嚴(yán)寒地區(qū)IMAX影院放映機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

王堯萍

（上海建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海200041）

嚴(yán)寒地區(qū)IMAX影院放映機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

王堯萍

（上海建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海200041）

以項(xiàng)目工程‘遼寧科技館’為例，介紹了北方嚴(yán)寒地區(qū)IMAX影院的膠片放映機(jī)房空調(diào)設(shè)計(jì)。該機(jī)房采用全空氣空調(diào)系統(tǒng)，露點(diǎn)送風(fēng)方式。放映機(jī)房工作時(shí)采用直流運(yùn)行模式，準(zhǔn)備階段切換到一次回風(fēng)工況。詳細(xì)說(shuō)明了計(jì)算選型、系統(tǒng)切換方法。系統(tǒng)在直流模式運(yùn)行下利用了觀眾廳的排風(fēng)作為放映機(jī)房的部分送風(fēng)，在使用必要的空氣過(guò)濾措施之后，也能達(dá)到較好的空調(diào)環(huán)境要求。

IMAX影院；膠片放映機(jī)房；一次回風(fēng)；直流系統(tǒng)；切換

0 引言

在電影業(yè)面臨著網(wǎng)絡(luò)、電視等多種媒體展示平臺(tái)競(jìng)爭(zhēng)的今天，IM AX電影以其無(wú)與倫比的視覺(jué)與聽覺(jué)感受獲得了極大好評(píng)。而伴隨著科技的發(fā)展，IM A X電影和技術(shù)也在不斷地完善與創(chuàng)新。與之相配套的各類輔助系統(tǒng)，例如空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)也應(yīng)當(dāng)適應(yīng)調(diào)整。在北方嚴(yán)寒地區(qū)建造的IM AX影院膠片放映機(jī)房，其空調(diào)在氣候上有其特殊要求。以下將從項(xiàng)目工程遼寧科技館的室外氣溫特點(diǎn)出發(fā)，設(shè)計(jì)出合理的IM A X放映機(jī)房節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)，并對(duì)該系統(tǒng)及其節(jié)能情況進(jìn)行重點(diǎn)分析。

1 工程概況及空調(diào)負(fù)荷特點(diǎn)

遼寧省科學(xué)技術(shù)館項(xiàng)目位于遼寧省沈陽(yáng)市，簡(jiǎn)稱遼寧科技館。總建筑面積約100000m2，建筑高度約32.1m。其巨幕影院位于建筑首層的西南部，整個(gè)坐席數(shù)設(shè)計(jì)約為500座，影院通高至26m。該項(xiàng)目IM A X影院由觀眾廳及IM AX放映室組成。觀眾廳采用座椅送風(fēng)。放映室包括眼鏡清洗間及放映機(jī)房。放映機(jī)房位于2層12m標(biāo)高處，面積為193m2，吊頂下的高度為3.6m。

除了放映機(jī)與膠片輔助設(shè)備，在放映機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)有整流器與變壓器等發(fā)熱設(shè)備，放映時(shí)形成的空調(diào)負(fù)荷大。放映機(jī)房設(shè)計(jì)使用人員數(shù)量很少，可近似認(rèn)為只含顯熱負(fù)荷。

在放映電影時(shí)，由于IM AX的特別放映方式，膠片與空氣間層將產(chǎn)生摩擦、生熱、擠壓與分離，若此時(shí)整個(gè)放映機(jī)房的空氣比較干燥，膠片會(huì)產(chǎn)生靜電。靜電會(huì)使成卷的膠片粘合在一起，難以分開，給放映帶來(lái)麻煩。因此尤其是冬季，放映機(jī)房的相對(duì)濕度不能太低。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)選擇

巨幕影院的放映機(jī)房有使用恒溫恒濕機(jī)的設(shè)計(jì)方法[1]。但實(shí)際上膠片放映機(jī)房溫濕度控制精度要求并不非常高。再者，該項(xiàng)目放映機(jī)房位處建筑全內(nèi)區(qū)，理論上室外氣候狀況對(duì)該區(qū)域的擾動(dòng)影響不大。而且相較于恒溫恒濕機(jī)，使用全空氣系統(tǒng)并配合合適的空氣過(guò)濾設(shè)備，氣流清潔度更好。因此該項(xiàng)目的放映機(jī)房采用了全空氣空調(diào)系統(tǒng)，并就近設(shè)置了專門的空調(diào)機(jī)房，避免水管進(jìn)入放映機(jī)房?jī)?nèi)。

2.2 系統(tǒng)切換與控制

根據(jù)《電影院建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》JG J58-2008中7.2.5條要求，膠片放映機(jī)工作時(shí)放映機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)不允許采用回風(fēng)，需要做直流系統(tǒng)，并且排風(fēng)換氣次數(shù)一般要不小于15次/h。在北方寒冷地區(qū)，冬季放映電影時(shí)放映機(jī)房若不設(shè)回風(fēng)，完全使用直流空調(diào)系統(tǒng)的能耗巨大，非常不合理。在這樣的前提下，提出空調(diào)季節(jié)利用觀眾廳的排風(fēng)作為放映階段放映機(jī)房的補(bǔ)風(fēng)，當(dāng)放映廳不工作時(shí)，放映機(jī)房空調(diào)可切換成一次回風(fēng)空調(diào)方式。系統(tǒng)如圖1所示。

觀眾廳與放映機(jī)房分別配備一臺(tái)空調(diào)箱進(jìn)行空氣調(diào)節(jié)，放映機(jī)房配備一臺(tái)排風(fēng)機(jī)，為直流系統(tǒng)使用。放映機(jī)另設(shè)一臺(tái)排風(fēng)機(jī)。控制切換方式見表1。

表1 空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行控制

3 直流工況分析

3.1 計(jì)算依據(jù)與參數(shù)

根據(jù)《全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施-暖通空調(diào)動(dòng)力》中的要求，房間新風(fēng)量應(yīng)在人員設(shè)計(jì)新風(fēng)量、補(bǔ)償放映機(jī)排風(fēng)和保持室內(nèi)壓力所需新風(fēng)量之間取大值。其中保持正壓所需風(fēng)量，宜按縫隙法計(jì)算。

圖1 空調(diào)切換系統(tǒng)圖

目前先進(jìn)的膠片放映機(jī)已有設(shè)置獨(dú)立的排風(fēng)系統(tǒng)直接排至室外，相較于原來(lái)的老式放映設(shè)備，室內(nèi)有毒有害氣體已大幅度減少。根據(jù)業(yè)主提供的放映機(jī)資料，為保護(hù)膠片及保證放映效果，要求工作時(shí)放映機(jī)房保持微正壓≥15Pa。已有的《電影院建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》JGJ58-2008中7.2.6條，放映機(jī)工作時(shí)，放映機(jī)房要保持負(fù)壓的要求已無(wú)法適用。按縫隙法計(jì)算得出維持放映機(jī)房正壓的新風(fēng)量約為1400m3/h，遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)人員新風(fēng)量的要求；放映機(jī)要求的單獨(dú)排風(fēng)量為2520m3/h。按此風(fēng)量計(jì)算，放映機(jī)房的排風(fēng)量為7840m3/h。

從IM A X的放映流程來(lái)看，放映機(jī)房分為準(zhǔn)備時(shí)、放映時(shí)兩個(gè)狀態(tài)。房間溫濕度要求、設(shè)計(jì)負(fù)荷及換氣次數(shù)要求見表2。

表2 放映機(jī)房的溫濕度、氣流組織要求及房間各功能時(shí)段的設(shè)計(jì)負(fù)荷

3.2 夏季節(jié)能量計(jì)算

夏季工況的空調(diào)選型，首先必須保證放映階段最大負(fù)荷下的室內(nèi)溫濕度要求。夏季空調(diào)室外計(jì)算干球溫度為31.4℃，濕球溫度為25.2℃。根據(jù)焓濕圖選擇露點(diǎn)送風(fēng)，房間送風(fēng)量約為11400m3/h；若直流系統(tǒng)全部采用室外新風(fēng)，計(jì)算處理冷量達(dá)到約132kW。

借用觀眾廳的排風(fēng)作為直流系統(tǒng)補(bǔ)風(fēng)時(shí)，已知觀眾廳夏季設(shè)計(jì)干球溫度25℃，相對(duì)濕度60%，設(shè)計(jì)新風(fēng)量12000m3/h，設(shè)計(jì)排風(fēng)量為10000m3/h。此時(shí)放映機(jī)房的空氣處理焓濕圖如圖2所示。

室外新風(fēng)與觀眾廳排風(fēng)混合，經(jīng)過(guò)空調(diào)箱表冷器處理到機(jī)器露點(diǎn)后送入放映機(jī)房。由于空調(diào)機(jī)房貼臨放映機(jī)房，且風(fēng)管都設(shè)于管井內(nèi)，不考慮管道溫升對(duì)送風(fēng)溫度的影響。

計(jì)算得空調(diào)箱處理冷量降至約63kW，理論節(jié)能量為52.3%。故在夏季放映機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)運(yùn)用觀眾廳的排風(fēng)作為直流系統(tǒng)的大部分補(bǔ)風(fēng)，能大大減小空調(diào)箱負(fù)荷。

圖2 夏季放映機(jī)房工作時(shí)的直流系統(tǒng)焓濕圖

圖3 冬季放映機(jī)房工作時(shí)的焓濕圖

3.3 冬季節(jié)能量計(jì)算

冬季放映階段，放映機(jī)房若使用直流新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)，能耗巨大。房間冬季送風(fēng)量11400m3/h與夏季相同。已知遼寧省冬季室外計(jì)算干球溫度為-20.6℃。全新風(fēng)情況下，空調(diào)箱處理熱量達(dá)到230kW，加濕量85kg/h。利用觀眾廳的排風(fēng)，作為一部分放映機(jī)房的補(bǔ)風(fēng)時(shí)，為保證一定的加濕效果，室外新風(fēng)需要進(jìn)行預(yù)熱處理再與空氣混合后送入室內(nèi)?？諝馓幚磉^(guò)程如圖3所示。

室外新風(fēng)預(yù)熱后與觀眾廳排風(fēng)混合，采用濕膜加濕降溫后由風(fēng)機(jī)送入室內(nèi)。得出新風(fēng)預(yù)熱負(fù)荷為16.8kW，理論節(jié)能量達(dá)到92.7%；空氣加濕量約為: 22.1kg/h，節(jié)約量為74%。此時(shí)加濕后的空氣相對(duì)濕度約為65%。冬季放映機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)運(yùn)用觀眾廳的排風(fēng)作為直流系統(tǒng)的大部分補(bǔ)風(fēng)，節(jié)能量非常顯著。

4 一次回風(fēng)工況分析

4.1 夏季工況

放映機(jī)房在準(zhǔn)備階段，IM AX觀眾廳的空調(diào)關(guān)閉，這時(shí)放映機(jī)房轉(zhuǎn)換為一次回風(fēng)工況?？諝馓幚磉^(guò)程如圖4所示。

圖4 夏季放映機(jī)房準(zhǔn)備階段的焓濕圖

若選擇露點(diǎn)送風(fēng)，設(shè)計(jì)送風(fēng)溫差不變，若此時(shí)恒定送風(fēng)量，空氣能帶走的冷量要大于夏季放映機(jī)房準(zhǔn)備階段的室內(nèi)冷負(fù)荷。因此空調(diào)箱風(fēng)機(jī)要選擇變頻來(lái)適應(yīng)放映機(jī)房變化的冷負(fù)荷要求，而且要調(diào)節(jié)電動(dòng)水閥開度，變露點(diǎn)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫濕度[4]。

4.2 冬季工況

與夏季的準(zhǔn)備階段工況相同，冬季準(zhǔn)備階段也采取一次回風(fēng)定風(fēng)量系統(tǒng)。但在室內(nèi)無(wú)發(fā)熱設(shè)備的狀況下，空調(diào)負(fù)荷為熱負(fù)荷。空氣處理過(guò)程如圖5所示。

室外新風(fēng)預(yù)熱后與放映機(jī)房回風(fēng)混合，經(jīng)空調(diào)箱加熱、濕膜加濕后送入室內(nèi)。盤管加熱量為22.4kW，預(yù)熱量為16.8kW，加濕量11kg/h。

圖5 冬季放映機(jī)房準(zhǔn)備階段的焓濕圖（帶預(yù)熱）

5 結(jié)語(yǔ)

優(yōu)化后的IM AX放映機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)考慮了直流系統(tǒng)的節(jié)能運(yùn)行，充分利用觀眾廳的排風(fēng)，在空調(diào)季極大減小了放映機(jī)房的新風(fēng)負(fù)荷。

該系統(tǒng)的選擇有其先決條件和系統(tǒng)要求:

（1）放映機(jī)房要位于建筑的全內(nèi)區(qū)，圍護(hù)負(fù)荷波動(dòng)不能大。

（2）在觀眾廳放映電影時(shí)，需要恒定的觀眾廳排風(fēng)量來(lái)保證放映機(jī)房的補(bǔ)風(fēng)。

[1]王春香，馬友才，劉華斌.科技影院空調(diào)通風(fēng)設(shè)計(jì)[J].暖通空調(diào)，2009, 39（3）:24-26.

[2]JG J58-2008,電影院建筑設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3]《暖通空調(diào)·動(dòng)力》分冊(cè)編寫組.全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施-暖通空調(diào)動(dòng)力[M].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社，2009.

[4]王啟震.紡織空調(diào)自動(dòng)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)方案[J].科技信息，2010，22，395-396.

Air-conditioning System Optimal Design for an IMAX Projection Room in Cold Region

WANG Yao-ping
（Shanghai Architectural Design&Research（Co.Ltd），Shanghai 200041，China）

The sam ple projectforthis analysis is‘Liaoning science and Technology M useum’.In this project,the air-conditioning system design for an IM AX-film projectroom in cold region is written up.A ll-air system is used.Direct air-conditioning system is used in w orking tim e and prim ary return air system is for parttim e.D etails are focused on the design calculation and switching between the tw o system s.W hen in directsystem m ode,partofthe air supply is extracted from the auditorium.R equired surrounding environm entcan be reached with properfiltration m easurestaken.

IM AX-film project room；film-based projection room；prim ary return air system；direct air system；switching

TU 831

B

2095-3429（2017）02-0074-04

2017-03-31

修回日期:2017-04-14

王堯萍（1984-），女，江蘇淮安人，碩士，工程師，從事暖通設(shè)計(jì)工作。

D O I:10.3969/J.ISSN.2095-3429.2017.02.017