结合某建筑工程中暖通空调方面问题分析

侯伟峰 石燕毫

摘要：该建筑工程建筑面积约41.9万m2，地上35.6万m2，地下6.3万m2。主楼（檐口高度98.6m）地上21层，裙楼5层，6-22层为综合性楼宇；地下室为停车库及设备房，停车位为1400个。重建工程中，考虑升级换代的需要，对该建筑作了新的定位。简要阐述了为解决暖通空调及防排烟系统布置及设计问题所采取的措施。

关键词：大型市场；空调机房布置；疏散通道；防排烟系统；吊顶形式

1 设计难点问题剖析

首先，本工程暖通空调设备众多、尺寸庞大，对平面布置、空间造型甚至立面效果的影响明显。而市场经营对商铺的连贯性有严格的要求，不能因为建设设备配套用房而使连续布置的商铺出现中断、空白。这种做法将尽量多的空间留给商业，而且很好地解决了噪声等问题，便于集中检修，在使用中获得了好评。但是该做法有一定的限制。例如，如果空调机房距离服务区域过远，服务半径过大，就需增大空调机组风机全压，进而加大电动机、风机型号，初投资和运行成本随之增加。根据这一限值，并参考各主流生产厂商提供的数据，最远跨越2层的做法基本已是空调风机选型的极限了。而本工程商场共有8层，不能采用这种设计方案。经过测算，笔者认为大型商业建筑空调系统竖向跨越2层最为经济。另外，本工程地下車位紧张，周边区域没有更多的面积可以用于布置地上2层的空调机房。而将2层的空调机房设于地下层中间区域，既会减少地下机动车位，还会对1层的商位形成巨大的破坏。其次，本工程的建筑为高层商业建筑，消防主管部门要求计算疏散人数必须按照大型商场考虑，计算疏散人数的大幅提高，使得平面中增加了大量疏散楼梯，如果商位中间再出现其他管井，底层商业的黄金位置将被大量的楼梯和独立疏散通道侵占和隔断，将严重影响商业的连贯性，造成的损失可能是无法估量的。

2 解决措施

为了解决上述难点，笔者结合历年来批发市场建设经验反复论证，采用了一些新颖的设计手法，妥善解决了建筑设计与市场经营之间的矛盾，为今后大型商业建筑设计积累了一些宝贵经验。具体做法如下。

2.1 空调机房的排布

根据分析，1层既是市场主要出入口，也是吸引人流、营造商业气氛的最重要的场所，商业价值非常明显，因此将首层空调机房设于地下室的做法应该保留。2层以上情况则有所不同：商业人流通常是由自动扶梯、观光电梯进入的，最佳商业位置位于自动扶梯、观光电梯周边，建筑周边靠窗、靠外墙部位反而不是最佳部位。因此，在本工程中，2层及以上各层的空调机房分别按层设置于周边靠窗、靠外墙部位，这也是综合考虑各种因素后的最佳选择。通过走访发现，空调机房的噪声及检修对经营活动造成的不利影响，会引起商户的不满和投诉。设计中将空调机房分层布置，就必须考虑噪声对商铺的影响。为了防止振动的传递，空调设备不能与商铺相邻布置。而回风口如果面对商铺，产生的回风噪声也不利于提高商铺的档次。因此，2层及以上各层在周边部位布置空调机房，同时将机房回风区域与商铺用一条设备走廊隔离，回风口隐蔽设置，既减小了回风噪声对营业场所的影响，又起到了设备检修与营业场所分离的作用。

2.2 排烟系统的设计

按照《高层民用建筑设计防火规范》的规定，商业建筑中机械排烟系统按照防烟分区设置排烟风口，每个防烟分区面积不超过500m2，负担两个及以上防烟分区的系统排烟量按照系统内最大防 烟分区面积指标120m3/（m2·h）计算，所以基本上每个系统都需要60000m3/h的计算排烟量，考虑系统漏风因素，配置的风机风量至少需要6600m3/h。这样排烟管道即使按照镀锌钢板的风速极限值20m/s计算，总风管的截面面积都需要0.82m2，选用的风管尺寸至少为1900m×500m，且风管下还必须设消防喷头，所以排烟风管的排布要考虑不能与空调风管交叉，否则会严重影响吊顶高度。因此，机械排烟系统主风管的位置就需要和空调主风管的位置综合协调。排烟系统基本有两种设计方法：方法1，以水平防火分区为单位，每层的每个防火分区设置1台（风管交叉严重时可能需要2台）消防高温排烟风机。按照规范的要求，需要设置排烟机房，隔墙的耐火极限不小于2h，楼板的耐火极限不小于1.5h。方法1，采用竖向排烟系统，即在屋顶设置集中排烟风机，通过竖井对各层相同位置的防烟分区进行排烟，一组风机需要负责多层多个不同的防烟分区。方法1的优点是：每台排烟风机负责的防烟分区相对较少，系统简单，调试相对容易，故障影响面较小，不跨越防火分区。缺点是：风机数量多，投资大，每层设置机房占用营业面积。方法2的优点是：排烟风机设于屋面，不占用营业面积，风机数量少，投资省。缺点是：竖向系统竖井为负压式，漏风隐患较多，调试相对困难，竖向跨越防火分区，故障可能波及不同楼层。经过综合分析，在采取了一定的预防措施后，本工程确定按照方法2实施。设计中具体的做法是：每个防火分区均不超过4000m2，并划分若干个防烟分区（大多数情况为8个），每个防烟分区面积不超过500m2。为了确保安全，每个防火分区都至少有2个排烟竖井到达，分别接出横向排烟主管，控制不同的防烟分区。在每个防烟分区的格栅吊顶以上置排烟口，分别负担每个防烟分区的排烟。

在初步设计的前期沟通及施工图审查阶段，消防主管部门对商场排烟系统的设计极为关注，提出采用竖向方式时竖井及风管的漏风可能导致整个排烟系统无法正常运行。为此笔者在设计中采用了多种方法来确保系统的可靠性。首先，位于建筑周边的排烟系统，其竖井基本都利用了空调机房空间，不再另外占用商业面积，竖向管道都采用了镀锌钢板，本身漏风量较小，也便于检修、补漏。部分位于商场中间区域的排烟竖井，因为空间狭小，采用风管虽然漏风量小，但因施工作业面要求，商业面积损失过大，最终还是采用土建竖井内壁贴无机不燃玻璃钢板的方法以减少漏风量。另外，从国际商贸城二期的设计及调试经验看，由于排烟风口风速不大于10m/s的限制，对应于30000m3/h的排烟量，风口面积至少需要1.2m2，而目前排烟风口产品质量参差不齐，漏风量过大，也是导致排烟系统失效的一个重要原因。为此，设计采取了普通钢制风口加远距离操作常闭风管排烟防火阀的做法，代替常闭排烟风口。这种做法从原理上与常闭排烟风口完全一致，但是由于风管允许风速为20m/s，相对于排烟风口风速不大于10m/s的限制，理论上风管截面积可以是风口面积的50%。

采用新方法后，要考虑的漏风点主要是在常闭的排烟防火阀上，相对于以前的常闭排烟口，漏风量可大大减小。竣工后，在消防系统初验中，个别采用土建竖井的系统漏风量较大，在关闭所有排烟口的情况下，屋顶排烟风机出风量仍然很大，证明了漏风的存在。施工单位对竖井进行封堵整改后，排烟口风量完全达标，证明了只要做好风管材质的选择、土建竖井的封堵及排烟风口的改进，竖向排烟系统应用于高层商业建筑是完全可行的。

3结论

现阶段，针对大型综合类建筑物的中央空调机房一般都设置于建筑物地下室，采用设备廊分隔，可以使商业面积利用最大化，同时保证隔声降噪效果、提高室内空气品质及便于检修；地下安全通道的做法可以有效解决商业建筑中普遍存在的疏散通道影响商业布局的矛盾，既确保了安全疏散，又保证了商业面积的有效利用；只要措施得当，大型商场采用竖向排烟系统是完全可行的，同时还可以减小机房面积、减少风机数量、降低初投资。