義烏市文化廣場空調(diào)設計

任曉東李德賢邵春廷

1浙江大學建筑設計研究院有限公司

2浙江建設職業(yè)技術(shù)學院

1 工程概況

義烏市文化廣場位于浙江省金華市，主要包括文化館，青少年宮，健身中心三大功能區(qū)塊及物業(yè)，公用設備，地下車庫等配套用房?？偨ㄖ娣e約為82360.2m2，建筑高度為22.95m。其中地上5層，面積約為36472m2。地下室3層，面積約為45690m2。是集文化娛樂、教育培訓、體育健身等多種功能為一體的大型文化綜合體。

文化館，青少年宮，健身中心三大功能區(qū)塊分別位于建筑北翼，南翼與東翼。文化館以819座劇院為中心，設有化妝、道具、更衣、教室及文化業(yè)務用房。青少年宮分南北兩部分布置，南側(cè)沿江房間主要布置各類活動教室，北側(cè)主要為展廳、武術(shù)館、健身館、演藝廳等較大公共空間。健身中心設有羽毛球休閑運動場地，乒乓球休閑運動場地，江景健身場地和臺球館。

2 冷熱源設計

2.1 室內(nèi)設計參數(shù)

室內(nèi)設計參數(shù)見表1。

表1 室內(nèi)設計參數(shù)

2.2 冷熱源配置

整幢建筑冷負荷為4914 kW，熱負荷為2668 kW。單位總建筑面積冷指標為60W/m2，單位總建筑面積熱指標為32W/m2。

本工程功能復雜且建成后由文化館、體育局、青少年活動中心三家單位進行運營和管理，到各功能各單位空調(diào)運行時間段不固定。經(jīng)過與甲方充分溝通，從方便獨立運營核算,靈活運行和避免集中冷熱源系統(tǒng)大馬拉小車考慮，冷熱源則采用各區(qū)域獨立設置的原則。

文化館劇院空調(diào)冷源選用螺桿式冷水機組，空調(diào)供冷供回水溫度為7℃/12℃。熱源選用燃氣真空熱水鍋爐，供熱供回水溫度為60℃/50℃。

文化館大展廳冷熱源選用風冷螺桿式熱泵機組，空調(diào)供冷供回水溫度為7℃/12℃。

青少年活動中心、全民健身中心健身部分、文化館業(yè)務用房部分采用變冷媒流量多聯(lián)式空調(diào)系統(tǒng)。按樓層分區(qū)域分別獨立設置系統(tǒng)，室外機設置于屋面及各層設備平臺。

3 空調(diào)、通風系統(tǒng)設計

門廳、舞臺、排練廳、多功能廳、觀眾廳等高大空間采用全空氣低速風變頻送風系統(tǒng)?；瘖y室、休息室、活動室、教室等小空間采用風機盤管+新風的空氣-水系統(tǒng)或者VRF室內(nèi)機+新風的系統(tǒng)。新風系統(tǒng)采用全熱交換新風機組。

文化館劇院包含觀眾廳，舞臺，臺倉及升降臺等大型現(xiàn)代化舞臺設備，屬高大空間建筑物，人員密集，負荷強度大。使用期間燈光照明輻射得熱較大，由于空調(diào)負荷有效區(qū)所占劇場整體空間比值低，因此采用合理的氣流組織方式以達到高效節(jié)能的目的顯得尤為重要。

3.1 劇院觀眾廳通風空調(diào)系統(tǒng)

觀眾廳采用座椅下送風、上部回風，氣流組織為置換通風。座椅下送風是為了送風氣流分布均勻，觀眾無吹風感，滿足人體舒適性要求，送風溫度通常比室內(nèi)設計溫度低2～5℃[1]。同時觀眾廳潛熱負荷大，熱濕比小，空氣處理過程機器露點低，為了控制觀眾廳空氣濕度，保證送風溫差，避免再熱帶來的冷熱抵消和能源浪費，觀眾廳采用二次回風系統(tǒng)。本項目設計送風溫差取5℃，觀眾廳夏季焓濕圖計算結(jié)果則見表2。

表2 觀眾廳夏季焓濕圖計算參數(shù)和結(jié)果

觀眾廳設有池座和樓座。如空調(diào)系統(tǒng)未作分區(qū)，回風口設置不合理，且未作很好的調(diào)試時，觀眾廳夏季會出現(xiàn)前冷后熱的現(xiàn)象，到冬季受熱空氣上浮的影響，這一現(xiàn)象更為明顯[2]。為緩解該現(xiàn)象本項目采用了以下幾個措施：1）結(jié)合表2計算結(jié)果池座設置2臺風量為19000 m3/h的空調(diào)機組，樓座設置2臺風量為5100m3/h的空調(diào)機組。按照座席所在高度劃分為不同的空調(diào)區(qū)域，分別設置單獨的空調(diào)系統(tǒng)進行獨立調(diào)節(jié)，可方便各區(qū)域座椅采用不同的送風量和送風溫度。2）觀眾廳池座送風靜壓箱用磚砌墻體分割成前、中、后3各相對獨立的靜壓箱，每個送風腔內(nèi)的送風支管均設置調(diào)節(jié)閥，可分別調(diào)節(jié)送風量，夏季減小池座前部送風量，加大池座后部和樓座送風量，冬季則反之。3）觀眾廳的前部、中部和后部均設置回風口，各區(qū)域的回風量可通過調(diào)節(jié)回風管上的電動調(diào)節(jié)閥開度進行調(diào)節(jié)，保證冬夏不同工況觀眾廳的熱舒適性。池座送風靜壓箱內(nèi)風管布置如圖1。

圖1 池座送風靜壓箱風管布置圖

劇院觀眾廳頂部設置機械排風系統(tǒng)，配置3臺風機，空調(diào)時排風量按照新風量80%確定，開啟1臺排風機，排風由面光部位排出。過渡季節(jié)空調(diào)系統(tǒng)全新風運行時，對應開啟3臺排風機。劇場使用時,空調(diào)風送到人的活動區(qū)內(nèi)，一部分通過觀眾廳回風口經(jīng)座椅下靜壓箱內(nèi)的回風管被抽回到空調(diào)機房，另一部分上升空氣通過頂部面光室，在起到降低面光室溫度后被屋頂?shù)呐棚L機排出室外?；仫L與排風即時分流，提高了能量利用率。觀眾廳空調(diào)通風原理圖見圖2。

圖2 觀眾廳空調(diào)通風原理圖

3.2 劇院舞臺通風空調(diào)系統(tǒng)

劇院舞臺設置3套一次回風低速全空氣空調(diào)系統(tǒng)，其中主舞臺和側(cè)臺分左右兩側(cè)各設置1套，后舞臺兼做平時排練廳單獨設置1套。側(cè)舞臺和后舞臺采用頂部旋流風口下送，主舞臺采用設置在第一層馬道下方球形噴口側(cè)下送風，舞臺下部回風。噴口前均設置電動風閥，就近設置控制按鈕，根據(jù)演出要求就地控制調(diào)節(jié)閥的開關(guān)。當送風干擾演出或吹動幕布時，減少或關(guān)閉舞臺的送風量。

經(jīng)驗表明，舞臺機械設備的散熱和下部工作區(qū)域在上部積聚的熱量，使葡萄藤架上空非常熱[3]。舞臺頂部設排風機用于排除頂部聚集的設備、燈光發(fā)熱量，保證舞臺柵頂最高溫度<40℃，同時降低舞臺區(qū)域空調(diào)能耗。

側(cè)舞臺和后舞臺底部四周布置低噪聲明裝立式風機盤管，向舞臺墻壁吹風，用以消除冬季舞臺冷壁效應產(chǎn)生的舞臺冷風侵入觀眾席的現(xiàn)象，同時改善舞臺在各個季節(jié)的氣流組織和環(huán)境溫度。

4 設計體會

本項目已經(jīng)竣工，并于2017年7月投入使用，空調(diào)效果良好。對于功能復雜，運行單位較多的綜合體類建筑，應與業(yè)主充分溝通，針對不同的區(qū)域采用不同的空調(diào)系統(tǒng)，有利于空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能和靈活運行。

劇院樓座和池座空調(diào)分區(qū)、池座作風靜壓箱分區(qū)、觀眾廳設置前、中、后部可調(diào)回風，面廣橋設置排風等措施有助于觀眾廳空調(diào)系統(tǒng)溫度分布的均勻性和節(jié)能性。

經(jīng)過調(diào)試運行，文化館劇院觀眾廳冬季池座前排溫度20℃，后排溫度為21.5℃。舞臺通過開啟明裝立式風機盤管基本消除了大幕拉開時的冷風入侵觀眾席的現(xiàn)象，舞臺整體溫度維持在20度左右。確保了音樂會等眾多表演的正常運行。

[1] 范存養(yǎng).大空間建筑空調(diào)設計及工程實錄[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2004

[2] 楊毅,曹志剛,丁德.夏熱冬冷地區(qū)大型劇場建筑空調(diào)設計難點及分析[J].暖通空調(diào),2013,13(9):2-4

[3] 孟凡兵,朱曉山.中國國家話劇院劇場空調(diào)設計[J].暖通空調(diào),2012,42(11):43-48