民航空中交通管制塔臺主要功能層暖通空調設計要點探討

廖嘉文，朱文學

（1.中國民用航空中南地區空中交通管理局，廣州，510403；2.廣州中南民航工程咨詢監理有限公司，廣州，510403）

1 前言

民航空中交通管制業務用房是運輸機場關鍵的配套工程，尤其是塔臺、管制樓及航管樓等空管用房在機場正常運營中有不可替代作用。在實際正常運作中各類空管用房對建筑室內環境均有嚴格要求，暖通空調設計的優劣直接關系到空管系統運作安全乃至機場運行安全，同時也是空管工程建設中需要重點考慮問題之一。目前我國的民航技術標準還沒有關于空管用房的設計標準，本文以武漢天河機場三期擴建工程空管工程中新建塔臺為實例，以不同功能層的設計原則及用戶需求為指引，參考國內暖通空調設計標準，對暖通空調設計要點及注意事項進行論述。

2 項目背景

圖1 天河機場三期擴建工程空管工程新建塔臺效果圖

武漢天河機場新建塔臺 （效果圖見圖1）是天河機場三期擴建工程的空中交通管理配套建筑，該塔臺所在地塊總占地面積20畝，塔臺 （含附樓）屬于特殊筒體結構建筑，總建筑面積3679平方米，塔體總高度114.95米 （國內第一高，全球第二高）。該塔臺于2014年11月開工，2016年7月竣工并通過行業驗收。塔臺作為指揮飛機進離場的功能建筑，在機場正常運營中發揮著不可替代作用，因此對室內空調設計有著較高要求。

3 設計原則及用戶需求

武漢天河機場新建塔臺頂部各層分布見圖2。

塔臺頂部各層根據使用功能可分為兩類：

一類為室內無工藝設備或只有較少工藝設備、長時間有工作人員停留的功能層，如管制指揮層、管制員休息層、氣象觀測層及辦公層等，該類功能層 （下簡稱 “舒適性空調層”）對舒適性空調要求高，因此應根據 《民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范》 （GB50736－2012）［1］等規范結合室內人員座位布置進行設計；

另一類為室內有較多工藝設備、工作人員平時只作短時間停留的功能層，如設備外廊層、通訊設備層及設備機房層等，該類功能層 （下簡稱 “功能性空調層”）對室內人員體感舒適性要求不高，但強調針對工藝設備的功能性空調要求，因此應著重按照 《電子信息系統機房設計規范》（GB50174－2008）［2］等規范結合室內工藝設備布置進行設計。

4 設計要點及注意事項

4.1 冷熱源方案

該塔臺各功能層夏季空調冷負荷為空氣調節區各項逐時冷負荷綜合最大值 （含新風負荷及各項有關附加冷負荷），冬季空調熱負荷為按所服務區域熱負荷的累計值確定，通過專業軟件計算可得冷負荷值為163kW，熱負荷值為114kW。

根據塔臺各功能層分布及冷熱負荷值，除設備外廊層外，原設計選用4臺風冷冷暖型變制冷劑流量多聯空調設備，空調室外機作為系統冷熱源（空調室外機設置在設備外廊層室外屋面），夏季供冷，冬季采暖。設備外廊層使用分體空調進行制冷。

圖2 武漢天河機場新建塔臺頂部各層分布圖

表1 室內空調設計計算參數

值得注意的是，在原設計基礎上，空調室外機可根據功能層的類型、室內建筑環境控制的重要程度及冷熱源備份需求進行更合理分配，原冷熱源方案設計優化方案見表3。

表2 原設計選用冷熱源空調設備室外機性能參數表

表3 優化設計后選用冷熱源空調設備室外機性能參數表

從優化方案中可見，管制指揮層冷熱源設備分成兩組，一組與其他舒適型空調層共用，另一組單獨為管制指揮層服務。而對于功能性空調層，考慮到空管工藝設備重要性，優化方案使用 “2＋1”備份方式，使用3套互為備份的多聯機空調設備同時對各層實施長年供冷。優化后方案雖然空調室外機總匹數增加導致投資有所增加，但對于塔臺的安全運行是必要的、合理的。

4.2 空調室內機及氣流組織方案

舒適性空調層內選用內嵌式四向送風、雙向送風或單向送風天花機，夏季供冷，冬季供熱，氣流組織為上送上回 （見圖3）。由于吊頂安裝的空調室內機在夏天制冷工況下存在凝水滴水風險，故空調室內機布置應注意與席位工作臺位置錯開。

值得注意的是，若按照上述冷熱源優化設計后方案執行，如圖4所示，管制指揮層藍色和綠色空調室內機應分別由不同室外機供冷，當其中一個系統出故障或進行檢修時仍能保證室內供冷。另外，根據實際使用情況，冬天嚴寒天氣下單靠多聯機設備制暖工況未能完全滿足靜止工作狀態下管制員的熱舒適度［3］，熱感覺普遍出現“稍不舒適”及 “不舒適”的表述，因此在諸如本工程地區的夏熱冬冷地區，設計應選用帶電輔熱空調室內機，或在工作席位旁預留電暖設備用的配電插座。

功能性空調層制冷對象主要為空管工藝設備而非人，故顯熱為空管工藝設備主要發熱量，因此功能性空調層最理想制冷手段應為直膨式機房精密空調系統，但由于精密空調室內機體積較大，而塔臺功能性空調層有建筑面積限制，因此仍選擇使用風冷變制冷劑流量多聯空調系統。為盡量降低功能性空調層室內溫濕度波動，室內房間圍蔽盡量封閉（不設外開窗），以減小室外熱環境對室內擾動。為規避制冷工況下存在凝水滴水風險，功能性空調層內優先選用落地式室內機，按 “2＋1”冗余備份，長年制冷，氣流組織為下送下回。

圖3 舒適性空調層空調氣流組織

圖4 管制指揮層空調室內機布置平面圖

4.3 新風系統方案

由于塔臺為全年24小時工作場所，室內空氣質量將直接影響工作質量，因此有效的新風對舒適性空調層顯得極為重要。根據暖通設計規范及室內空氣質量標準要求［4］，每人每小時新風量為30立方米，而對于管制指揮層應將標準適當提高，本工程以50立方米每人每小時計算風機風量。管制指揮層原新風系統設計為1套新風換氣機，后為保證新風換氣機檢修期間室內新風送風，經使用方考慮，利用屋面送、排風管增加離心送風機及排風機各1套，平面布置圖見圖5。由于管制指揮層內無可開啟外窗，應使用方要求，在塔臺幕墻深化設計階段，增加一連通室內外的自然通風風道。

值得注意的是，本管制指揮層新風系統設計仍有兩點可改進：其一為防止來自電梯井道及設備外廊層等污濁空氣流入該層，新風系統應令室內保持正壓，故送風量設計應大于排風量；其二為新風送風應有預冷 （熱）手段，以防止因室內外空氣狀態差異造成空調室內機風口結露滴水。

另外，管制員休息層、氣象觀測層及辦公層內均設計有獨立預冷新風設備，設備外廊層、通訊設備層、設備機房層內未考慮新風。

4.4 通風系統方案

由于該塔臺功能性空調層內有較多工藝設備，消防專業對室內均設計管網氣體消防系統，而房間室內相應設計災后排風系統，該排風系統平時處于關閉狀態 （總風管電動風閥常閉），當氣體消防滅火系統噴氣后排風機啟動并連鎖開啟風閥排風。

4.5 集中控制器的應用

圖5 管制指揮層新風系統設備平面布置圖

該塔臺空調系統主要采用變制冷劑流量多聯機系統，而舒適性空調層與功能性空調層使用工況存在季節性差異，集中控制器能統一控制空調室外機運行工況，設置空調室內機運行模式、風量、風向及溫度，令塔臺內空管業務用房更合理、規范使用空調。一般來說，若單針對塔臺來說，一個小型集中控制器已經能滿足需要，若將整個小區納入集中控制范圍，可設計按中型設備選型，具體選型需視廠家技術參數而定。集中控制器的信號線敷設應注意在土建施工階段實施，控制面板宜設置在物業管理值班室。

5 結語

隨著我國民航事業的飛速發展，民用機場改擴建工程配套的一座座新建塔臺如雨后春筍般拔地而起。從2012年頒布 《國務院關于促進民航業發展的若干意見》頒布以來，中南地區先后已有長沙、鄭州、武漢、南寧四個省會城市機場的四座新建塔臺建成。面對當今民航工程建設勢頭，以工程實例及其使用情況總結、分析設計要點及注意事項顯得尤為重要，希望本文對今后塔臺暖通設計有指導作用。