暖通空调设计手册 凝水,暖通空调设计

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　　一般而言大空间建筑主要包括音乐厅、剧院、电影院以及体育场馆等建筑。相较于传统综合楼建筑、高层建筑和民用住宅建筑，由于建筑空间、结构以及空气动力学方面的巨大差异，大空间暖通空调设计的考虑因素更多，设计难度更大，本文将结合案例就大空间建筑暖通空调设计的难点及对策作一些分析和探讨。

　　一、大空间建筑暖通空调的主要特点

　　大空间建筑暖通空调特点表现见下表1

表1大空间建筑暖通空调特点

大空间建筑

空间特性

环境控制对象

环境控制方式

备注

控制区

对象

　　体育馆（健身）

　　顶高5~15m，底部为比赛专场，人员密度小

　　比赛场

　　运动员2~7Met夏季0.2~0.3do

　　冬季0.3~0.7do

　　换气

　　换气+辐射采暖

　　无观众席

　　大型体育馆

　　顶高50~70，跨度大，底层、中层有观众席、人员密度小，大屋顶结构轻薄，地面部分热容量大

　　观众席

　　比赛场

　　（多功能要求）

　　观众1~2Met

　　夏季0.5~0.7do冬季2.0~3.0do

　　通风换气

　　全空气冷气

　　全空气空调

　　大规模比赛场，观众席集中在四周，中间场地人员密度小

　　音乐厅/剧院/电影院

　　顶高10~20m,底层、中层、上层设观众席，人员密度大（1~2人/m2）,围护结构厚（隔声）

　　全部空间

　　剧院包括舞台

　　观众1~1.6Met夏季0.7~1.0do

　　冬季1.0~1.5do

　　全空气空调

　　全空气空调+辐射采暖

　　剧院有舞台空调，舞台温湿度参数与观从厅不一定相同

二、

大空间建筑暖通空调设计难点及对策

　　高大空间建筑防火难度大，对采暖、通风和空调系统的要求更高。例如，大空间建筑往往需要在主体建筑或裙房内布置一些象燃油或燃汽锅炉房、自备发电机房、空调机房和汽车库等一些危险性较大的空间。这方面应在设计中有所体现。大空间建筑往往高度较大，这将加重采暖系统的垂向失调，同时由于系统水静压力较大，直接影响到室外管网的水力工况，其系统的形式及与室外管网的连接与多层建筑有较大差异。高大空间建筑设计往往需要有单独的热源，以满足空调、采暖、制冷、热水供应等方面的需求。由于用地紧张和其他一些原因，有些大空间建筑需要在地下室内或屋顶上设置锅炉房。从目前发展趋热来看，这种设计方式越来越多，这使得大空间建筑的热源设计变得更为复杂。大空间建筑的空调设计气流组织因温度梯度较大，需采用合理的送风方式。上送下回方式为从顶棚送风下部回风，现工程多采用可调节风量和射程的风口，提高冬季的送风风速；侧送下回方式送风口高度大多在3米左右，需要结合建筑装修设计布置风口位置以达到室内美观，同时需要精确的空调气流组织计算。具体的大空间建筑类型，其设计还应有侧重。

　　2.1体育馆

　　体育馆建筑观众席人员密度在1.5～2人/m2，且有较强的照明负荷，大型体育馆比赛时可达100～200W/m2，中小型体育馆在50～70W/m2之间。包括观众席在内的比赛馆整体可取40～60W/m2。故人体和照明负荷是主要的，约占70％左右，其次是新风负荷，约占20%。。采暖时的新风负荷可达70%。围护结构占的比例较小，一般以屋顶为主，屋顶传热系数应限定在l.163W/（m2·K）以下。为避免冬季沿外墙内壁下降冷气流，外墙可采用保温和用双层窗。多功能室内体育馆的负荷比较复杂，应根据使用功能作具体分析计算，以确定各种用途的冷热负荷，并可调节空调设备的运行方式。

　　比赛大厅的空调方式应保持一定的气流分布要求，这些要求主要有：

　　1）观众区应在这风气流的回流区，能形成均匀的温度场和速度场，无吹冷风感；

　　2）观众席上部和下部的空气温差不应太大，一般不超过2℃；

　　3）送风气流应满足比赛场地各种体育项目比赛的要求，例如，小球比赛时，不超过0.15～0.2rn/s，其它比赛时，不超过0.5rn/s；

　　4）能容易地调节风量、风速和送风方向，节省空调能耗。

　　2.2电影院、剧场

　　剧场观众部分与舞台部分有很大差别，观众席部分的人员密度大，约为1.8人/m2人体发热量大，故人体负荷的取值和计算应力求正确。另外，由于人多，新风负荷也随之增加（观众厅新风量占总风量的25%～30%左右；观众厅照明负荷约在10～20W/m2），电影院观众厅在放映时不开灯，故不计算照明负荷。

　　在估算空调负荷时，建议可按以下范围内取值：影剧院290～384W/m2，电影院256～349w/m2（以建筑面积计）；每座位空调冷负荷：影剧院244～349W/人，电影院232～290W/人。观众厅每人占地面积小于0.8m2时取上限，大于0.8m2时取下限。

　　观众厅的气流分布应满足以下要求：

　　（1）送风气流均匀分布，有比较均匀的速度场和温度场；

　　（2）送冷风时，气流不直接吹向观众，无吹冷风感；

　　（3）送热风时，不会造成热空气在观众厅上部停滞，而形成过大的温度梯度。

　　电影院、剧场空调系统一般采用全空气低速单风道系统；为了保证场内温度的均匀性和适应上座率的变化，对大型影剧院常采用多分区方式，采用多台的空调机组或系统支路上设调温装置，以控制各区室内参数。舞台应设单独的空调系统，以适应不同舞台演出时的空气参数要求；为了既能维持固定的室内正压，又能使全年新风按需要调节（如过渡季采用全新风供冷），应设双风机空调系统。为排除顶棚空间内的热空气，屋顶上应设排风口或屋顶风机，排风量约可按1～3m3/（h·人）考虑；舞台上部屋顶或侧墙上应设排烟口或机械排风风机，以排除舞台上部的热空气或舞台火灾时的部分烟气。剧院有大量新风和排风，为节约能耗，可设置转轮式全热交换器回收冷、热量。

　　案例分析

　　1、使用环境

　　沁阳体育馆采用全钢架结构，呈椭圆弧状比赛球场位于大厅中心位置。体育馆层高达27m，送风距离远从风管位置到场馆的中心位置最大距离26m。

　　2、设备参数

　　4台美国开利MKZ2424CB 组合式空调机组，每台风量42000m3/h，设备静压650Pa。

　　3、 FAERY方案

　　法瑞管道式布风口环绕体育馆一周布置，既能让空气分布均匀，温度迅速下降，起到节能作用，又能让观众席感觉到明显的舒适，保证了观众在密闭的体育馆内的舒适感。在本项目中，法瑞管道式布风口采用JetFlow 和OriFlow 两种出风模式相结合，既达到比赛要求离地2 米高的位置风速保持在0.25m/s 左右，不但保证比赛效果，又保证了观众席从高到低不同高度的舒适感。