空调设计和消防设计有哪些创新点国家会展中

　

作者：华东建筑设计研究院魏炜贾昭凯杨辰蕾韩佳宝张琳王全

一、工程概况

中国博览会会展综合体项目（北块）（现用名国家会展中心（上海），以下简称“国家会展中心”）位于上海市西部，北至崧泽高架路，南至盈港东路，西至诸光路，东至涞港路，总用地面积85.6公顷，总建筑面积约为万m2，其中地下建筑面积约为20万m2，展览建筑面积约为80万m2；另有约10万m2室外展场。最大的展厅建筑面积约为2.88万m2。建筑总高度约为43m。

图1中国博览会会展中心全景

国家会展中心是集展览、办公、酒店、商业等配套设施综合为一体的大型综合体，建筑总体布局突破了以往大型展馆呈单元行列式布局的模式特征，突出了展览与非展览功能的有机整合，通过会展配套功能的合理布局，创造出具有高效会展运营效率的新型会展模式。

二、工程设计特点及创新点

2.1超高大展厅空调送风技术（创新点）

国家会展中心设有3个超高大单层展厅，长约m，宽约m，平均高度约为33.5m。展览时可利用展板分隔展位。

目前国内外没有如此高大的展厅工程案例，现有高大空间空调送风技术是否适用无法直接判断。依据计算流体动力学CFD模拟分析结果，确定了单层展厅采用上送风、下回风的气流组织方式。气流在展位隔断上方直接送入展位，避免了隔断展板对送风气流的遮挡，解决了展位隔断高低不一、展位隔断形状各异、送风不均匀等常见的展厅空调问题。

图2中国博览会会展中心全景

单层展厅采用自动调节送风角度的空气布送器（自动调节导流叶片角度旋流风口），解决了超高大空间冬季空调热风无法送至工作区的重大难题，同时改善了夏季空调冷风口下方吹风感，为暖通创新的成功案例。

2.2超高大展厅排烟控烟技术（创新点）

国家会展中心的展厅为超大空间，难以参照现有国家规范和上海市的消防规程划分防烟分区。建设单位希望展厅今后可最大程度的灵活租用，尽量不设置实体隔墙和防火卷帘。展厅排烟系统结合消防性能化设计，创新提出了脉冲风机系统控烟技术。利用防火隔离带形成虚拟的“防火分区”，在防火隔离带的两侧分别设置1组脉冲风机，当展厅某个“防火分区”着火后，低速启动脉冲风机将扩散至非着火区域的烟气抽回至火灾区域，达到一定的挡烟作用。每侧设置5台脉冲风机，一个防火隔离带共设置10台脉冲风机。通过CFD模拟分析、火灾相似性实景试验和展厅冷烟效能验证等过程，验证了脉冲风机系统具有消防性能化设计所要求的挡烟能力，基本满足防火隔离带对挡烟的要求。

2.3超大展厅压缩空气系统技术措施

从满足展厅功能需求出发，同时兼顾建设单位对成本造价的严格控制，制定出合理、有效、灵活的压缩空气供气方案。展厅分别配置了2×10m3/min、1×10+1×5m3/min、2×5m3/min和2×5m3/min共8台风冷微油螺杆式空压机，通过数量与容量的不同配比满足不同规模、不同类型的展览需求。

图2脉冲风机系统

不锈钢压缩空气管道根据展位箱的布点，沿一层展厅管线槽内架空敷设，沿二层展厅楼板下方架空敷设。

2.4大温差空调供冷技术及控制措施

国家会展中心采用区域集中供能系统，综合考虑冷源和空调末端情况，冷水供、回水温差设计为8℃。采用冷水大温差运行，因其冷水特性为小流量大温差，可降低冷水泵输送能耗，容易满足部分负荷运行的特性，实现系统节能运行。与常规5℃温差的空调冷水系统相比，采用大温差设计后，系统循环水量可减少37.5%，水泵、管道及其配件的初投资相应地大大减少，一次投资可以减少5%左右。

能源中心供冷系统采用定流量一级泵+变频二级泵系统，二级泵变频调速由用户热力机房最不利环路总供、回水管处的压差值进行控制。用户侧供冷系统采用变频三级泵系统，三级泵频率由设于系统最不利环路末端的实时压差控制调节。

图3中国博览会会展中心全景

2.5用户侧空调直接供能技术及水力平衡措施

国家会展中心内设有7个用户热力机房，采用三级泵直接供冷供热方式，用户侧不设置隔断用换热器。如此大规模复杂综合体建筑采用用户侧三级泵直接供能技术，国内尚属首次。估算采用直供系统比含板式换热器系统减少初投资约万元，运行能耗减少约3.1%。无论从初投资还是运行能耗来看，用户侧空调冷水直供系统与含板式换热器系统相比，其优势十分明显。在直供系统控制方案合理、有效的前提下，在类似项目中应优先采用冷水直供系统。

各用户热力入口设置流量平衡和调节装置。为减少用户侧环路与能源中心环路的相互干扰，二级泵和三级泵环路之间设置平衡管，将二、三级水系统断耦，各环路相对独立，可基于不同的压差独立控制各自环路运行。

三、设计参数及空调冷热负荷

3.1室外空气设计参数

室外空气设计参数详见表1。

表1室外空气设计参数

3.2室内空气设计参数和设计指标

室内空气设计参数和设计指标详见表2。

表2室内空气设计参数和设计指标

3.3展厅的夏季和冬季空调冷、热负荷

根据本项目各功能的面积分布，展厅的夏季和冬季空调冷、热负荷详见表3。

表3展厅的夏季和冬季空调冷、热负荷

四、空调冷热源及设备选择

建设单位经综合权衡后，引入能源投资商建设国家会展中心的区域能源中心。能源中心设于基地东南角，毗邻kV变电站。能源中心以天然气分布式供能系统为核心，供冷采用天然气分布式供能+直燃型溴化锂冷热水机组+常规电动冷水机组+水蓄冷，供热采用天然气分布式供能+直燃型溴化锂冷热水机组+蓄热的复合供能模式，设计总供冷负荷MW，总供热负荷55MW。

五、空调系统形式

5.1空调风系统

各类展厅、办公大堂、员工餐厅、展示厅、商业门厅、超市和酒店大堂、餐厅、泳池池厅等大空

图3单层展厅顶送风方式

间公共用房采用定风量全空气系统。高大展厅依据CFD模拟分析结果，分别采用上送下回和侧送+上送下回的气流组织方式。

其他办公、商铺和酒店客房、后勤办公等采用风机盘管+新风系统，并设置热回收功能段，回收排风的能量，预冷或预热新风。

使用时间不同且有室温要求的设备用房值班室、控制室、弱电机房、电梯机房、车库管理室等设置分体式空调器或变制冷剂流量多联式空调系统。

5.2空调水系统

国家会展中心内共设7个用户热力机房，用户侧不设换热装置，采用三级泵直接供冷或供热的方式。

空调冷水系统供、回水温度设计为6.5/14.5℃；空调热水系统供、回水温度设计为50/40℃；酒店空调热水系统的供、回水温度设计为60/50℃。

空调水系统为异程式，采用干管静态平衡阀+末端动态平衡电动调节阀的组合水力平衡方式。

六、通风、防排烟及空调自控设计

6.1展厅通风设计

展厅机械通风系统按空调期和非空调期分别考虑，排风机的风量与二者对应，并按展览的不同阶段，采取不同的运行策略。

展区过渡季节以通风为主，展厅各空调系统可全新风运行，向室内送入新风，满足室内环境的需求。过渡季节排风机全部或部分运行。

夏季和冬季展厅空调系统运行时，展厅新风量由工作区CO2浓度传感器控制，室内排风机变频运行，排风量与新风量平衡，保持室内微正压；冬季时，排风机停止运行。

6.2排烟系统

国家会展中心展厅均采用机械排烟方式。考虑到展厅的整体性和使用功能需求，对单层展厅和双层展厅采取不同的防火隔断方式。

以单层展厅为例，单层展厅为无柱大跨度空间，净高达35m，顶部为桁架结构，难以设置防火卷帘来划分防火分区，因此在展厅内部设置防火隔离带，通过防火隔离带将展厅分隔为3个“防火分区”。利用消防性能化设计，分别确定了举办不同类别展览时防火隔离带的宽度。如对于机械类和食品类展览，防火隔离带的宽度设定为12m；而对于汽车类、家具建材类、礼品家居类和纺织类展览，防火隔离带的宽度设定为17m（如图4所示）。

大空间且人员较为密集的场所中，控制烟气扩散是非常重要的。中博会展厅顶部多为三角形钢桁架，无法设置固定的挡烟垂壁。本项目创造性地提出采用“脉冲风机系统”控制烟气蔓延，即在防火隔离带的两侧分别设置1组脉冲风机，其主要作用为：将扩散至非着火区域的烟气抽回至火灾区域，以达到一定的挡烟作用。

图4单层展厅防火隔离带示意图

七、运行效果

年10月展厅区域全部竣工并投入试运行，先后承办了多项国际、国内大中型展会活动，并经历了年上海国际汽车展、年和年国药展等大客流展览的考验。以A1区单层展厅（净高35m）为例，物业管理单位对展览现场室内温度的测试结果详见表4。

表43号馆现场温度统计表（单位：℃）

暖通对于自然排烟设计，什么情况下可以采用自然排烟？有何要求？

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