福州市某青少年活動中心空調(diào)設計

龔錦泉

北京華巨建筑規(guī)劃設計院有限公司福州分公司

1 前言

在建筑工程中，合理的空調(diào)系統(tǒng)方案不僅可以使建筑內(nèi)空氣溫度、濕度、氣流速度以及潔凈度均可以受到控制，并使建筑內(nèi)環(huán)境復合人體舒適度需求，改善建筑室內(nèi)空氣環(huán)境，而且可以降低空調(diào)運行成本。本工程通過前期空調(diào)方案的設計，確?？梢詾榛顒又行膬?nèi)的人員帶來良好的空調(diào)通風體驗，也可確保空調(diào)系統(tǒng)正常運行，為人們營造良好的室內(nèi)環(huán)境，發(fā)揮積極意義。

2 工程概況

本工程位于福州市，建筑高度為19.2m，建筑總面積為12596m2。地下二層為汽車庫及設備用房；地下一層為科學展示及設備用房；一層為藝術展示；一層至四層為劇場功能及配套用房。

3 空調(diào)冷源形式

根據(jù)本工程建筑功能、業(yè)主的使用要求以及綜合了技術和經(jīng)濟性的考量，冷/熱源采用了風冷熱泵變制冷劑流量多聯(lián)式空調(diào)機、風冷螺桿式冷水機組和分體空調(diào)室外機。

觀眾廳，舞臺，休息廳，前廳及其附屬用房等采用同一套中央空調(diào)水系統(tǒng)。如圖1所示，冷熱源由風冷熱泵機組提供，主機及水泵設舞臺屋面；四層辦公以及敞開式辦公等采用變頻多聯(lián)空調(diào)系統(tǒng)，共2套，變頻室外機擺放不上人屋面；演員化妝室、舞蹈排練室、器樂排練等的配套用房采用分體式空調(diào)。

圖1 中央空調(diào)冷水機組系統(tǒng)圖

4 空調(diào)系統(tǒng)及方式

合理的劃分空調(diào)區(qū)域可以再滿足人員舒適性條件下使空調(diào)在比較高的效率下運行，不僅有利于空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能，而且也方便了后期的維護管理。本工程根據(jù)大方向的使用功能劃分為三個區(qū)域：大型活動時使用的區(qū)域；維護經(jīng)營管理人員的辦公區(qū)域；小型培訓時使用的配套區(qū)域。

（1）大型活動時使用的區(qū)域包含：地下一層的科學展示區(qū)、一層的藝術展示區(qū)、一層的舞臺區(qū)和二至三層的觀眾廳區(qū)。該區(qū)域主要用于舉辦大型活動的場所，使用時間相對統(tǒng)一，人員數(shù)量、密度均較大。該區(qū)域空調(diào)主要采用全空氣集中式空調(diào)系統(tǒng)，局部采用風機盤管系統(tǒng)，采用風冷螺桿式冷水機組提供冷/熱源?？照{(diào)冷/熱水系統(tǒng)采用二管制閉式循環(huán)系統(tǒng)，異程式布置，根據(jù)建筑平面機功能布局劃分五路（地下一層、一層～四層每層單獨一路）供回水；冷水供/回水溫度為7℃/12℃,熱水供/回水溫度為45℃/40℃，膨脹水箱設在29.200 標高的不上人屋面。 主要空調(diào)末端設備選型如下。

①地下一層的科學展示區(qū)空調(diào)系統(tǒng)設計。該區(qū)域采用一次回風全空氣集中式空調(diào)系統(tǒng)。計算冷負荷為179kW，運用1臺柜式空調(diào)機組，空調(diào)機制冷量為187kW，送風量為25000m3/h。

②一層的藝術展示區(qū)空調(diào)系統(tǒng)設計。該區(qū)域采用一次回風全空氣集中式空調(diào)系統(tǒng)。計算冷負荷為250kW，運用1臺柜式空調(diào)機組，空調(diào)機制冷量為265kW，送風量為35000m3/h。

③一層的舞臺區(qū)舞臺空調(diào)系統(tǒng)設計。該區(qū)域采用一次回風全空氣集中式空調(diào)系統(tǒng)。計算冷負荷為184kW，運用1臺柜式空調(diào)機組，空調(diào)機制冷量為187kW，送風量為25000m3/h。

④二至三層的觀眾廳區(qū)空調(diào)系統(tǒng)設計。該區(qū)域采用一次回風全空氣集中式空調(diào)系統(tǒng)。計算冷負荷為210kW，運用1臺柜式空調(diào)機組，空調(diào)機制冷量為225kW，送風量為30000m3/h。

（2）維護經(jīng)營管理人員的辦公區(qū)域位于四層的敞開辦公，辦公人員工作時間相對統(tǒng)一。該區(qū)域采用冷暖型變制冷劑流量多聯(lián)式空調(diào)機組和冷暖型變制冷劑流量多聯(lián)式新風機組相結(jié)合的空調(diào)系統(tǒng)。四層辦公區(qū)域及配套房間等根據(jù)吊頂分布情況采用風管式或四面出風嵌入式空調(diào)室內(nèi)機；空調(diào)冷源采用多聯(lián)機室外機。主要空調(diào)末端設備選型如下：該區(qū)域計算室內(nèi)冷負荷為32.5kW,新風負荷為13.1kW。室內(nèi)機冷熱源選擇一臺33.5kW制冷量的變頻空調(diào)室外機，新風冷熱源選擇一臺14.0kW制冷量的變頻空調(diào)室外機。

（3）小型培訓時使用的配套區(qū)域包含：一至四層配套用房。該區(qū)域主要用于舉辦一些小型培訓活動，各房間面積、層高均比較小使用頻率相對大型活動區(qū)域高，但各房間使用的時間段不統(tǒng)一。

該區(qū)域采用分體空調(diào)系統(tǒng)，空調(diào)冷源采用分體空調(diào)室外機。

5 空調(diào)新風系統(tǒng)

（1）大型活動時使用的區(qū)域采用新風加回風空調(diào)箱低速送風的全空氣空調(diào)系統(tǒng)，新風管和回風管上均設置有電動調(diào)節(jié)閥，平時運行于規(guī)范要求空氣品質(zhì)的低新風比以滿足舒適性與能耗之間的矛盾統(tǒng)一。過渡季節(jié)，空調(diào)箱通過閥門以及設備的聯(lián)動控制提高新風比，不僅最大限度的利用室外新鮮的空氣提高室內(nèi)空氣品質(zhì)而且可以減少制冷主機運行時間，能耗以及空調(diào)系統(tǒng)運行費用。

（2）維護經(jīng)營管理人員的辦公區(qū)域，人員工作時間相對統(tǒng)一但與大空間空調(diào)區(qū)域的使用時間段又不盡相同，該區(qū)域采用冷暖型變制冷劑流量多聯(lián)式空調(diào)機組和冷暖型變制冷劑流量多聯(lián)式新風機組相結(jié)合的空調(diào)系統(tǒng)不僅有利于提高能效比而且新風的氣流組織性相對較好。

（3）小型培訓時使用的配套區(qū)域為若干個小面積的獨立房間，層高相對較低，使用的時間段各有不同，最終選擇分體空調(diào)輔以間隔時段開窗通風換氣形式。該形式很好的滿足了空調(diào)獨立、靈活的使用要求，而且對層高的要求較低，不僅使用方便還最大限度的降低了空調(diào)系統(tǒng)運行能耗以及維護成本。

6 高大空間的氣流組織計算

本項目以觀眾廳兩層通高區(qū)域的氣流組織計算為例。如下圖2、圖3所示可知高大空間位于南向池座區(qū)域。

圖2 觀眾廳一層平面圖

圖3 觀眾廳二層平面圖

圖4 池座高大空間側(cè)送風示意圖

如上圖4所示，高大空間采用噴口側(cè)向送風，夏季室內(nèi)設計溫度26℃，由負荷計算軟件得出該空調(diào)區(qū)域顯熱冷負荷23200W，噴口高度4.7m，氣流水平方向從噴口射出（β=0°）。

（1）選取送風溫差Δts=8℃,則總送風量Ls：

因為采用對噴，則一側(cè)的總送風量取整后按4500m3/h選取。

（2）設噴口直徑ds=0.2m,工作區(qū)域的高度為2.0m,要求每股射流的射程x=8.5m，落差y=4.7-2.0=2.7m。計算相對落差和相對射程：

（3）計算阿基米數(shù)Ar：

（4）計算噴口的送風速度Vs：

（5）校核射流末端的軸心速度V(m/s)和平均速度V(m/s):

（6）確定噴口個數(shù)n:

風口結(jié)合樣本每一側(cè)最終選擇三組噴口，每一組噴口數(shù)為4個。

噴口的實際送風速度Vs:

此外，射流末端的軸心速度Vx和氣流平均速度Vp:

滿足舒適性空調(diào)要求。

7 總結(jié)

本工程大空間空調(diào)采用了過渡季節(jié)全新風運行可以起到節(jié)能的效果，此外在其他方面也有節(jié)能設計，總結(jié)如下。

（1）冷水空調(diào)系統(tǒng)供、回水干管間設置了壓差旁通裝置，可以隨空調(diào)末段負荷變化自動調(diào)整風冷螺桿機組的運行臺數(shù)，降低機組的運行耗電量。（2）空調(diào)末端配置了電動閥和恒溫控制器，空調(diào)區(qū)域的負荷變化空調(diào)末端會自動根據(jù)負荷變化調(diào)整末端水量，實現(xiàn)區(qū)域溫度自動控制。（3）多聯(lián)式空調(diào)機組室外機直接放置在四層辦公區(qū)域的屋面上，最大限度的減少空調(diào)室內(nèi)、外機之間的管道長度和高差，降低了空調(diào)系統(tǒng)冷、熱量傳輸過程中的損耗，同時也減少了銅管超配所增加的成本。

筆者認為每個工程項目都有它的獨特性，這就需要我們暖通專業(yè)的從業(yè)人員利用我們所學為不同的工程項目量身定制適合它的空調(diào)方案。在項目推進的過程中多多少少都會遇到一些問題需要我們設計人員去解決的，對于這個項目我印象最深的是在建設過程的調(diào)試階段，由于預算的原因省去了BA 控制系統(tǒng)，導致了風冷螺桿空調(diào)系統(tǒng)試運行階段每次運行都得由管理人員通過舞臺的上人孔到屋面啟動風冷螺桿式冷水機組，使用起來極不方便。最終解決方案是通過控制線纜將機組的控制面板移到管理人員的控制室，這個方案雖然沒什么高深的技術，但是卻在預算削減的同時兼顧了空調(diào)控制的便利。工程目前已經(jīng)完成驗收并已投入使用并且運行良好。

從這件事情上我懂得了沒有完美的空調(diào)系統(tǒng)，只有合適的空調(diào)系統(tǒng)。暖通設計也是一個需要不斷學習進步的事業(yè)，這樣才能一步步設計出更加完美的人工環(huán)境系統(tǒng)。