走进法拉利赛车厂——热力系统的运作

法拉利总部位于马拉内罗市(摩德纳省),占地面积超过550,000m2,内设管理部、各种基础设施、多个研发中心以及许多生产工场;它是全球最著名的汽车制造商,更是意大利工业界、工程界和设计界的骄傲。

整个总部是按人性化理念布局的;是一个集优秀的生产质量、卓越的性能和风格优异的高档跑车场所,更因遵循在已有成果和未来目标的基础上,关注全体雇员的健康和能源可持续性而极富竞争力,并且最大关注将对雇员舒适度的各方面与能源领域内的最先进技术相结合。实际上,整个法拉利总部日常运营所需的80%能源是由一家冷热电三联产中心供给的(总热力供给能力为38MWt,其中,供给150℃热水为7MWt,供给7℃冷冻水为5MWf,发电能力17.1MWe)。

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冷热电三联产中心已于2009年6月启用,总部内多数建筑在屋顶上设置了太阳能光伏设施,其中第一幢建筑于2008年投入运行。其余的能源需求由环境可持续系统供应。

2015年3月,用作运动管理部的新建筑投入了运行­。该部门作为F1世界锦标赛的业务部门,圆满地完成了一系列著名的项目,使得这个跃马王朝的面目有了革命性的改变。

单座赛车工厂

这幢新GeS建筑(建筑设计:Wilmotte & Associé Architectes公司;设备设计:Polistudio A.E.S.)代表了法拉利所获得的全球最著名工业品牌的最佳价值,构成了法拉利公司宏大目标的一个关键要素。

该项目的目标是提高技术研发能力,扩大整个团队的处置空间,以求持续与顶级车队竞赛,并优化与高级跑车生产的协同,而有关的专有技术就源自于赛车。

项目范围中涵盖了若干的停车场和先前用作运动管理部办公室的一些建筑。首先在近旁的另一个区域重建了工场,同时在大约20个月的施工期内以临时结构方式布置了一些办公室。

该新建筑(约24,000m2)借助于品味独特的主体结构和线条,对法拉利品牌重新作出了诠释;项目设计高度关注建筑细节,在建筑和技术上采用了很多一流的解决方案。

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通过创造协调的环境并优化生产环节,引导着在四个楼层上形成了有机连接的多功能内部空间布局(其中,地上两层,地下两层),并在这些差别很大的功能环境之间建立起高效、协调的相互连系。

就像顶级的法拉利传统车型一样,技术构件隐藏在吸引眼球的建筑外壳之下:各个机房均位于地下室,而平屋顶上设置太阳能电池板和集热器方阵(约700kWp)以及通风系统和通风末端。

供暖供冷中心和通风中心

空调系统由设在邻近Minipolo的供暖供冷中心,通过穿越地下隧道的三个回路供给。这些回路分别输送:

— 冷冻水(4~9℃;功率2,200kW);

— 低温热水(45~40℃;1,200kW),供给加热盘管单元、空气处理机组的后加热单元和卫浴热水的预加热单元;

— 高温热水(70~60℃;1,500kW),供应所有其它热能用户。

新GeS建筑的供暖供冷站设在地下二层,在由两台电动泵增压的所有分配总管的上游。仅为冷冻水回路和高温热水回路配备了换热器,而低温热水供应回路与相关的分配管道却是直接连接的。实际上,在这种场合,只有当Minipolo的试验大厅运作时,才会通过回收专用冷冻机的冷凝热量免费供应热水:通过直接连接可以最大限度地利用热能。必要时,从高温总管上分接出低温热水。

大部分空气处理机组设在地下二层,余下的机组布置在地下一层。排气先流经焓式转筒换热器(显热换热效率≥75%),然后从屋顶排出,或者在极少的场合,经建筑外壳的空隙(宽度70cm)排走。

集成监测、调节和控制系统是直接数控系统(DDC),由外围控制器、通信总线和现场元件构成。外围控制器通过与建筑管理系统的软件架构的整合,可以实现单独(单机)或协同自动控制和命令控制功能。

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生产车间

新GeS建筑的入口(门厅、会客室、值守室、连接空间)是整个法拉利综合生产区共有的。该区域的空调采用地板嵌入式双重四管制风机盘管系统和新风系统,利用涡旋式风口按中性条件送风,无回风,以免空气从入口车道回流。

现在我们从F1单座赛车的生产区和维护作业区起,开始介绍从低舒适度到高舒适度的各个车间及相关的空调系统。

布置在地下室的生产车间配备的是四管制辐射吊顶系统(高度4.5m),供给的是等流量的33.3~36℃热水(冬季)和15~17℃冷水(夏季)。控制单元分别由4个电动阀(关停)和2个自动流量阀组成,用于自动控制流量,阀门由与整座建筑的建筑管理系统相连接的调节器自动操作。

依靠装在一次空气回风风道中的温度探头调节作业区内温度。在单独的办公室内装有就地调节器,利用室内温度探头和手动校准旋钮(±3℃)调节室温。露点探头可以防止管道表面和辐射板结露。

利用装在辐射吊顶内的风道和结构适当的置换风口,通风系统会按中性温度(冬季)和20℃温度(夏季,以减少部分敏感负荷)引入新风。通过装在周界墙壁近旁吊顶中的静压箱或室内自由风口实现回风。

车间内的液压试验台用于使车油维持规定的温度条件:试验台通过一个专门回路,连接冷冻水总管;该回路一直通达专门供油和调节油温的加油站,回路中配备了三速循环泵、探头套管、压力表、二通电动调节阀和两个平衡校准阀。

在生产车间旁设立了遥控车库,用于分析赛车时获得的遥测数据。遥测车库由一个大厅、一个休闲区和几间空调机房构成,大厅中配备了监视器和PC终端,休闲区内将箱式冷风机嵌入吊顶,有可能将部分新风(2,270m3/h)送入箱式冷风机。

仓库和库房中安装了单纯供暖的壁式空气加热器和按中性气候条件(冬季)和20℃(夏季)温度将一次风引入室内的新风系统,因此,不存在控制冷却,而是利用直接安装在风道上的风口。在车库的每一根车道入口和调车区内安装了两组垂直气帘,气帘装在电动大门上,由空气加热器回路供给。

更衣室配置了全空气通风系统(换气能力4,700m3/h),利用高引风率的风口,在中性气候条件下(冬季)以及按照户外气候条件(夏季)引入新风;诊疗室采用吊顶嵌入型箱式冷风机和新风实现空气调节;浴室采用散热片和回风。GeS建筑中的所有杂用房也都采用散热片和回风这种方案。

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红色作业区

一走入该建筑的底层,映入眼帘的便是占据中央很大一块面积的全高红色作业区,区内设立了组装单座赛车的各个车间以及相关的仓库和若干办公室。作业区采用全空气空调系统,配合5组后加热,以便根据服务区域和补气需求更好地控制温度。利用裸露的风道,通过嵌入吊顶的涡旋风口和送风喷嘴送风,后经回风格栅排出。在试运行阶段,整个系统实施了全空气循环运行。

各个车间的空调采用高效辐射板,设置在大约5.7m高度上实现供暖供冷,与地下室中安装的系统很类似。通风系统通过微孔墙壁,引入18℃(冬季)和20℃ (夏季)新风,而这些墙壁起着置换风口的作用。内部仓库及其它有特殊热负荷要求的房间均配置四管冷风机,每台冷风机均由自控的调节器和温度探头控制。

洁净室服务于液压车间,接纳单座赛车上特别机密部件的生产过程。为此设置了自主的全空气空调系统(5,800m3/h,其中仅250m3/h用于卫生换气),其空气处理机组配备了:一次预过滤(G3)、加湿冷却(仅实验室采用蒸汽加湿)、水滴分离器、风机段、二次预过滤(F9)、绝对过滤风柜(仅用于洁净室)、加热和后加热。

根据环境热负荷和/或特定传感器感测到的污染值向不同区域输送空气质量符合ISO6级或7级的不同量的风。通过装在洁净室吊顶内的风道过滤器出风,这种方式可以最大限度地减少分层和滞流,避免了污染颗粒积聚:为此,在验收阶段作了烟气试验。

强制排风系统

实际上,所有生产车间都配置了排风系统,设置位置一般都与所使用的机器相对应,而绝大部分排风管道向供暖供冷中心附近的专用风机房汇聚。为了根据屋顶上各个排风点优化管道路径,对某些系统作了分散处理。

一般,根据相关空气处理机组进风量和排风量的逐步变化,局部再整合生产车间的排风,或者要求从其它车间和邻近房间排风。

大部分生产活动集中在红色作业区内,在该区域内按离地4.5m的高度安装排风系统。在所使用的装置中,值得注意的是带吸尘器的工作台(去毛刺间、诊疗室、车体仓库)、烘炉(车体仓库)、排风罩(冲洗站、电子器材仓库)和吸尘臂(变速器试验台)。

红色作业区外的其它生产车间包括有:

— 钢圈轮胎清洗(2个吸尘罩);

— KERS系统/组件,带KERS库房/堆栈,藉此在排风机运行期间检测氢浓度是否有可能增加;

— 电子实验室(在振动台上安装吸尘罩和排风机);

— 液压实验室(为液压系统的组装设置6个小型排风罩);

— 管道车间(在车上焊接风扇和过滤器时适用的吸尘台);

— 拆卸引擎(在引擎支架下面部分安装吸尘口);

— 赛车组装(在地板上隐蔽设置带耐高温软管的吸尘口,用于抽吸引擎的排气);

— 装拆车架(配备了针对机构的烘炉,沿夹层地板布置隔热不锈钢排风管道);

— 拆卸油箱和刹车(只配备简单的吸尘器)。

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设在二楼的办公室

在GeS建筑最上层的一大块中央区域为开放式办公区,沿墙壁周界布置了多功能厅、单间办公室和会议室。房间内都配置了类似于前述的辐射吊顶、新风系统和地板嵌入式冷风机,以减少某些区域内可能会发生的较高的内部热负荷。

利用置换风口和辐射吊顶按中性温度(冬季)和20℃(夏季)引入新风,同时利用吊顶上带自由风口的风道(开放区域)和静压箱实现回风,而静压箱安装在与外墙对应的吊顶中,这样就能在受到辐照的墙壁附近引入新风。

多功能厅由一个分区全空气空调系统提供服务,从设备角度来讲,可将整个场地划分成三个可独立管理的区域,根据拥挤程度(20mc/h·人)和外部新风量的变动,实施自由冷却或局部循环。

全年引入室内的空气温度不超过15℃;温度调节依靠装在每个区域内回风风道上的温度探头,而湿度控制依靠设置在总回风风道中的温湿度探头;后加热组合由辐射吊顶的热回路供给。

杂用房

新建筑每个楼层都设置了吸烟室,室内配置了供暖供冷的辐射板,以及装在吊顶中的在工作时间内连续运行的排风换气系统(总能力108m3/h),通过与附近走廊连通的格栅引入新风。

在下面几层中都装有消防过滤器,而其自增压装置由外部主控元件(控制运行)和装在过滤器上的内部黑色元件(带风扇)构成,后者装在墙壁上或吊顶上,通过风道与外界连通,所以,在发生火情时也能起到作用(REI 120)。

除了各区和各层安装配电屏的房间之外,对于电气间、不停电电源间、遥控车库的服务器间和KERS机组间,为了各种布线仪表和特殊设备,全年采用以下方法供冷:

— 空调柜(KERS机组间配备了防爆电机和无火花风扇);

— 吊顶嵌入式箱式冷风机;

— 在电路机架中组入空调模块;

以上装置均由专用冷冻水回路供给,并由采用优惠供电的电动泵增压。

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