上海某设备厂房暖通空调系统设计

邵杰

（上海市建工设计研究总院有限公司，上海市徐汇区，200093）

随着社会发展，在医药、化工等行业，空调因其使用方便、舒适性高、布置灵活的特点得到了越来越广泛的应用，加之人们对生产环境和生产安全的需求日益提升，由此建筑消防安全和防排烟设计的重要性也逐渐成为人们关注的焦点。本文根据空调系统的特点出发，阐述了厂房建筑的空调系统形式的应用，列举了室内机、室外机设置、新风系统等。结合《建筑防烟排烟系统技术标准》GB51251-2017（以下简称《国标》）和《建筑防排烟系统设计标准》DG/TJ08-88-2021（以下简称《上海地标》）对防排烟设计进行分析和探讨，使得设计更加系统完善合理。

1 工程概述

上海普实医疗仪器设备及器械研制基地位于上海市普陀区，总用地面积22,326.40 m2，分为1#生产车间、2#配套用房（包含厨房、餐饮、电信机房等）、3#生产车间、4#生产车间、垃圾房、地下车库五个单体。1#楼设计总冷负荷3,771 kW，热负荷1,763.9 kW，冷负荷指标187.5 W/m2，热负荷指标87 W/m2；2#楼设计总冷负荷1,068 kW，热负荷1,044.7 kW，冷负荷指标105.8 W/m2，热负荷指标103.5 W/m2；3#楼（一层、二层、六层、七层）设计总冷负荷688.8 kW，热负荷543.4 kW，冷负荷指标164.2 W/m2，热负荷指标129.6 W/m2。

图1 建筑效果图

设计中因建筑外立面美观性要求无法在每层设置通风百叶及开窗，空调室外机、通风、防排烟风机均置于屋顶，各种管井升至屋面开百叶。

2 空调设计

1～3#楼的空调形式采用多联式中央空调方式及全空气系统。多联机室内机根据房间功能、房间大小及具体安装位置确定型号，冷媒采用R410A。室外机与室内机用冷媒配管连接，室内机冷凝水间接排至地漏。3#楼6层车间采用整体式屋顶空调机，冷媒采用R410A。建筑专业预留屋顶区域用来放置室外机，电气专业预留电量，消防控制室预留分体空调，由业主自行购置。

空调室内设计参数见表1。

表1 室内设计参数

2.1 多联机系统

多联机系统是一台（组）空气（水）源制冷或热泵机组配置多台室内机，通过改变制冷剂流量适应各房间负荷变化的直接膨胀式空气调节系统，主要由室外主机、制冷剂管路、室内机以及相关控制装置组成［1］。

多部分厂房、餐厅、门厅、电梯厅区域采用多联机加新风系统，气流组织为散流器顶送或侧送，单层百叶风口顶回。1#一层大厅挑空区域采用地板送风和温控条形喷射风口顶送风相结合的形式。新风机采用分体式全新风空调机置于屋顶。

冷媒管管长是影响多联机系统性能的重要特征参数。随着冷媒管长度的增加，环路阻抗越大，冷媒的沿程阻力损失增大，致使压缩机能力发挥不出来，导致多联机系统的制冷量和能效比COP衰减的越来越多，同时也容易造成分配至每个室内机的流量不均的现象［2］。故在排布室内机时，需参照相关样本做到第一个分歧管到最远室内机不要超过一定距离。考虑到建筑外立面美观、以及空调室外机需设置在通风良好的位置［3］的因素，将空调室外机置于屋顶，其中1#楼共17层，由于冷媒管长和高差的原因，因此将1～8层和9～17层竖向分段设置，室外机分别设置在8层设备机房层和屋顶层。

2.2 全空气系统

3#楼六层镍钛丝拉丝特殊工艺处理车间面积约520 m2，层高9 m，净高6.9 m，属于高大空间，设置全空气一次回风空调系统，整体式屋顶机置于屋顶，送风管敷设在房间吊顶内，送风型式采用温控条形喷射风口，回风型式利用侧墙采用单层百叶风口下集中回风。空调回风口与房间消防补风口合用，平时空调季节和过渡季节回风，着火时消防补风。房间内夏季送冷风、冬季送热风，过渡季进行室外全新风运行，排风机高速排风。

3 通风及防排烟设计

通风即是借助换气稀释或通风排除等手段，使室内空气保持负压，防止室内污染物的传播与危害。防烟系统就是采用机械加压送风或自然通风的方式，阻止烟气扩散到楼梯间、前室或其他无烟区域，形成正压环境，以利于人员疏散。排烟系统则是采用机械排烟或自然排烟的方式将房间或走道的烟气抽出排至建筑物之外，形成负压环境［4］。

空调室外机、通风、防排烟风机均置于屋顶，其中1#楼共17层，根据层高高度将1～8层和9～17层竖向分段设置，空调室外机、通风、防排烟风机分别设置在8层和屋顶层。消防所用风机均置于耐火极限不小于1 h的保护箱体内，此保护箱体具有防风防雨防腐蚀性能，并确保风机具有良好的通风和检修条件。

3.1 通风设计

厨房预留排油烟井、排风井及相应立管，排油烟及排风系统均在屋顶建筑立面上预留百叶，排油烟补风和平时补风则在每层开补风百叶窗。对于设有全空气空调系统的房间，为防止空调运行时室内正压值过大，采用双速排风机来平衡室内压力，空调季节运行时低速排风，过渡季节运行时高速排风，关闭总回风道上的风阀，可进行室外全新风直流式通风换气［5］。空调季节和过渡季节的排风量分别是空调季节和过渡季节的新风量的90 %。非空调房间平时通风换气次数见表2。

表2 非空调房间通风换气次数

3.2 防烟设计

设置防烟系统的目的是为了保证建筑物内某处场所的安全，阻止烟气渗透到此场所内，以利于人员更好的疏散。防烟系统适用区域包括防烟楼梯间、楼梯前室以及消防疏散的核心区域，此外，还有避难走廊前室、消防电梯合用前室和避难层［6］。发生火灾时，为了避免烟气侵入或者有烟气流入时疏散烟气，可以通过自然通风和机械加压送风两种方法。

对于有条件进行自然通风的区域，如：（1）、仅有地下一层的封闭楼梯间，且不与地上楼梯共用，可在首层设置直通室外的门；（2）、地上部分封闭楼梯间采用自然通风。楼梯间外墙每5层设置总面积不小于2平方的可开启外窗或开口，且在顶层设置面积不小于1平方的可开启外窗或开口。（3）、首层扩大前室采用自然通风，可设置不小于扩大前室地面面积的3 %且不小于3 m2的自然通风窗；（4）、靠近外墙的防烟楼梯间和独立前室（或合用前室），满足自然通风条件的，楼梯间外墙每5层设置总面积不小于2 m2的可开启外窗或开口，且在顶层设置面积不小于1 m2的可开启外窗或开口，独立前室（或合用前室）每层设置面积不小于2 m2（或3 m2）的可开启外窗或开口，且不小于可开启窗户的40 %。

不满足自然通风条件的楼梯间及前室，需设置机械加压送风系统。（1）、位于核心筒区域的地上和地下楼梯间，对应的独立前室仅有一个门与走道或者房间相通，仅在楼梯间设置机械加压送风系统，且地上和地下楼梯间分别设置机械加压送风系统，并均需在楼梯间顶部设置不小于1 m2的固定窗。（2）、位于核心筒区域的合用前室设置机械加压送风系统。

3.3 排烟设计

设置排烟系统的目的是确保烟气能被控制在人员疏散区域外流动，即当建筑内部某个房间或部位着火产生烟气，采取抽离的手段控制烟气扩散，同时，按照规范设置不同的防烟分区把火灾产生的烟气和热量迅速排除，以利于人员疏散和火灾扑救［7］。防烟分区是人为设置的可阻挡火灾中烟气蔓延的措施，主要使用挡烟垂壁划分防烟分区，建筑排烟设计首要重点就是要合理划分防烟分区。

排烟系统设计与防烟系统设计类似，包括自然排烟和机械排烟。在很多项目中，自然排烟仍是排烟措施的首要选择［8］。对于有条件进行自然排烟的场所，可与建筑专业协商开启自然排烟窗。

新的上海《建筑防排烟系统设计标准》与《国标》存在相异之处，其中最显著的区别是：《国标》防排烟规范以净高6 m为界限计算排烟量，《上海地标》新规范以300 m2为界限计算排烟量，规定了面积大小对建筑空间排烟量的影响。对于面积小于等于300 m2的场所，其排烟量不应小于60 m3/(h•m2)，最小排烟量不应小于15,000 m3/h，如餐厅、厨房等区域。对于面积大于300 m2的场所，最小排烟量不应小于30,000 m3/h。如本项目中涉及到的大于300 m2的区域，设计中采用两种情况考虑：（1）、对净高H>6 m的区域，按面积不大于2,000 m2且长边不大于60 m划分防烟分区。对于1#楼大厅和3#楼6层挑空区域，防烟分区的分割设施为底标高为2.4 m的电动挡烟垂壁，排烟量按计算所得。（2）、对净高3 m50 m，排烟系统竖向分段设计，1～8层排烟系统风机放置于8层设备层机房内，9～17层排烟系统风机放置于屋顶耐火极限1.0以上的保护箱体内。

此外，对有特殊功能要求的房间，如3#楼3～5层心脏支架、导管生产车间，考虑其为净化区，故将常开排烟风口调整为常闭排烟风口。

H-净高；Q-排烟量；A-面积

对于本项目长度大于20 m的走道（2.5 m<宽度W≤4 m），公共建筑房间与走道均设置排烟时，走道按不大于150 m2划分防烟分区，排烟量按60 m3/ (h.m2) 计算且不小于13,000 m3/h；对长度大于20 m的走道（宽度W≤2.5 m），按长度不大于60 m划分防烟分区且排烟量不小于13,000 m3/h。

地下汽车库按长边不大于60 m、面积不大于2,000 m2用固定挡烟垂壁划分防烟分区。每个防烟分区按要求提供6次/小时换气量，且排烟风机最小排烟量不小于《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》（GB50067-2014）表8.2.5要求。车库采用机械排风兼排烟设计，排风兼排烟风机设置于车库排烟兼排风机房内。有直通室外的车道出入口的防火分区利用车道自然补风，无车道的防火分区设机械补风，补风量按排烟量的50 %计算。

对面积大于500 m2的场所设置补风系统，有自然补风条件的建筑区域，与建筑专业协商设置相应的补风措施，没有自然补风条件的场所设置机械补风。1层可借助门洞进行自然补风，其他楼层可开启自然补风窗从室外引入空气，其中3#楼6层挑空区域无自然补风条件则利用机械补风，消防补风机所连接的消防补风管与置于屋顶的组合式空气处理机组的回风管共用风管，采用电动风阀控制，可根据是否着火控制补风或者回风。如平时开启组合式空气处理机组上回风管上的风阀，着火时关闭然后打开消防补风机上补风管上的风阀。

4 结论

本文根据厂房功能规模、用途等条件，结合相关技术标准规范进行了空调、通风及防排烟系统的设计，并得出了总结和分析。主要结论如下：

（1）根据项目功能规模情况，空调系统采用多联机+新风系统的设计，大空间采用定风量一次回风全空气系统。

（2）根据上海新规的施行，严格按照以面积300平为界，合理划分防烟分区的边界及制定挡烟垂壁的高度来计算房间排烟量。

（3）对于有特殊要求的房间，如净高较高和有净化要求的房间，合理选择空调风口和排烟口型式。