義烏市文化廣場空調(diào)設(shè)計(jì)

任曉東李德賢邵春廷

1浙江大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司

2浙江建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)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(shè)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(xùn)、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(shè)有化妝、道具、更衣、教室及文化業(yè)務(wù)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(dòng)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(shè)有羽毛球休閑運(yùn)動(dòng)場地，乒乓球休閑運(yùn)動(dòng)場地，江景健身場地和臺(tái)球館。

2 冷熱源設(shè)計(jì)

2.1 室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)

室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。

表1 室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)

2.2 冷熱源配置

整幢建筑冷負(fù)荷為4914 kW，熱負(fù)荷為2668 kW。單位總建筑面積冷指標(biāo)為60W/m2，單位總建筑面積熱指標(biāo)為32W/m2。

本工程功能復(fù)雜且建成后由文化館、體育局、青少年活動(dòng)中心三家單位進(jìn)行運(yùn)營和管理，到各功能各單位空調(diào)運(yùn)行時(shí)間段不固定。經(jīng)過與甲方充分溝通，從方便獨(dú)立運(yùn)營核算,靈活運(yùn)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(dú)立設(shè)置的原則。

文化館劇院空調(diào)冷源選用螺桿式冷水機(jī)組，空調(diào)供冷供回水溫度為7℃/12℃。熱源選用燃?xì)庹婵諢崴仩t，供熱供回水溫度為60℃/50℃。

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

青少年活動(dòng)中心、全民健身中心健身部分、文化館業(yè)務(wù)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(dú)立設(shè)置系統(tǒng)，室外機(jī)設(shè)置于屋面及各層設(shè)備平臺(tái)。

3 空調(diào)、通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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

文化館劇院包含觀眾廳，舞臺(tái)，臺(tái)倉及升降臺(tái)等大型現(xiàn)代化舞臺(tái)設(shè)備，屬高大空間建筑物，人員密集，負(fù)荷強(qiáng)度大。使用期間燈光照明輻射得熱較大，由于空調(diào)負(fù)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(dá)到高效節(jié)能的目的顯得尤為重要。

3.1 劇院觀眾廳通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)

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

表2 觀眾廳夏季焓濕圖計(jì)算參數(shù)和結(jié)果

觀眾廳設(shè)有池座和樓座。如空調(diào)系統(tǒng)未作分區(qū)，回風(fēng)口設(shè)置不合理，且未作很好的調(diào)試時(shí)，觀眾廳夏季會(huì)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(xiàng)目采用了以下幾個(gè)措施：1）結(jié)合表2計(jì)算結(jié)果池座設(shè)置2臺(tái)風(fēng)量為19000 m3/h的空調(diào)機(jī)組，樓座設(shè)置2臺(tái)風(fēng)量為5100m3/h的空調(diào)機(jī)組。按照座席所在高度劃分為不同的空調(diào)區(qū)域，分別設(shè)置單獨(dú)的空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行獨(dú)立調(diào)節(jié)，可方便各區(qū)域座椅采用不同的送風(fēng)量和送風(fēng)溫度。2）觀眾廳池座送風(fēng)靜壓箱用磚砌墻體分割成前、中、后3各相對(duì)獨(dú)立的靜壓箱，每個(gè)送風(fēng)腔內(nèi)的送風(fēng)支管均設(shè)置調(diào)節(jié)閥，可分別調(diào)節(jié)送風(fēng)量，夏季減小池座前部送風(fēng)量，加大池座后部和樓座送風(fēng)量，冬季則反之。3）觀眾廳的前部、中部和后部均設(shè)置回風(fēng)口，各區(qū)域的回風(fēng)量可通過調(diào)節(jié)回風(fēng)管上的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開度進(jìn)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(fēng)靜壓箱內(nèi)風(fēng)管布置如圖1。

圖1 池座送風(fēng)靜壓箱風(fēng)管布置圖

劇院觀眾廳頂部設(shè)置機(jī)械排風(fēng)系統(tǒng)，配置3臺(tái)風(fēng)機(jī)，空調(diào)時(shí)排風(fēng)量按照新風(fēng)量80%確定，開啟1臺(tái)排風(fēng)機(jī)，排風(fēng)由面光部位排出。過渡季節(jié)空調(diào)系統(tǒng)全新風(fēng)運(yùn)行時(shí)，對(duì)應(yīng)開啟3臺(tái)排風(fēng)機(jī)。劇場使用時(shí),空調(diào)風(fēng)送到人的活動(dòng)區(qū)內(nèi)，一部分通過觀眾廳回風(fēng)口經(jīng)座椅下靜壓箱內(nèi)的回風(fēng)管被抽回到空調(diào)機(jī)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(fēng)機(jī)排出室外。回風(fēng)與排風(fēng)即時(shí)分流，提高了能量利用率。觀眾廳空調(diào)通風(fēng)原理圖見圖2。

圖2 觀眾廳空調(diào)通風(fēng)原理圖

3.2 劇院舞臺(tái)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)

劇院舞臺(tái)設(shè)置3套一次回風(fēng)低速全空氣空調(diào)系統(tǒng)，其中主舞臺(tái)和側(cè)臺(tái)分左右兩側(cè)各設(shè)置1套，后舞臺(tái)兼做平時(shí)排練廳單獨(dú)設(shè)置1套。側(cè)舞臺(tái)和后舞臺(tái)采用頂部旋流風(fēng)口下送，主舞臺(tái)采用設(shè)置在第一層馬道下方球形噴口側(cè)下送風(fēng)，舞臺(tái)下部回風(fēng)。噴口前均設(shè)置電動(dòng)風(fēng)閥，就近設(shè)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(dāng)送風(fēng)干擾演出或吹動(dòng)幕布時(shí)，減少或關(guān)閉舞臺(tái)的送風(fēng)量。

經(jīng)驗(yàn)表明，舞臺(tái)機(jī)械設(shè)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(tái)頂部設(shè)排風(fēng)機(jī)用于排除頂部聚集的設(shè)備、燈光發(fā)熱量，保證舞臺(tái)柵頂最高溫度<40℃，同時(shí)降低舞臺(tái)區(qū)域空調(diào)能耗。

側(cè)舞臺(tái)和后舞臺(tái)底部四周布置低噪聲明裝立式風(fēng)機(jī)盤管，向舞臺(tái)墻壁吹風(fēng)，用以消除冬季舞臺(tái)冷壁效應(yīng)產(chǎn)生的舞臺(tái)冷風(fēng)侵入觀眾席的現(xiàn)象，同時(shí)改善舞臺(tái)在各個(gè)季節(jié)的氣流組織和環(huán)境溫度。

4 設(shè)計(jì)體會(huì)

本項(xiàng)目已經(jīng)竣工，并于2017年7月投入使用，空調(diào)效果良好。對(duì)于功能復(fù)雜，運(yùn)行單位較多的綜合體類建筑，應(yīng)與業(yè)主充分溝通，針對(duì)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(yùn)行。

劇院樓座和池座空調(diào)分區(qū)、池座作風(fēng)靜壓箱分區(qū)、觀眾廳設(shè)置前、中、后部可調(diào)回風(fēng)，面廣橋設(shè)置排風(fēng)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(yùn)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(tái)通過開啟明裝立式風(fēng)機(jī)盤管基本消除了大幕拉開時(shí)的冷風(fēng)入侵觀眾席的現(xiàn)象，舞臺(tái)整體溫度維持在20度左右。確保了音樂會(huì)等眾多表演的正常運(yùn)行。

[1] 范存養(yǎng).大空間建筑空調(diào)設(shè)計(jì)及工程實(shí)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(shè)計(jì)難點(diǎn)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(shè)計(jì)[J].暖通空調(diào),2012,42(11):43-48