民航空中交通管制塔台主要功能层暖通空调设计要点探讨

廖嘉文，朱文学

（1.中国民用航空中南地区空中交通管理局，广州，510403；2.广州中南民航工程咨询监理有限公司，广州，510403）

1 前言

民航空中交通管制业务用房是运输机场关键的配套工程，尤其是塔台、管制楼及航管楼等空管用房在机场正常运营中有不可替代作用。在实际正常运作中各类空管用房对建筑室内环境均有严格要求，暖通空调设计的优劣直接关系到空管系统运作安全乃至机场运行安全，同时也是空管工程建设中需要重点考虑问题之一。目前我国的民航技术标准还没有关于空管用房的设计标准，本文以武汉天河机场三期扩建工程空管工程中新建塔台为实例，以不同功能层的设计原则及用户需求为指引，参考国内暖通空调设计标准，对暖通空调设计要点及注意事项进行论述。

2 项目背景

图1 天河机场三期扩建工程空管工程新建塔台效果图

武汉天河机场新建塔台 （效果图见图1）是天河机场三期扩建工程的空中交通管理配套建筑，该塔台所在地块总占地面积20亩，塔台 （含附楼）属于特殊筒体结构建筑，总建筑面积3679平方米，塔体总高度114.95米 （国内第一高，全球第二高）。该塔台于2014年11月开工，2016年7月竣工并通过行业验收。塔台作为指挥飞机进离场的功能建筑，在机场正常运营中发挥着不可替代作用，因此对室内空调设计有着较高要求。

3 设计原则及用户需求

武汉天河机场新建塔台顶部各层分布见图2。

塔台顶部各层根据使用功能可分为两类：

一类为室内无工艺设备或只有较少工艺设备、长时间有工作人员停留的功能层，如管制指挥层、管制员休息层、气象观测层及办公层等，该类功能层 （下简称 “舒适性空调层”）对舒适性空调要求高，因此应根据 《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》 （GB50736－2012）［1］等规范结合室内人员座位布置进行设计；

另一类为室内有较多工艺设备、工作人员平时只作短时间停留的功能层，如设备外廊层、通讯设备层及设备机房层等，该类功能层 （下简称 “功能性空调层”）对室内人员体感舒适性要求不高，但强调针对工艺设备的功能性空调要求，因此应着重按照 《电子信息系统机房设计规范》（GB50174－2008）［2］等规范结合室内工艺设备布置进行设计。

4 设计要点及注意事项

4.1 冷热源方案

该塔台各功能层夏季空调冷负荷为空气调节区各项逐时冷负荷综合最大值 （含新风负荷及各项有关附加冷负荷），冬季空调热负荷为按所服务区域热负荷的累计值确定，通过专业软件计算可得冷负荷值为163kW，热负荷值为114kW。

根据塔台各功能层分布及冷热负荷值，除设备外廊层外，原设计选用4台风冷冷暖型变制冷剂流量多联空调设备，空调室外机作为系统冷热源（空调室外机设置在设备外廊层室外屋面），夏季供冷，冬季采暖。设备外廊层使用分体空调进行制冷。

图2 武汉天河机场新建塔台顶部各层分布图

表1 室内空调设计计算参数

值得注意的是，在原设计基础上，空调室外机可根据功能层的类型、室内建筑环境控制的重要程度及冷热源备份需求进行更合理分配，原冷热源方案设计优化方案见表3。

表2 原设计选用冷热源空调设备室外机性能参数表

表3 优化设计后选用冷热源空调设备室外机性能参数表

从优化方案中可见，管制指挥层冷热源设备分成两组，一组与其他舒适型空调层共用，另一组单独为管制指挥层服务。而对于功能性空调层，考虑到空管工艺设备重要性，优化方案使用 “2＋1”备份方式，使用3套互为备份的多联机空调设备同时对各层实施长年供冷。优化后方案虽然空调室外机总匹数增加导致投资有所增加，但对于塔台的安全运行是必要的、合理的。

4.2 空调室内机及气流组织方案

舒适性空调层内选用内嵌式四向送风、双向送风或单向送风天花机，夏季供冷，冬季供热，气流组织为上送上回 （见图3）。由于吊顶安装的空调室内机在夏天制冷工况下存在凝水滴水风险，故空调室内机布置应注意与席位工作台位置错开。

值得注意的是，若按照上述冷热源优化设计后方案执行，如图4所示，管制指挥层蓝色和绿色空调室内机应分别由不同室外机供冷，当其中一个系统出故障或进行检修时仍能保证室内供冷。另外，根据实际使用情况，冬天严寒天气下单靠多联机设备制暖工况未能完全满足静止工作状态下管制员的热舒适度［3］，热感觉普遍出现“稍不舒适”及 “不舒适”的表述，因此在诸如本工程地区的夏热冬冷地区，设计应选用带电辅热空调室内机，或在工作席位旁预留电暖设备用的配电插座。

功能性空调层制冷对象主要为空管工艺设备而非人，故显热为空管工艺设备主要发热量，因此功能性空调层最理想制冷手段应为直膨式机房精密空调系统，但由于精密空调室内机体积较大，而塔台功能性空调层有建筑面积限制，因此仍选择使用风冷变制冷剂流量多联空调系统。为尽量降低功能性空调层室内温湿度波动，室内房间围蔽尽量封闭（不设外开窗），以减小室外热环境对室内扰动。为规避制冷工况下存在凝水滴水风险，功能性空调层内优先选用落地式室内机，按 “2＋1”冗余备份，长年制冷，气流组织为下送下回。

图3 舒适性空调层空调气流组织

图4 管制指挥层空调室内机布置平面图

4.3 新风系统方案

由于塔台为全年24小时工作场所，室内空气质量将直接影响工作质量，因此有效的新风对舒适性空调层显得极为重要。根据暖通设计规范及室内空气质量标准要求［4］，每人每小时新风量为30立方米，而对于管制指挥层应将标准适当提高，本工程以50立方米每人每小时计算风机风量。管制指挥层原新风系统设计为1套新风换气机，后为保证新风换气机检修期间室内新风送风，经使用方考虑，利用屋面送、排风管增加离心送风机及排风机各1套，平面布置图见图5。由于管制指挥层内无可开启外窗，应使用方要求，在塔台幕墙深化设计阶段，增加一连通室内外的自然通风风道。

值得注意的是，本管制指挥层新风系统设计仍有两点可改进：其一为防止来自电梯井道及设备外廊层等污浊空气流入该层，新风系统应令室内保持正压，故送风量设计应大于排风量；其二为新风送风应有预冷 （热）手段，以防止因室内外空气状态差异造成空调室内机风口结露滴水。

另外，管制员休息层、气象观测层及办公层内均设计有独立预冷新风设备，设备外廊层、通讯设备层、设备机房层内未考虑新风。

4.4 通风系统方案

由于该塔台功能性空调层内有较多工艺设备，消防专业对室内均设计管网气体消防系统，而房间室内相应设计灾后排风系统，该排风系统平时处于关闭状态 （总风管电动风阀常闭），当气体消防灭火系统喷气后排风机启动并连锁开启风阀排风。

4.5 集中控制器的应用

图5 管制指挥层新风系统设备平面布置图

该塔台空调系统主要采用变制冷剂流量多联机系统，而舒适性空调层与功能性空调层使用工况存在季节性差异，集中控制器能统一控制空调室外机运行工况，设置空调室内机运行模式、风量、风向及温度，令塔台内空管业务用房更合理、规范使用空调。一般来说，若单针对塔台来说，一个小型集中控制器已经能满足需要，若将整个小区纳入集中控制范围，可设计按中型设备选型，具体选型需视厂家技术参数而定。集中控制器的信号线敷设应注意在土建施工阶段实施，控制面板宜设置在物业管理值班室。

5 结语

随着我国民航事业的飞速发展，民用机场改扩建工程配套的一座座新建塔台如雨后春笋般拔地而起。从2012年颁布 《国务院关于促进民航业发展的若干意见》颁布以来，中南地区先后已有长沙、郑州、武汉、南宁四个省会城市机场的四座新建塔台建成。面对当今民航工程建设势头，以工程实例及其使用情况总结、分析设计要点及注意事项显得尤为重要，希望本文对今后塔台暖通设计有指导作用。