某机场航站楼大空间空调系统设计

陈 鹏

(中交机场勘察设计院有限公司，广东 广州 510230)

0 引言

党中央提出“一带一路”的合作倡议，其中交通基础设施是基础，中国民航建设迎来了高速发展时期。2017年7月7日，民航局国际合作服务中心和走出去智库共同编撰的《“一带一路”沿线主要国家民用航空业发展情况分析报告》指出，截至目前，国内沿线省份新建机场33个，完成枢纽机场改扩建项目55个，下一步也在进一步推进直接服务于“一带一路”民航大中型机场建设，初步统计总投资达1 636亿元。

机场的建设离不开暖通空调设计，特别是航站楼。而航站楼中绝大部分区域为高大空间，如值机大厅、候机厅、行李提取大厅、行李分拣区等，部分区域同时也是客流量大、人员密集的场所。所以，这些区域的空调系统设计尤为重要。

1 工程概况

该机场定位为国内“支线机场”、广州机场的备降场。机场本期用地3 279亩，飞行区等级为4C，新建航站楼12 700 m2，地上2层，建筑高度为24 m。其中首层为贵宾区、值机大厅、远机位候机厅、出发安检、出港行李分拣、行李提取大厅等，2层为CIP休息室、旅客候机大厅、旅客到达区、商店等。主要功能区域面积及层高如图1所示。

2 空调风系统设计

根据GB 50736—2012民用建筑供暖通风与空气调节设计规范相关要求，本次设计采用的末端形式为：装修后净高不大于5.0 m的区域，如贵宾区、商店区、CIP休息区等，采用风机盘管+独立新风系统；普通层高区域，如远机位候机厅和行李提取大厅，采用喷口侧送方式；高大空间区域，如旅客候机大厅和值机大厅，采用喷口侧送分层空调方式；而对于机械化行李分拣区，人员密度很小，设置排风机，通过负压从值机大厅引入温度较低的室内空气，起到了一定的降温效果，同时对维持值机大厅一定正压有作用。

一次回风喷口送风系统采用同侧上送下回方式，以值机大厅为例，气流组织如图2所示。

如图2所示，值机大厅为高大空间，采用分层空调，送风喷口设置于首层夹层内，喷口中心标高为5.5 m，回风百叶设置于同侧标高1.3 m处，人员处于射流回风区，人员工作区设定为2 m；上部区域利用电动排烟窗正压排风，降低该区域上部空间温度，有效降低冷负荷。

3 喷口射流送风计算

本节以值机大厅为例，进行喷口射流送风计算，相应的确定喷口的数量和大小。

值机大厅冬夏季设计温度为22 ℃/26 ℃，相对湿度为35%/55%，通过负荷计算软件得到空调热冷负荷分别为231 kW/582 kW，冬夏季设计送风温差为11 ℃/8 ℃。结合多个厂家样本，确定采用4排管空气处理机组，冬夏季总风量为62 000 m3/h/100 000 m3/h。考虑到漏风等影响，选型采用3台冬夏季送风量为35 000 m3/h/21 500 m3/h的组合式空气处理机组，其中风机变频范围为60%～100%，机组分别设置于2层两端机房和首层中间机房。

计算过程采用试算法求解，初步假定喷口直径为300 mm。喷口送风计算公式如下：

(1)

(2)

(3)

vp=0.5vx

(4)

当β=0且送冷风时，有：

(5)

当β角向下且送热风时，有：

(6)

其中，y为射流轴心偏离水平轴的距离，取值为5.5-2=3.5 m；d0为喷口直径，取300 mm；x为射流射程，取17 m;ɑ为紊流系数，取0.07；β为喷口倾角。

夏季设计工况为：t0x=18 ℃，tnx=26 ℃，Tnx=299 K，得Arx=0.001 53，v0x=7.17 m/s，vxx=0.837 m/s，vpx=0.42 m/s，射流末端平均速度满足要求。相应的确定喷口个数为n=105 000/(0.25×3.14×0.32v0x)=57.5个，考虑到三台机组平均分配，喷口数量设计为57个。

冬季设计工况为：假设喷口倾角β=15°，t0d=33 ℃，tnd=22 ℃，Tnd=295 K，得Ard=0.000 43，v0d=15.3 m/s。显然速度偏大，再次假设β=27°，得Ard=0.001 62，v0d=8.23 m/s，vxd=96 m/s，vpd=0.48 m/s，射流末端平均速度满足要求。相应的确定喷口个数为n=64 500/(0.25×3.14×0.32v0d)=30.8个，考虑到3台机组平均分配，喷口数量设计为30个。

按照实际的喷口数量可以得到冬夏季实际送风v0，vx和vp分别为8.45 m/s/7.24 m/s，0.99 m/s/0.85 m/s，0.49 m/s/0.42 m/s，射流末端平均速度均满足要求。同时根据计算结果布置风管和喷口，如图3所示。

布置风口57个，配合装饰和等间距要求，设置8个装饰风口。而冬季工况较夏季工况少27个风口，此时要求通过电动调节阀关闭，同时调整喷口倾角为27°。

4 结语

实践证明高大空间采用分层空调具有一定的节能效果，本文以航站楼内的值机大厅设计为例，空调末端采用喷口送风上送下回一次回风系统。

1)通过理论计算得到冬夏季所需喷口(直径为300 mm)数量分别为57个和30个以及冬季喷口倾角为27°，以便冬夏季空调末端的切换与调节，不至于风量过大和气流组织达不到设计要求等现象。

2)查看许多厂家样本，空气处理机组的热量值均大于冷量值，这与我国绝大部分地区的冷热负荷需要不符。仅通过水量调节而不改变末端风量，不能成为最节能的方式。此次设计采用的空气处理机组具有变频调节能力，在冬季低风速下运行，能够满足大空间气流组织要求，减小了风机电量的消耗。