體育場館等大空間暖通空調(diào)設(shè)計(jì)難點(diǎn)及對(duì)策分析
一般而言大空間建筑主要包括音樂廳、劇院、電影院以及體育場館等建筑。相較于傳統(tǒng)綜合樓建筑、高層建筑和民用住宅建筑，由于建筑空間、結(jié)構(gòu)以及空氣動(dòng)力學(xué)方面的巨大差異，大空間暖通空調(diào)設(shè)計(jì)的考慮因素更多，設(shè)計(jì)難度更大，本文將結(jié)合案例就大空間建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)及對(duì)策作一些分析和探討。
一、大空間建筑暖通空調(diào)的主要特點(diǎn)
大空間建筑暖通空調(diào)特點(diǎn)表現(xiàn)見下表1。
表1大空間建筑暖通空調(diào)特點(diǎn)
二、大空間建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)難點(diǎn)及對(duì)策
高大空間建筑防火難度大，對(duì)采暖、通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)的要求更高。例如，大空間建筑往往需要在主體建筑或裙房內(nèi)布置一些象燃油或燃汽鍋爐房、自備發(fā)電機(jī)房、空調(diào)機(jī)房和汽車庫等一些危險(xiǎn)性較大的空間。這方面應(yīng)在設(shè)計(jì)中有所體現(xiàn)。大空間建筑往往高度較大，這將加重采暖系統(tǒng)的垂向失調(diào)，同時(shí)由于系統(tǒng)水靜壓力較大，直接影響到室外管網(wǎng)的水力工況，其系統(tǒng)的形式及與室外管網(wǎng)的連接與多層建筑有較大差異。高大空間建筑設(shè)計(jì)往往需要有單獨(dú)的熱源，以滿足空調(diào)、采暖、制冷、熱水供應(yīng)等方面的需求。由于用地緊張和其他一些原因，有些大空間建筑需要在地下室內(nèi)或屋頂上設(shè)置鍋爐房。從目前發(fā)展趨熱來看，這種設(shè)計(jì)方式越來越多，這使得大空間建筑的熱源設(shè)計(jì)變得更為復(fù)雜。大空間建筑的空調(diào)設(shè)計(jì)氣流組織因溫度梯度較大，需采用合理的送風(fēng)方式。上送下回方式為從頂棚送風(fēng)下部回風(fēng)，現(xiàn)工程多采用可調(diào)節(jié)風(fēng)量和射程的風(fēng)口，提高冬季的送風(fēng)風(fēng)速；側(cè)送下回方式送風(fēng)口高度大多在3米左右，需要結(jié)合建筑裝修設(shè)計(jì)布置風(fēng)口位置以達(dá)到室內(nèi)美觀，同時(shí)需要精確的空調(diào)氣流組織計(jì)算。具體的大空間建筑類型，其設(shè)計(jì)還應(yīng)有側(cè)重。
2.1體育館
體育館建筑觀眾席人員密度在1.5～2人/m2，且有較強(qiáng)的照明負(fù)荷，大型體育館比賽時(shí)可達(dá)100～200W/m2，中小型體育館在50～70W/m2之間。包括觀眾席在內(nèi)的比賽館整體可取40～60W/m2。故人體和照明負(fù)荷是主要的，約占70％左右，其次是新風(fēng)負(fù)荷，約占20%。。采暖時(shí)的新風(fēng)負(fù)荷可達(dá)70%。圍護(hù)結(jié)構(gòu)占的比例較小，一般以屋頂為主，屋頂傳熱系數(shù)應(yīng)限定在l.163W/（m2·K）以下。為避免冬季沿外墻內(nèi)壁下降冷氣流，外墻可采用保溫和用雙層窗。多功能室內(nèi)體育館的負(fù)荷比較復(fù)雜，應(yīng)根據(jù)使用功能作具體分析計(jì)算，以確定各種用途的冷熱負(fù)荷，并可調(diào)節(jié)空調(diào)設(shè)備的運(yùn)行方式。
比賽大廳的空調(diào)方式應(yīng)保持一定的氣流分布要求，這些要求主要有：
1）觀眾區(qū)應(yīng)在這風(fēng)氣流的回流區(qū)，能形成均勻的溫度場和速度場，無吹冷風(fēng)感；
2）觀眾席上部和下部的空氣溫差不應(yīng)太大，一般不超過2℃；
3）送風(fēng)氣流應(yīng)滿足比賽場地各種體育項(xiàng)目比賽的要求，例如，小球比賽時(shí)，不超過0.15～0.2rn/s，其它比賽時(shí)，不超過0.5rn/s；
4）能容易地調(diào)節(jié)風(fēng)量、風(fēng)速和送風(fēng)方向，節(jié)省空調(diào)能耗。
2.2電影院、劇場
劇場觀眾部分與舞臺(tái)部分有很大差別，觀眾席部分的人員密度大，約為1.8人/m2人體發(fā)熱量大，故人體負(fù)荷的取值和計(jì)算應(yīng)力求正確。另外，由于人多，新風(fēng)負(fù)荷也隨之增加（觀眾廳新風(fēng)量占總風(fēng)量的25%～30%左右；觀眾廳照明負(fù)荷約在10～20W/m2），電影院觀眾廳在放映時(shí)不開燈，故不計(jì)算照明負(fù)荷。
在估算空調(diào)負(fù)荷時(shí)，建議可按以下范圍內(nèi)取值：影劇院290～384W/m2，電影院256～349w/m2（以建筑面積計(jì)）；每座位空調(diào)冷負(fù)荷：影劇院244～349W/人，電影院232～290W/人。觀眾廳每人占地面積小于0.8m2時(shí)取上限，大于0.8m2時(shí)取下限。
觀眾廳的氣流分布應(yīng)滿足以下要求：
（1）送風(fēng)氣流均勻分布，有比較均勻的速度場和溫度場；
（2）送冷風(fēng)時(shí)，氣流不直接吹向觀眾，無吹冷風(fēng)感；
（3）送熱風(fēng)時(shí)，不會(huì)造成熱空氣在觀眾廳上部停滯，而形成過大的溫度梯度。
電影院、劇場空調(diào)系統(tǒng)一般采用全空氣低速單風(fēng)道系統(tǒng)；為了保證場內(nèi)溫度的均勻性和適應(yīng)上座率的變化，對(duì)大型影劇院常采用多分區(qū)方式，采用多臺(tái)的空調(diào)機(jī)組或系統(tǒng)支路上設(shè)調(diào)溫裝置，以控制各區(qū)室內(nèi)參數(shù)。舞臺(tái)應(yīng)設(shè)單獨(dú)的空調(diào)系統(tǒng)，以適應(yīng)不同舞臺(tái)演出時(shí)的空氣參數(shù)要求；為了既能維持固定的室內(nèi)正壓，又能使全年新風(fēng)按需要調(diào)節(jié)（如過渡季采用全新風(fēng)供冷），應(yīng)設(shè)雙風(fēng)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)。為排除頂棚空間內(nèi)的熱空氣，屋頂上應(yīng)設(shè)排風(fēng)口或屋頂風(fēng)機(jī)，排風(fēng)量約可按1～3m3/（h·人）考慮；舞臺(tái)上部屋頂或側(cè)墻上應(yīng)設(shè)排煙口或機(jī)械排風(fēng)風(fēng)機(jī)，以排除舞臺(tái)上部的熱空氣或舞臺(tái)火災(zāi)時(shí)的部分煙氣。劇院有大量新風(fēng)和排風(fēng)，為節(jié)約能耗，可設(shè)置轉(zhuǎn)輪式全熱交換器回收冷、熱量。
三、體育館暖通空調(diào)設(shè)計(jì)應(yīng)用案例
本工程位于沁陽市新建體育館是由沁陽市人民政府批準(zhǔn)，項(xiàng)目業(yè)主為沁陽市體育局的大型項(xiàng)目，為河南省十二屆省運(yùn)會(huì)主場館。本工程建筑面積約為20000平方米，總投資約2億。運(yùn)動(dòng)場館呈橢圓形，層高27米，比賽球場位于大廳中心位置。
3.1設(shè)計(jì)內(nèi)容
(1)比賽場館中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì); (2)比賽附屬用房等商用空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì); (3)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)(4)防排煙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
3.2設(shè)計(jì)說明
（1）本工程比賽場館臺(tái)美國開利MKZ2424CB組合式空調(diào)機(jī)組，每臺(tái)風(fēng)量42000m3/h，夏季送冷風(fēng)，冬季送暖風(fēng)。
（2）末端采用FAERY法瑞管道式布風(fēng)口送風(fēng)，JetFlow射流和OriFlow大孔兩種出風(fēng)模式相結(jié)合，既達(dá)到比賽要求離地2 米高的位置風(fēng)速保持在0.25m/s左右。
（3）賽后控制中心等比賽附屬用房單獨(dú)設(shè)置多聯(lián)式商用中央空調(diào)系統(tǒng)。
（4）比賽場館內(nèi)設(shè)機(jī)械排風(fēng)系統(tǒng)，熱氣及污濁氣體通過網(wǎng)架內(nèi)的排風(fēng)管由設(shè)在設(shè)備夾層內(nèi)的排氣風(fēng)機(jī)排出室外。夏季開2臺(tái)排風(fēng)機(jī)，過渡季節(jié)開啟臺(tái)數(shù)根據(jù)比賽場館使用情況確定。其他無外窗房間也均設(shè)有機(jī)械排氣系統(tǒng)。
（5）比賽場館內(nèi)設(shè)機(jī)械排煙系統(tǒng)，與平時(shí)通風(fēng)系統(tǒng)合用，機(jī)械排煙量按比賽場館的體積計(jì)算。
結(jié)束語：
體育館等大空間公共建筑相較于一般民用建筑防火難度大，對(duì)采暖、通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)的要求更高，在針對(duì)大空間建筑進(jìn)行暖通空調(diào)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)重點(diǎn)圍繞大空間建筑的空間結(jié)構(gòu)以及氣流特性等要點(diǎn)和難點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化，從而滿足整個(gè)建筑的暖通要求。
