體育館空調系統的布置與節能探討

文/紀麗萍 山東正瀚勘察設計院有限公司 山東東營 257091

體育館的空調系統具有不連續運行和使用時間較短的特點，在盡量滿足使用人員舒適性的條件下，體育館空調系統的設計布置要重視減少空調負荷和設備初期投資，從而節能減排，減少能耗，在此設計要求下，空調系統的布置要著重調整不同區域的空調位置和氣流流速，保證不同區域的均勻溫度和使用靈活性。

1、體育館空調系統布置和節能設計的影響因素

1.1 空調方式

大多數體育館由于體育活動用途的需求，多為建筑鋼結構屋頂和半透明屋蓋，主體結構比賽大廳的圍護結構負荷占總負荷的比例很大，與觀眾席不同，因此在送風時，觀眾席采用下送上回的座椅送風方式，比賽場地則采用分層空調方式，滿足大部分區域的溫度、濕度、新風量、風速和噪音要求，同時避免將大部分的燈光和屋頂冷負荷帶入工作區，減少空調冷負荷[1]。

1.2 功能用途

體育館內不同功能區送風需求不同，采用不同的空調系統布置方式，比如觀眾席區，多為階梯式結構，在冷空氣由風口低速送出時，由于冷空氣向下流動，多采用階梯式旋流風口，觀眾席的溫度比較均勻，誘導比大，氣流風速衰減快，適當設置送風溫差，避免冷風感，采用二次回風系統，可以節省熱負荷，冷空氣遇到熱源后形成向上的對流氣流，將觀眾席上的渾濁空氣上升至頂部排出室外，回風設置在觀眾席上方，通過豎井回到空調機房。新鮮空氣在經過空調機組的過濾和降溫后，再與二次回風混合進入室內，排走溫度較高的渾濁空氣，回風口設置在工作區上，只需要消除掉工作區的余熱，減少了室內冷負荷，同時保證觀眾區良好的空氣質量[2]。要保證室內空氣質量所需，新風量要少于混合通風所需量，采取二次回風后節省的熱負荷會更低，耗電量也會下降，送風溫差不能太大，排風溫度提高，會減小室內負荷，因此送風量仍然小于混合通風。比賽場地溫度分層明顯，并且對溫度有要求，因此不能在地面設置通風口，可以采用分層空調，采用最大送風溫差進行送風，使用時通過遙控調節噴口送風調度。控制場地內溫度，回風時由設在與送風口同側的比賽場地下層的回風管道回到空調機房。在9m 高度處設置噴口水平送自然風，形成非空調區和下層空調區，并由排風機排至室外，空氣處理只需要消除工作區的余熱余濕和非空調區空調機交換對流形成的冷負荷，上部非空調區的送排風量風力的減少也不明顯。

1.3 季節氣候

在觀眾席和比賽場地最上方均設有排風口，滿足空調排放的需求，在過渡季節和冬季都可以遙控關閉閥門，加大新風量和排風量，利用室外空氣進行降溫，比賽大廳頂部設有自然排煙窗，過渡季節也可以使用遙控打開，從而加強體育館內的自然通風。

1.4 空調設備

比賽場地和觀眾席各選用四臺空調為一機組，分別設置在首層的四個空調機房內，配備變頻器，根據上座率來調整風量，保證觀眾席與比賽大廳的新風換氣[3]。

2、體育館空調系統布置的節能策略

2.1 靈活布置

多功能體育館在保證場內滿負荷運行條件下，要具有足夠的靈活性和可協調性，滿足比賽和日常需求。觀眾區和比賽場區根據安裝分區多系統的布置原則，根據室內負荷，靈活開啟基礎運行臺數，從而達到節能要求[4]。觀眾席區氣流組織設計采用球形分孔側送，避免二次加熱，加大送風溫差，減少送風量，減少空氣處理設備投資以及風管斷面，在實際中可以使用運動方式，提前開啟空調機組，在穩定后再關閉部分空調系統，利用圍護結構的驅動能力，減少高峰負荷，提高觀眾入場時的舒適度，同時節約運行成本，小球類比賽停止送風，滿足對于風速控制的要求。

2.2 根據氣候和季節變化調整

在舉辦大型比賽時，盡量避開最熱月，加大室外新風量，利用室外空氣進行降溫，冬季可以采用值班采暖系統，沒有重大比賽可以關閉空調系統，減少冬季空調機組的運行費用。空調新風系統中新風量過多會增加空調負荷，從而提高耗電量，新風量過少，則會影響場地內的空氣質量。針對群體的空間環境，對于排風進行有效的回收，可以做到有效的節能，除屋頂排除室內照明負荷及上層熱空氣排風外，室內排風均采用回收裝置，對新風進行回收，減少新風處理負荷。

2.3 根據不同區域不同需求進行場內布置

在節能設計中，將回風管道布置在最高層臺階，管道由上而下，不止增加了部分造價，也避免了土建風道保溫，空調送風管及經過冷卻處理的新風管，不應采用土建風道，臺階下的回風利用土建風道不做保溫處理，增加了冷熱損失。比賽場地中央空調系統冷熱源均不設在場地內，而是位于場地外單獨建造的設備機房內進行，二次設計施工雖然避免了設備運行噪音問題，但是室外管道輸送距離較長，管道保溫達不到要求時，會導致管道升溫，水泵揚程加大，增加了耗電量，在按冷水計算的情況下，應當優先考慮將冷熱源設計的負荷，中央空調系統采用一次泵變流量系統，空氣處理機組的回水管均使用動態電動平衡調節閥，避免了個別機組改變流量造成的不一致，保證機組運行穩定[5]。比賽場地空調系統采用多區域多系統布置方式，根據室內實際負荷，靈活調整機組運行臺數投入，達到運行節能效果，在每個空調系統的部分空氣處理機組送回風機上增加變頻裝置，可以進一步根據室內負荷變化調節風機轉速，降低能耗。體育館大空間建筑內，其垂直溫度梯度隨著高度的增加呈增長趨勢，在觀眾席上采用送風方式使前后排分別使用不同的參數，后排觀眾席的設計溫度要比前排低，抵消一部分因為熱空氣上升，而使后排觀眾席溫度升高的影響。

結語：

體育館建筑等大型公共空間的空調布置在保證溫度均衡的基礎上，更要重視節能布置，不同區域需求不同，因此空調布置和氣流流速也不同，要使空調系統更加節能，可以從季節、體育館材料結構以及人流量入手，調整機組臺數和容量搭配，空調可以高效運轉，更加有利于減少能耗，節能減排。