為:生態(tài)餐廳避開了風(fēng)機(jī)盤管空調(diào)系統(tǒng)與采暖系統(tǒng)同時(shí)使用，按照空調(diào)制冷量和空調(diào)冷水計(jì)算溫度差選擇供回水干管，當(dāng)該管道用于供暖時(shí)，干管管徑明顯偏大，更有利于采暖系統(tǒng)的水力平衡，再加上采暖各分支立管增加水力平衡閥，所以不會(huì)出現(xiàn)水力不平衡的情況。同時(shí)由于三套采暖空調(diào)系統(tǒng)屬于同一使用單位，也不存在需要分別計(jì)量的情況，所以，生態(tài)餐廳的三套采暖空調(diào)系統(tǒng)完全可以接同一管道系統(tǒng)上，不會(huì)出現(xiàn)使用問題。經(jīng)過兩年的實(shí)際運(yùn)行，使用單位反映:采暖系統(tǒng)運(yùn)行很穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)水力不平衡或熱力不平衡的現(xiàn)象。實(shí)踐證明我們的暖通設(shè)計(jì)是成功的，同時(shí)節(jié)省了采暖干管系統(tǒng)，使得暖通空調(diào)管道系統(tǒng)大大簡(jiǎn)化，方便了施工，節(jié)省了造價(jià)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，受到了建設(shè)單位的好評(píng)。

3)生態(tài)餐廳的防排煙問題。

生態(tài)餐廳屬于高度不超過24 m(屋頂最高處15.2 m，最低處5.8 m，平均高度10.5 m)的單層公共建筑，室內(nèi)為大空間，建筑面積遠(yuǎn)大于300 m2，適用GB 50016—2006 建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范(下面簡(jiǎn)稱為《建規(guī)》)。

《建規(guī)》第9.1.3 條規(guī)定:下列場(chǎng)所應(yīng)設(shè)置排煙設(shè)施:公共建筑中經(jīng)常有人停留或可燃物較多，且建筑面積大于300 m2的地上房間;長(zhǎng)度大于20.0 m 的內(nèi)走道;中庭;其他建筑中長(zhǎng)度大于40.0 m 的疏散走道。

《建規(guī)》第9.1.3 條規(guī)定:建筑中的排煙可采用機(jī)械排煙方式或可開啟外窗的自然排煙方式。生態(tài)餐廳屬于室內(nèi)經(jīng)常有人停留且可燃物較多，建筑面積遠(yuǎn)大于300 m2，疏散走道長(zhǎng)度也遠(yuǎn)大于40 m，依據(jù)《建規(guī)》必須有排煙設(shè)施。

生態(tài)餐廳的防排煙問題主要有以下兩個(gè):

第一，生態(tài)餐廳采用自然排煙還是機(jī)械排煙。

生態(tài)餐廳采用大面積玻璃幕墻，外墻上開窗不易，且影響外立面效果，墻邊可能有植物，影響人在火災(zāi)時(shí)開窗排煙，所以不考慮墻面開窗自然排煙;玻璃房頂上開窗容易出現(xiàn)漏水問題，且需要排煙的房間可開啟外窗面積不應(yīng)小于房間面積的2%，按生態(tài)餐廳建筑面積5 200 m2計(jì)算，需要開窗5 200×2%=104 m2，開天窗數(shù)量太多，需要的電動(dòng)開窗執(zhí)行機(jī)構(gòu)太多，造價(jià)不菲，且仍屬于自然排煙，不如機(jī)械排煙可靠。生態(tài)餐廳建筑屋頂造型中有老虎窗，且分布位置滿足防煙分區(qū)內(nèi)的排煙口距最遠(yuǎn)點(diǎn)的水平距離不應(yīng)超過30 m 的要求，可以滿足吊裝排煙風(fēng)機(jī)的要求且不會(huì)影響建筑屋面造型，故采用機(jī)械排煙成為首選。生態(tài)餐廳夏季空調(diào)也需要定時(shí)排除積聚在屋頂下面的熱空氣，從而可大大減少夏季空調(diào)冷負(fù)荷。

綜合考慮上述幾個(gè)原因，生態(tài)餐廳決定采用機(jī)械排煙方式，使用8 臺(tái)消防排煙雙速風(fēng)機(jī)平時(shí)排風(fēng)兼火災(zāi)時(shí)排煙，風(fēng)機(jī)吊裝在房頂老虎窗內(nèi)，該老虎窗玻璃改為出風(fēng)防雨百葉。

第二，生態(tài)餐廳的機(jī)械排煙量按房間面積算還是按中庭體積算。

《建規(guī)》第9.4.5 條規(guī)定:室內(nèi)凈高大于6.0 m 且不劃分防煙分區(qū)的空間，機(jī)械排煙系統(tǒng)的排煙量按建筑每平方米60 m3/h計(jì)算;建筑體積大于17 000 m3的中庭的排煙量按換氣次數(shù)4 次/h 計(jì)算。生態(tài)餐廳建筑面積約5 200 m2，建筑體積按平均高度10.5 m 計(jì)算為54 600 m3。按建筑面積算出的機(jī)械排煙系統(tǒng)的總排煙量為60×5 200=312 000 m3/h，若把整個(gè)生態(tài)餐廳視為一個(gè)大中庭，則按建筑體積算出的機(jī)械排煙系統(tǒng)的總排煙量為54 600×4=218 400 m3/h。兩種算法得到的排煙量有較大差距。

考慮到生態(tài)餐廳中山水和草木占用了較大空間，人員平均密度較小，同時(shí)考慮到雙速排煙風(fēng)機(jī)高速排煙量與低速排風(fēng)量的比例關(guān)系，作者不希望平時(shí)排風(fēng)量過大會(huì)增加空調(diào)冷負(fù)荷。最終采取了折衷方案(312 000 +218 400)/2=265 200 m3/h。生態(tài)餐廳共采用8 臺(tái)雙速排煙風(fēng)機(jī)，每臺(tái)高速排煙量37 506 m3/h，平時(shí)低速排風(fēng)量24 860 m3/h。

5 結(jié)語(yǔ)

設(shè)計(jì)規(guī)范是專家學(xué)者設(shè)計(jì)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的概括性總結(jié)，是設(shè)計(jì)工作的行動(dòng)指南，為我們的設(shè)計(jì)工作避免走彎路，重蹈別人的覆轍，劃下了安全合理的大框架，具有普遍性或共性的特點(diǎn)。但具體到某一設(shè)計(jì)項(xiàng)目上，由于實(shí)際項(xiàng)目千差萬(wàn)別，就會(huì)出現(xiàn)設(shè)計(jì)規(guī)范與具體項(xiàng)目不相適宜的現(xiàn)象，這里就會(huì)出現(xiàn)個(gè)別規(guī)范條目需要突破的現(xiàn)象。設(shè)計(jì)規(guī)范在一定階段是相對(duì)穩(wěn)定不變的，但隨著時(shí)間的流逝，社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，設(shè)計(jì)規(guī)范又是不斷發(fā)展變化的，設(shè)計(jì)規(guī)范的不斷修訂、改版就體現(xiàn)了這一特點(diǎn)。設(shè)計(jì)工作者若是墨守成規(guī)，固步自封，又何來科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新。

本文就天津某生態(tài)餐廳在空調(diào)設(shè)計(jì)中遇到的一系列問題及其破解的方法作了合乎情理的解說，對(duì)設(shè)計(jì)規(guī)范的因循與突破做了一次大膽的嘗試。歡迎各位同行有不同觀點(diǎn)者踴躍評(píng)說、不吝指正。

［1］GB 50019—2003，采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［2］GB 50189—2005，公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［3］GB 50016—2006，建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范［S］.

［4］GB 50736—2012，民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.