大連市體育館的暖通空調設計

劉忠華 高鵬

摘要：本文著重介紹了該工程的空調風、空調水、人工冰場及采暖系統的設計，總結了設計中的一些體會。

關鍵詞：體育館;空調;氣流組織設計

一、工程概況

大連體育中心是東北目前建筑規劃設計規模最大，綜合性最強的體育休閑娛樂健身中心，項目位于大連市朱棋路新區的中心位置，總占地82萬平方米，包括體育館，體育場，網球場等十大單體場館，體育館占地面積9.5萬平方米，建筑面積8.3萬平方米，擁有1.8萬個座位，場館內除15，000個固定坐席外，還設有3000個活動座席、包廂席、轉播間、運動員熱身區，地下停車場以及餐飲區等。

該體育館是繼五棵松體育館和國家體育館后國內第三個擁有超過1.8萬個座位的體育館。體育館設計以舉辦奧運會賽事要求為標準，能夠承擔籃球、排球、乒乓球、羽毛球、手球、體操、拳擊、室內足球、冰上運動項目以及NBA賽事。

體育館建筑的使用功能復雜，空間高大，其空調系統設計在公共建筑中是最復雜的一種。本項目于獲得2015年全國優秀工程勘察設計一等獎，下面就本館的空調系統設計做一個簡單的介紹。

二、空調設計

（一）根據不同分區功能的要求，溫度濕度等參數有不同的選擇，比賽大廳、熱身區夏季溫濕度參數為26℃，≤65%，冬季為16℃，≤35%;觀眾區夏季溫濕度參數為26℃，≤65%，冬季為18℃，≤30%，最小新風量均為20 m3/h·p。

（二）冷熱源選擇

夏季空調冷負荷11600kW。冬季熱負荷9000kW，空調系統冷源采用3臺單機制冷量3850kW的離心式冷水機組，提供7/12℃冷水。冬季熱源由城市熱力管網提供，換熱站設置于地下一層，采用板式換熱器換熱。一次網提供的110/60℃經由板式換熱器換熱至60/50℃。換熱站內設置3套板式換熱器，由于散熱器采暖負荷太小因此不單獨設置換熱器，與地下室熱風機組共用，分之環路設調節閥，水泵設置變頻，換熱至95/70℃。

（三）空調水系統

水系統為雙水管，冬季供熱，夏季供冷。

空調水系統采用一次泵變流量系統，以降低空調水泵的運行能耗。所有空調機組回水管設置比例積分調節閥，根據回水溫度變化控制閥門開啟度以調節機組水流量，所有風機盤管均設置雙位二通調節閥。

（四）空調系統設計

由于體育館的使用功能復雜，因此在空調系統的設計中對不同的功能分區采用了不同的空調系統設計。比賽大廳、觀眾席、訓練館、首層觀眾入口大廳、二層觀眾大廳設置全空氣單風道系統。四層觀眾休息廳、包廂層及貴賓休息廳等小空間房間采用風機盤管加獨立新風系統。新風處理至機器露點負擔部分室內負荷，新風機組設置轉輪全熱回收裝置回收排風冷（熱）量。所有電氣用房包括現場解說、計時計分控制室等房間設置直接蒸發式的多聯機空調系統，在防止水患發生的同時也可以做到靈活調節和控制。

（五） 氣流組織設計

比賽大廳是體育館的核心部分，是整個建筑最重要的功能空間，體育館設計中如何能夠使空調氣流均勻的送到整個比賽大廳內的每一個角落，同時又不會使觀眾產生不適感，影響運動員的比賽，是整個設計中最重要的一部分。

比賽大廳的主要空調冷負荷來源于觀眾的人體散熱負荷，和比賽場地上方的照明系統，同時巨大的穹頂屋面和玻璃天窗也是空調負荷的主要來源之一，鑒于以上因素，本設計采用置換送風加分層空調以滿足使用及節能要求，其原理是直接對人員停留區供冷或供熱，完全忽略人員無法停留的上部空間，這種做法可以大幅度的降低整個建筑的能耗。觀眾席和比賽場地分別設置空調系統，觀眾席固定座席部分采用置換送風系統，在觀眾席的固定看臺階梯側面設置圓形的專用座椅送風口，為避免冷風直吹觀眾腿部造成不是，夏季設計送風溫差5℃，采用二次回風系統提高送風溫度，節省再熱能源消耗。在可伸縮活動座席后部設置百葉送風口，低速送風，以保證活動坐席觀眾的舒適度。由于小球比賽時，空調氣流會影響到小球的運行軌跡，從而影響運動員的比賽成績，因此這個送風系統也是在小球比賽時的場地送風系統。低速的冷風送入場地后在場地上面形成了一層冷湖。以滿足小球比賽時的功能需求。

比賽場地單獨設置了一套空調系統，以滿足除小球比賽外的其他賽事和大型文藝演出時的場地空調系統的需求，采用遠程投射噴口送風，送風口設置于6個運動員入口門頭處。遠程投射噴口角度可調，夏季送冷風時角度為上調，冬季送熱風時噴口角度下調。小球比賽時此場地空調送風系統關閉。

活動座椅后方及12.3米的包廂層的隱蔽處設置回風口，上層固定坐席的順風氣流沉降到包廂層直接由回風口吸入回入空調機組，下層固定坐席、活動座席后送風以及場地送風吸收熱量后，形成向上的熱氣流，一部分經由此回風口吸入另一部分上升至屋面，屋面下設置排風系統將聚集在建筑頂部的大量余熱直接排出，減少空調系統的運行能耗，以達到節能的目的。

訓練館設有活動座椅，不僅可以滿足運動員賽前熱身的需要，在大型賽事時又可以滿足正規比賽需求，因此訓練館在兩側活動座椅上方設置了遠程投射噴口，

三、采暖系統

本建筑采暖系統僅負責場館不使用時作為值班采暖使用，當場館使用時開啟空調系統以達到設計溫度。本建筑采暖系統包括低溫熱水地面輻射采暖系統及散熱器采暖系統兩部分。

四、冰場設計

冰場凈面積1800m2，使用用途為運動性冰場，可滿足包括短道速滑，冰球等各類冰上運動要求。冰面設計溫度-6℃，冰層厚度40mm。冰場采用間接制冷。載冷劑為乙二醇水溶液。

（一）主機采用螺桿式乙二醇機組，其在-19 ℃/38℃工況下的制冷量為472KW/臺，共 2臺。總制冷量為944KW。制冷工質為，HCFC22，在初凍時使用兩臺機組工作，維護時使用一臺機組即可，另外一臺機組可做備用機。為保證冬季冰場的正常使用，采用蒸發式冷凝器冷卻。

（二）冷媒水為乙二醇溶液，乙二醇溶液濃度為38.8%。機組蒸發溫度為-19℃，乙二醇出水溫度為-14℃（進冰場溫度），乙二醇回水溫度為-11℃，乙二醇的總流量為300m3/h。設乙二醇水溶液泵2臺，乙二醇補液及膨脹選用微機定壓裝置1臺。

（三）低溫設備、回氣管、熱力膨脹閥之后的供液管及乙二醇管路、閥門均采用橡塑保溫板保溫。冰場制冷排管采用φ25的PE管，從地溝集管出來至冰場圍護的整個過程中，保溫厚度為30mm。

五、空調系統節能設計

體育建筑由于其空間及功能的特殊性，一向是高耗能建筑，因此本設計中采用了多種節能方式，以降低整個建筑在運行當中的能源消耗，冷凍水泵變流量運行，降低部分負荷時水泵的運行能耗;新風機組設置排風全熱回收裝置，降低新風能耗;采用分層空調系統形式和置換通風的方式降低空調運行能耗，觀眾區座椅送風，比賽大廳上部設置排風系統，排除燈光及太陽輻射熱負荷，降低空調系統的負荷;座椅送風系統采用二次回風系統，避免了一次回風系統的二次加熱所造成的能源消耗。過渡季可采用全新風運行，充分利用天然冷源。

六、設計體會

本建筑屬于特級體育場館，要求較高，空調系統及設備本身就是一個復雜的系統，所以合理選擇送風口、回風口的位置及形式;合理設置空調的風水系統;合理針對不同空間選擇不同的氣流組織方式是相當重要的，不僅能夠與二次裝修輕松地配合，更會給使用者提供舒適的空間，本工程竣工后對空調系統進行了調試，各項參數均達到設計要求，并獲得了全國優秀工程勘察設計一等獎，從開業到現在已經成功地舉辦了多項賽事活動及文藝演出，受到運營單位的認可與好評。