上海某設備廠房暖通空調系統設計

邵杰

（上海市建工設計研究總院有限公司，上海市徐匯區，200093）

隨著社會發展，在醫藥、化工等行業，空調因其使用方便、舒適性高、布置靈活的特點得到了越來越廣泛的應用，加之人們對生產環境和生產安全的需求日益提升，由此建筑消防安全和防排煙設計的重要性也逐漸成為人們關注的焦點。本文根據空調系統的特點出發，闡述了廠房建筑的空調系統形式的應用，列舉了室內機、室外機設置、新風系統等。結合《建筑防煙排煙系統技術標準》GB51251-2017（以下簡稱《國標》）和《建筑防排煙系統設計標準》DG/TJ08-88-2021（以下簡稱《上海地標》）對防排煙設計進行分析和探討，使得設計更加系統完善合理。

1 工程概述

上海普實醫療儀器設備及器械研制基地位于上海市普陀區，總用地面積22,326.40 m2，分為1#生產車間、2#配套用房（包含廚房、餐飲、電信機房等）、3#生產車間、4#生產車間、垃圾房、地下車庫五個單體。1#樓設計總冷負荷3,771 kW，熱負荷1,763.9 kW，冷負荷指標187.5 W/m2，熱負荷指標87 W/m2；2#樓設計總冷負荷1,068 kW，熱負荷1,044.7 kW，冷負荷指標105.8 W/m2，熱負荷指標103.5 W/m2；3#樓（一層、二層、六層、七層）設計總冷負荷688.8 kW，熱負荷543.4 kW，冷負荷指標164.2 W/m2，熱負荷指標129.6 W/m2。

圖1 建筑效果圖

設計中因建筑外立面美觀性要求無法在每層設置通風百葉及開窗，空調室外機、通風、防排煙風機均置于屋頂，各種管井升至屋面開百葉。

2 空調設計

1～3#樓的空調形式采用多聯式中央空調方式及全空氣系統。多聯機室內機根據房間功能、房間大小及具體安裝位置確定型號，冷媒采用R410A。室外機與室內機用冷媒配管連接，室內機冷凝水間接排至地漏。3#樓6層車間采用整體式屋頂空調機，冷媒采用R410A。建筑專業預留屋頂區域用來放置室外機，電氣專業預留電量，消防控制室預留分體空調，由業主自行購置。

空調室內設計參數見表1。

表1 室內設計參數

2.1 多聯機系統

多聯機系統是一臺（組）空氣（水）源制冷或熱泵機組配置多臺室內機，通過改變制冷劑流量適應各房間負荷變化的直接膨脹式空氣調節系統，主要由室外主機、制冷劑管路、室內機以及相關控制裝置組成［1］。

多部分廠房、餐廳、門廳、電梯廳區域采用多聯機加新風系統，氣流組織為散流器頂送或側送，單層百葉風口頂回。1#一層大廳挑空區域采用地板送風和溫控條形噴射風口頂送風相結合的形式。新風機采用分體式全新風空調機置于屋頂。

冷媒管管長是影響多聯機系統性能的重要特征參數。隨著冷媒管長度的增加，環路阻抗越大，冷媒的沿程阻力損失增大，致使壓縮機能力發揮不出來，導致多聯機系統的制冷量和能效比COP衰減的越來越多，同時也容易造成分配至每個室內機的流量不均的現象［2］。故在排布室內機時，需參照相關樣本做到第一個分歧管到最遠室內機不要超過一定距離?？紤]到建筑外立面美觀、以及空調室外機需設置在通風良好的位置［3］的因素，將空調室外機置于屋頂，其中1#樓共17層，由于冷媒管長和高差的原因，因此將1～8層和9～17層豎向分段設置，室外機分別設置在8層設備機房層和屋頂層。

2.2 全空氣系統

3#樓六層鎳鈦絲拉絲特殊工藝處理車間面積約520 m2，層高9 m，凈高6.9 m，屬于高大空間，設置全空氣一次回風空調系統，整體式屋頂機置于屋頂，送風管敷設在房間吊頂內，送風型式采用溫控條形噴射風口，回風型式利用側墻采用單層百葉風口下集中回風?？照{回風口與房間消防補風口合用，平時空調季節和過渡季節回風，著火時消防補風。房間內夏季送冷風、冬季送熱風，過渡季進行室外全新風運行，排風機高速排風。

3 通風及防排煙設計

通風即是借助換氣稀釋或通風排除等手段，使室內空氣保持負壓，防止室內污染物的傳播與危害。防煙系統就是采用機械加壓送風或自然通風的方式，阻止煙氣擴散到樓梯間、前室或其他無煙區域，形成正壓環境，以利于人員疏散。排煙系統則是采用機械排煙或自然排煙的方式將房間或走道的煙氣抽出排至建筑物之外，形成負壓環境［4］。

空調室外機、通風、防排煙風機均置于屋頂，其中1#樓共17層，根據層高高度將1～8層和9～17層豎向分段設置，空調室外機、通風、防排煙風機分別設置在8層和屋頂層。消防所用風機均置于耐火極限不小于1 h的保護箱體內，此保護箱體具有防風防雨防腐蝕性能，并確保風機具有良好的通風和檢修條件。

3.1 通風設計

廚房預留排油煙井、排風井及相應立管，排油煙及排風系統均在屋頂建筑立面上預留百葉，排油煙補風和平時補風則在每層開補風百葉窗。對于設有全空氣空調系統的房間，為防止空調運行時室內正壓值過大，采用雙速排風機來平衡室內壓力，空調季節運行時低速排風，過渡季節運行時高速排風，關閉總回風道上的風閥，可進行室外全新風直流式通風換氣［5］?？照{季節和過渡季節的排風量分別是空調季節和過渡季節的新風量的90 %。非空調房間平時通風換氣次數見表2。

表2 非空調房間通風換氣次數

3.2 防煙設計

設置防煙系統的目的是為了保證建筑物內某處場所的安全，阻止煙氣滲透到此場所內，以利于人員更好的疏散。防煙系統適用區域包括防煙樓梯間、樓梯前室以及消防疏散的核心區域，此外，還有避難走廊前室、消防電梯合用前室和避難層［6］。發生火災時，為了避免煙氣侵入或者有煙氣流入時疏散煙氣，可以通過自然通風和機械加壓送風兩種方法。

對于有條件進行自然通風的區域，如：（1）、僅有地下一層的封閉樓梯間，且不與地上樓梯共用，可在首層設置直通室外的門；（2）、地上部分封閉樓梯間采用自然通風。樓梯間外墻每5層設置總面積不小于2平方的可開啟外窗或開口，且在頂層設置面積不小于1平方的可開啟外窗或開口。（3）、首層擴大前室采用自然通風，可設置不小于擴大前室地面面積的3 %且不小于3 m2的自然通風窗；（4）、靠近外墻的防煙樓梯間和獨立前室（或合用前室），滿足自然通風條件的，樓梯間外墻每5層設置總面積不小于2 m2的可開啟外窗或開口，且在頂層設置面積不小于1 m2的可開啟外窗或開口，獨立前室（或合用前室）每層設置面積不小于2 m2（或3 m2）的可開啟外窗或開口，且不小于可開啟窗戶的40 %。

不滿足自然通風條件的樓梯間及前室，需設置機械加壓送風系統。（1）、位于核心筒區域的地上和地下樓梯間，對應的獨立前室僅有一個門與走道或者房間相通，僅在樓梯間設置機械加壓送風系統，且地上和地下樓梯間分別設置機械加壓送風系統，并均需在樓梯間頂部設置不小于1 m2的固定窗。（2）、位于核心筒區域的合用前室設置機械加壓送風系統。

3.3 排煙設計

設置排煙系統的目的是確保煙氣能被控制在人員疏散區域外流動，即當建筑內部某個房間或部位著火產生煙氣，采取抽離的手段控制煙氣擴散，同時，按照規范設置不同的防煙分區把火災產生的煙氣和熱量迅速排除，以利于人員疏散和火災撲救［7］。防煙分區是人為設置的可阻擋火災中煙氣蔓延的措施，主要使用擋煙垂壁劃分防煙分區，建筑排煙設計首要重點就是要合理劃分防煙分區。

排煙系統設計與防煙系統設計類似，包括自然排煙和機械排煙。在很多項目中，自然排煙仍是排煙措施的首要選擇［8］。對于有條件進行自然排煙的場所，可與建筑專業協商開啟自然排煙窗。

新的上?！督ㄖ琅艧熛到y設計標準》與《國標》存在相異之處，其中最顯著的區別是：《國標》防排煙規范以凈高6 m為界限計算排煙量，《上海地標》新規范以300 m2為界限計算排煙量，規定了面積大小對建筑空間排煙量的影響。對于面積小于等于300 m2的場所，其排煙量不應小于60 m3/(h?m2)，最小排煙量不應小于15,000 m3/h，如餐廳、廚房等區域。對于面積大于300 m2的場所，最小排煙量不應小于30,000 m3/h。如本項目中涉及到的大于300 m2的區域，設計中采用兩種情況考慮：（1）、對凈高H>6 m的區域，按面積不大于2,000 m2且長邊不大于60 m劃分防煙分區。對于1#樓大廳和3#樓6層挑空區域，防煙分區的分割設施為底標高為2.4 m的電動擋煙垂壁，排煙量按計算所得。（2）、對凈高3 m50 m，排煙系統豎向分段設計，1～8層排煙系統風機放置于8層設備層機房內，9～17層排煙系統風機放置于屋頂耐火極限1.0以上的保護箱體內。

此外，對有特殊功能要求的房間，如3#樓3～5層心臟支架、導管生產車間，考慮其為凈化區，故將常開排煙風口調整為常閉排煙風口。

H-凈高；Q-排煙量；A-面積

對于本項目長度大于20 m的走道（2.5 m<寬度W≤4 m），公共建筑房間與走道均設置排煙時，走道按不大于150 m2劃分防煙分區，排煙量按60 m3/ (h.m2) 計算且不小于13,000 m3/h；對長度大于20 m的走道（寬度W≤2.5 m），按長度不大于60 m劃分防煙分區且排煙量不小于13,000 m3/h。

地下汽車庫按長邊不大于60 m、面積不大于2,000 m2用固定擋煙垂壁劃分防煙分區。每個防煙分區按要求提供6次/小時換氣量，且排煙風機最小排煙量不小于《汽車庫、修車庫、停車場設計防火規范》（GB50067-2014）表8.2.5要求。車庫采用機械排風兼排煙設計，排風兼排煙風機設置于車庫排煙兼排風機房內。有直通室外的車道出入口的防火分區利用車道自然補風，無車道的防火分區設機械補風，補風量按排煙量的50 %計算。

對面積大于500 m2的場所設置補風系統，有自然補風條件的建筑區域，與建筑專業協商設置相應的補風措施，沒有自然補風條件的場所設置機械補風。1層可借助門洞進行自然補風，其他樓層可開啟自然補風窗從室外引入空氣，其中3#樓6層挑空區域無自然補風條件則利用機械補風，消防補風機所連接的消防補風管與置于屋頂的組合式空氣處理機組的回風管共用風管，采用電動風閥控制，可根據是否著火控制補風或者回風。如平時開啟組合式空氣處理機組上回風管上的風閥，著火時關閉然后打開消防補風機上補風管上的風閥。

4 結論

本文根據廠房功能規模、用途等條件，結合相關技術標準規范進行了空調、通風及防排煙系統的設計，并得出了總結和分析。主要結論如下：

（1）根據項目功能規模情況，空調系統采用多聯機+新風系統的設計，大空間采用定風量一次回風全空氣系統。

（2）根據上海新規的施行，嚴格按照以面積300平為界，合理劃分防煙分區的邊界及制定擋煙垂壁的高度來計算房間排煙量。

（3）對于有特殊要求的房間，如凈高較高和有凈化要求的房間，合理選擇空調風口和排煙口型式。