从某生态餐厅空调设计谈规范的因循与突破

柏林芊

(北京中元工程设计顾问有限公司，北京 100000)

0 引言

生态餐厅以人们摆脱城市喧嚣、回归大自然的美好愿望为出发点，将餐厅建在温室中，并结合温室工程，园林景观设计、种植技术，营造出一种优美的就餐景观环境。

生态餐厅外观通常以通透的玻璃幕墙为主材料，采用阳光温室的设计方式，室内利用现代采暖通风空调系统使室温与空气湿度调节到使人体感到最佳的舒适度。

1 建筑概况

本次设计的生态餐厅位于天津市静海县团泊现代农业示范园区内，园区打造以设施农业为特色，农业、旅游业并向发展的休闲农业综合性园区。主要建设项目包括:蔬菜种植温室、生态餐厅、动物园、服务中心、儿童游乐场、垂钓中心和光合谷温泉酒店等。生态餐厅以其独特的外观屋顶造型吸引了无数游人来参观就餐，就是这奇特的屋顶造型给空调专业设计带来难言的烦恼。建筑概况见表1。

表1 某生态餐厅建筑概况表

2 设计参数

室外设计参数见暖通规范天津气象参数;室内设计参数如表2 所示。

表2 室内设计参数表

3 室内供暖通风与空调系统设计

空调的冷热源采用风冷热泵冷热水机组，冷热源机组设在室外，不在本次设计范围内。风冷热泵冷热水机组冷冻水供回水设计温度为7 ℃～12 ℃;供暖水供回水设计温度为45 ℃～40 ℃，生态餐厅全部采用空调，空调系统采用风机盘管加新风系统。空调水系统为一次泵两管制变流量系统。接待大厅、宴会大厅、靠外墙的散座设置了地板辐射供暖系统，地板供暖热水接自空调热水管。生态餐厅靠外墙周边设置了散热器供暖系统，散热器供暖热水也接自空调热水管。风机盘管冬季停用。空调采暖负荷统计表见表3。

表3 空调采暖负荷统计表

4 生态餐厅暖通设计中的问题及解决方法

1)生态餐厅暖通设计是否要遵守GB 50189—2005 公共建筑节能设计标准和DB 29—153—2005 天津市公共建筑节能设计标准。

生态餐厅位于农业生态观光园区内，建筑专业为了追求建筑外形的新、奇、特、吸引人的眼球，将该单层建筑的屋顶设计得十分怪异，整个建筑物的屋顶由几个三角形屋架和半圆形屋架相互贯穿，并掺杂了数个平屋面和数个老虎窗，几乎很难算出准确的屋面面积和建筑物的体积，但可以肯定屋顶传热面积大大超过传统的坡屋面，建筑物的体形系数是否超标难以断定，同时大量的异形屋面还无法安装内部活动遮阳布帘，造成夏季空调负荷大大增加。该生态餐厅同时又是全玻璃植物温室，明显违反《公共建筑节能设计标准》4.2.4 条:“建筑每个朝向的窗(包括透明幕墙)墙面积比均不应大于0.70”和4.2.6 条:“屋顶透明部分的面积不应大于屋顶总面积的20%”。通过分析，我们认为:本生态餐厅建设在农用土地上，是农业观光休闲公园的一部分，属于农业温室大棚性质，应首先满足植物生长的需要，不可以完全符合《公共建筑节能设计标准》。我们只是对生态餐厅的外围护结构传热系数做了适度节能要求(见表4)。要想使该生态餐厅的空调设计完全符合《公共建筑节能设计标准》几乎是不可能的，除非要建筑专业放弃这标新立异的屋顶设计，并增加不透光的屋顶面积和墙面面积，这显然是违背建设单位希望特立独行、独竖一帜的建设初衷的。

表4 生态餐厅传热系数设计取值

2)本次设计的生态餐厅房顶高度为5.8 m～15.2 m 不等，平均高度在10.5 m，属于高大建筑空间，根据以往的工程实践经验，冬季采用空气调节系统供暖时，由于热空气比冷空气密度小，热空气往往浮在高大空间的上部沉不下去，造成室内上热下冷，浪费了大量热能而室内供暖效果却不好。为了解决高大建筑空间空调供暖出现上热下冷现象，依据GB 50189—2005 公共建筑节能设计标准第5.2.6 条:公共建筑内的高大空间，宜采用辐射供暖方式。根据建设单位使用方的作息方式，空调使用方式，决定采用下列方式可以达到最大限度地节约能源，即:冬季停止使用风机盘管空调供暖，高大空间的生态餐厅采用周边散热器值班供暖加房间走道和餐桌椅子部位地面采用低温热水地板辐射供暖的联合供暖技术。这样既节约了能源，又保证了人员活动区的使用温度。但风机盘管空调系统、散热器供暖系统、地板辐射供暖系统三套系统同时出现，造成室内管道太多，布置困难，可否把三套管道系统混合接在一套管道系统中。

生态餐厅整体采用钢结构，为了大空间的使用要求，结构专业去除了许多柱子，有些部位16 m 跨，还有些部位24 m 跨中间都没有一根柱子，柱子与柱子之间也没有水平方向的连梁，造成设备管道布置困难;而在地面上，生态餐厅有机结合园林四大要素，充分表现出山石、水系、亭阁、绿地之间的微妙变化。其室内景观、林木、山水造成其地面是断续和高低错落的，供暖管道主干管在地下布置也是不现实的。

GB 50019—2003 采暖通风与空气调节设计规范第4.8.2 条和GB 50736—2012 民用建筑供暖通风与空气调节设计规范第5.9.2 条均规定:散热器采暖系统的供水和回水管道应在热力系统入口处与下列系统分开设置:a.通风与空气调节系统;b.地面辐射供暖系统。那么本次设计的生态餐厅可否突破该条规范的约束。

经过对规范条文的解析，作者认为是可以突破这条规范约束的。因为GB 50019—2003 和GB 50736—2012 规范的第1.0.2 条同时也规定:

“本规范适用于新建、扩建和改建的民用和工业建筑的采暖、通风与空气调节设计。本规范不适用于有特殊用途、特殊净化与防护要求的建筑物、洁净厂房以及临时性建筑物的设计。”生态餐厅可以视为有特殊用途(种植温室)的建筑物，可以不遵守这条暖通规范。同时笔者分析设立这条不同系统管道要分开设置的规定是基于下列原因:

a.不同系统的热媒参数、阻力特性、使用条件、使用时间等方面不是完全一致的，需要分开设置;

b.不同系统供热量需要单独计量时，也需要分开设置。

我们认为:生态餐厅避开了风机盘管空调系统与采暖系统同时使用，按照空调制冷量和空调冷水计算温度差选择供回水干管，当该管道用于供暖时，干管管径明显偏大，更有利于采暖系统的水力平衡，再加上采暖各分支立管增加水力平衡阀，所以不会出现水力不平衡的情况。同时由于三套采暖空调系统属于同一使用单位，也不存在需要分别计量的情况，所以，生态餐厅的三套采暖空调系统完全可以接同一管道系统上，不会出现使用问题。经过两年的实际运行，使用单位反映:采暖系统运行很稳定，没有出现水力不平衡或热力不平衡的现象。实践证明我们的暖通设计是成功的，同时节省了采暖干管系统，使得暖通空调管道系统大大简化，方便了施工，节省了造价，取得了良好的经济效益，受到了建设单位的好评。

3)生态餐厅的防排烟问题。

生态餐厅属于高度不超过24 m(屋顶最高处15.2 m，最低处5.8 m，平均高度10.5 m)的单层公共建筑，室内为大空间，建筑面积远大于300 m2，适用GB 50016—2006 建筑设计防火规范(下面简称为《建规》)。

《建规》第9.1.3 条规定:下列场所应设置排烟设施:公共建筑中经常有人停留或可燃物较多，且建筑面积大于300 m2的地上房间;长度大于20.0 m 的内走道;中庭;其他建筑中长度大于40.0 m 的疏散走道。

《建规》第9.1.3 条规定:建筑中的排烟可采用机械排烟方式或可开启外窗的自然排烟方式。生态餐厅属于室内经常有人停留且可燃物较多，建筑面积远大于300 m2，疏散走道长度也远大于40 m，依据《建规》必须有排烟设施。

生态餐厅的防排烟问题主要有以下两个:

第一，生态餐厅采用自然排烟还是机械排烟。

生态餐厅采用大面积玻璃幕墙，外墙上开窗不易，且影响外立面效果，墙边可能有植物，影响人在火灾时开窗排烟，所以不考虑墙面开窗自然排烟;玻璃房顶上开窗容易出现漏水问题，且需要排烟的房间可开启外窗面积不应小于房间面积的2%，按生态餐厅建筑面积5 200 m2计算，需要开窗5 200×2%=104 m2，开天窗数量太多，需要的电动开窗执行机构太多，造价不菲，且仍属于自然排烟，不如机械排烟可靠。生态餐厅建筑屋顶造型中有老虎窗，且分布位置满足防烟分区内的排烟口距最远点的水平距离不应超过30 m 的要求，可以满足吊装排烟风机的要求且不会影响建筑屋面造型，故采用机械排烟成为首选。生态餐厅夏季空调也需要定时排除积聚在屋顶下面的热空气，从而可大大减少夏季空调冷负荷。

综合考虑上述几个原因，生态餐厅决定采用机械排烟方式，使用8 台消防排烟双速风机平时排风兼火灾时排烟，风机吊装在房顶老虎窗内，该老虎窗玻璃改为出风防雨百叶。

第二，生态餐厅的机械排烟量按房间面积算还是按中庭体积算。

《建规》第9.4.5 条规定:室内净高大于6.0 m 且不划分防烟分区的空间，机械排烟系统的排烟量按建筑每平方米60 m3/h计算;建筑体积大于17 000 m3的中庭的排烟量按换气次数4 次/h 计算。生态餐厅建筑面积约5 200 m2，建筑体积按平均高度10.5 m 计算为54 600 m3。按建筑面积算出的机械排烟系统的总排烟量为60×5 200=312 000 m3/h，若把整个生态餐厅视为一个大中庭，则按建筑体积算出的机械排烟系统的总排烟量为54 600×4=218 400 m3/h。两种算法得到的排烟量有较大差距。

考虑到生态餐厅中山水和草木占用了较大空间，人员平均密度较小，同时考虑到双速排烟风机高速排烟量与低速排风量的比例关系，作者不希望平时排风量过大会增加空调冷负荷。最终采取了折衷方案(312 000 +218 400)/2=265 200 m3/h。生态餐厅共采用8 台双速排烟风机，每台高速排烟量37 506 m3/h，平时低速排风量24 860 m3/h。

5 结语

设计规范是专家学者设计实践经验教训的概括性总结，是设计工作的行动指南，为我们的设计工作避免走弯路，重蹈别人的覆辙，划下了安全合理的大框架，具有普遍性或共性的特点。但具体到某一设计项目上，由于实际项目千差万别，就会出现设计规范与具体项目不相适宜的现象，这里就会出现个别规范条目需要突破的现象。设计规范在一定阶段是相对稳定不变的，但随着时间的流逝，社会生产力的发展和科学技术的进步，设计规范又是不断发展变化的，设计规范的不断修订、改版就体现了这一特点。设计工作者若是墨守成规，固步自封，又何来科学技术的不断创新。

本文就天津某生态餐厅在空调设计中遇到的一系列问题及其破解的方法作了合乎情理的解说，对设计规范的因循与突破做了一次大胆的尝试。欢迎各位同行有不同观点者踊跃评说、不吝指正。

［1］GB 50019—2003，采暖通风与空气调节设计规范［S］.

［2］GB 50189—2005，公共建筑节能设计标准［S］.

［3］GB 50016—2006，建筑设计防火规范［S］.

［4］GB 50736—2012，民用建筑供暖通风与空气调节设计规范［S］.