山西醫科大學學生活動中心空調及采暖設計

王業輝

(山西省建筑設計研究院，山西太原 030013)

1 工程概況

本工程為山西某醫科大學的大學生活動中心，該工程分為兩段，其中2-5軸～3-10軸為一段，1-1軸～2-6軸為二段。其中一段部分為劇場、舞臺、放映室、小賣部等;二段為辦公部分及設備用房，其中1層為化妝間、變電室、服裝間、中庭;2層為社團活動;

3層為校史陳列、電視臺演播室;4層為辦公、廣播站、會議室。總建筑面積為:15 098.45 m2，建筑高度為:18.6 m，室內外高差為:0.6 m。

2 室內設計

2.1 室外計算參數

室外計算參數見表1。

表1 室外氣象參數

2.2 室內設計參數

1)報告廳空調設計溫度(見表2)。

表2 劇場及舞臺空調室內設計參數

2)室內采暖設計溫度(見表3)。

2.3 圍護結構傳熱系數

1)體形系數為:0.15，各朝向窗墻面積比分別是:東向:0.28，南向:0.28，西向:0.25，北向:0.25。

2)外墻:50厚發泡水泥板;傳熱系數為0.450 W/(m2·K);屋頂:120厚發泡混凝土板;傳熱系數為0.490 W/(m2·K);外窗:Low-EPA斷橋鋁合金中空玻璃窗;傳熱系數為2.650W/(m2·K);天窗:Low-EPA斷橋鋁合金中空玻璃窗;傳熱系數為 2.650W/(m2·K)。

表3 采暖區域室內設計參數 ℃

3 采暖系統設計

1)由于該建筑物一段的劇場走道和二段的1層大廳，2層的社團活動，3層的校史陳列大廳，4層的辦公均采用了大玻璃幕墻增加建筑物的美觀及采光，所以為了不影響建筑物的美觀，決定這部分采暖系統采用水平雙管下供下回式同程系統，同時采用供回水管中心距為300 mm的鋼制板式散熱器，每層的采暖供回水干管走在下一層的頂板下。

2)一段劇場的門廳高度為11.6m，二段的中庭高度為22.0m，并且二段中庭的頂部為了消防的需要開設了天窗，如果單靠走道和大廳的散熱器采暖，最終由于空氣流動及中庭的煙囪效應使熱空氣聚集在中庭頂部，冷空氣聚集在中庭底部，根本無法使中庭一層冬天保持在16℃，人會感覺到非常冷。而地板輻射采暖的優點就在于它是輻射采暖，熱量直接可以從地面下輻射出來，這樣會使人覺得比較舒服。綜上所述采用地板輻射采暖，但是水溫為85℃/60℃，大大超過了國家的規定，所以分集水器采用帶混水泵的分集水器。

3)二段辦公部分采用上供下回式同程采暖系統，為了便于分室調節達到節能，在每組散熱器上加裝三通溫控閥。

4 空調系統設計

1)一段劇場高度為20.45 m，為上下兩層劇場，且沒有窗戶。如果單靠散熱器采暖，因為空間高大，可布置散熱器的墻面非常小，無法滿足冬天采暖要求。由于沒有窗戶，通風條件不好，會造成夏天非常悶熱，所以綜合考慮采用全空氣一次回風空調系統，并輔之以散熱器采暖。由于沒有地下室，在劇場的1層，3層均設置了空調機房，每層兩個。在風口的選擇上，在頂層布置的風口采用ATKP25號型溫控型自動大空間擴散型圓形風口，增加風口向下送風的壓力，盡量使風量能到達劇場底部。在劇場一層頂板下布置的風口選用DUK-V-K/200型球形噴口，與劇場頂部布置的風口相呼應，做到保證劇場第一排的座位在夏天也能比較涼快，冬天比較溫暖。

2)一段劇場舞臺高度為26.5 m，采用散熱器采暖，熱量遠遠達不到負荷要求，所以采用全空氣一次回風空調系統，并輔之以散熱器采暖。由于沒有地下室，空調機房設置在劇場13.5 m高度處，共兩個。在風口布置的高度上考慮到，如果風口布置在劇場頂部，即使選用ATKP25號型自動大空間擴散型圓形風口增加風口的送風壓力，也難以使風量到達劇場底部，所以布置時降風管降低到距舞臺地面高度為6.0 m的高度處，風口依然選擇ATKP25號型溫控型自動大空間擴散型圓形風口。

3)由于沒有地下室，無法布置大型制冷機組，所以為了節省建筑空間，在空調系統選擇上選擇了風冷熱泵機組，將六臺機組放在劇場頂部。在劇場三層的空調機房內設置了定壓補水裝置及循環水泵，為了解決風冷熱泵機組冬天不好用的問題，設計時從劇場采暖主干管上分一支采暖干管接入空調機房內的循環水泵上，做到空調機組冬天也能正常運轉。

4)因為考慮到劇場和舞臺的特殊性，所以所有空調機組均采用大功率的組合式空調機組，增加送風壓力。

5 通風及防、排煙系統設計

1)本工程造型較為復雜，對消防提出了嚴格的要求。一段的劇場面積為620 m2，遠大于300 m2，且沒有窗戶，所以根據《建筑設計防火規范》采用機械排煙。由于層高為20.45 m，可以不劃分防煙分區。在計算排煙量時采用了以下兩種計算方法:

第一種:620×60=37 200 m3/h。

第二種:620×20.45×6=76 074 m3/h。

處于安全考慮采用了第二種計算所得排煙量。

在布置排風口時由于考慮到劇場頂部布置了送風口，且劇場頂部有人員通行的馬道，所以為了保證馬道上人員的通行，同時也盡量避免送風和回風之間的氣流短路，所以排風口布置在了劇場的中心線，與送風口盡量拉開距離，同時也盡量保證美觀。在風機的選擇上考慮到劇場的排風經常使用，且排風量為新風量的80%，風量較小，不適合選用雙速風機，所以決定選用排風機和排煙專用風機各一臺，共四臺風機。風機布置在劇場屋頂，避免影響室內。

2)一段的劇場舞臺面積為412 m2，高度為26.5 m，為一個防火分區，且沒有窗戶，所以根據《建筑設計防火規范》采用機械排煙。由于層高為26.50 m，可以不劃分防煙分區。在計算排煙量時采用了兩種計算方法:第一種:412×60=24 720 m3/h，第二種:412×26.5×6=65 508 m3/h，處于安全考慮采用了第二種計算所得排煙量。在風機的選擇上考慮到舞臺的排風經常使用，且排風量為新風量的80%，風量較小，不適合選用雙速風機，所以決定選用排風機和排煙專用風機各一臺，共四臺風機。風機布置在舞臺屋頂，避免影響室內。

3)二段辦公部分的中庭高度為22.0 m，中庭頂部開啟天窗，面積為中庭地面面積的5%，雖然根據《建筑設計防火規范》可以不用排煙，但是為了安全起見，本次設計決定采用機械排煙。排煙量為:173×22×6=22 836 m3/h，布置一臺專用排煙風機在四層屋頂上。

4)在本次設計中，一段和二段中均有大面積的無窗房間，這些房間均設置了機械排風，而排煙則借用走道的機械排煙。

6 空調節能設計

1)空調系統保溫。為了減少空調送風系統及水系統在夏季時的冷量損失，冬季時的熱量損失，所以本次設計決定風管與水管均采用難燃B1級HM型橡塑保溫材料，這種材料具有極高的保溫隔熱、防潮性能，非常適用于空調系統的保溫。

2)劇場及舞臺空調系統中每臺空調機組均設置了由溫度控制面板和電動二通閥(或電動調節閥)組成的水量自動調節裝置，這樣可以根據房間溫度的變化來調節水量達到節能。

3)劇場及舞臺的所有空調送風系統均設置了電動控制閥，這樣可以使空調系統的新風量隨著季節的變化而變化，尤其是春季和秋季，室內外溫差不大時，這樣可以使空調系統直接提供新風，而不用經過制冷或制熱的處理，這樣更加節能。

4)劇場及舞臺的空調水系統為變流量系統，所以設計時將風冷熱泵機組設計為可變冷量制冷機組，這樣可以使整個系統達到最大化節能，同時將空調機房內的空調水系統環路及自動補水裝置的進水管上均設置了熱計量表及水表，這樣可以使系統水量的使用更加經濟、合理，從而達到節能的設計要求。

5)在本次設計中，劇場及舞臺內的送風口選用了ATKP型—溫控型大空間擴散型圓形風口，這樣送風口可以根據室內的溫度變化來調節送風量，以達到節能的目的。

7 采暖節能設計

1)采暖系統保溫。為了減少冬季采暖的熱量損失，所以所用敷設在室內地溝內的采暖管道均采用了離心玻璃棉保溫材料。

2)所用室內散熱器均安裝了自力式溫控閥，使得人們可以根據室內溫度來調節散熱器。

3)該建筑物的采暖熱力入口采用了自力式流量控制閥。

8 設計體會

通過本次設計，我體會最深的是無論采暖還是空調，都要做到節能，同時也要體現人性化。再一個消防是非常重要的，絕不能馬虎大意。

［1］陸耀慶.實用供熱空調設計手冊［M］.北京:中國建筑工業出版社，1997.

［2］潘云鋼.高層民用建筑空調設計［M］.北京:中國建筑工業出版社，1999.

［3］DBJ 04-241-2006，公共建筑節能設計標準［S］.

［4］GB 50019-2003，采暖通風與空氣調節設計規范［S］.

［5］GB 50016-2006，建筑設計防火規范［S］.

［6］中國建筑標準設計研究所.暖通空調·動力［M］.北京:中國計劃出版社，2009.

［7］馬云良，姚 楊.民用建筑空調技術［M］.北京:化學工業出版社，2003.