淺談暖通設(shè)計(jì)與文體類建筑構(gòu)造的融合

陳世玉

華東建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司

0 引言

文體類建筑作為城市公共文化活動(dòng)的重要場(chǎng)所，具有人員密集、使用功能復(fù)雜的特點(diǎn)。文化類建筑包含展覽館、音樂廳等，展覽館通常為高大通透空間，注重觀眾的視覺觀感，展陳及建筑均致力于對(duì)空間中的元素進(jìn)行組織和規(guī)劃[1]。體育場(chǎng)作為體育類建筑形式之一，具有巨大的體量，其形態(tài)是其周邊城市公共空間視覺環(huán)境的重要組成部分和影響因素[2]。

文體類建筑的上述特征要求暖通設(shè)計(jì)應(yīng)熟悉建筑構(gòu)造，并與建筑專業(yè)密切配合，實(shí)現(xiàn)空氣調(diào)節(jié)和消防安全的同時(shí)，兼顧建筑形式的表現(xiàn)性。本文通過展示互動(dòng)中心和體育場(chǎng)項(xiàng)目介紹兩種建筑形式下暖通設(shè)計(jì)與建筑構(gòu)造的融合方式。

1 展示互動(dòng)中心

本展示互動(dòng)中心項(xiàng)目建筑造型采用鋁結(jié)構(gòu)曲面設(shè)計(jì)，外形的弧度隨層高變化，見圖1。單體主要功能有展廳、陳列室等。外墻窗戶及百葉形成鉆石圖案，與北側(cè)地面水體景觀交相輝映。

圖1 展示互動(dòng)中心北側(cè)效果圖

1.1 外墻百葉與圍護(hù)結(jié)構(gòu)造型

展示互動(dòng)中心二層高度以上區(qū)域的外墻弧線角度傾斜向上，若設(shè)置新風(fēng)或排風(fēng)百葉，易造成雨水從百葉口落入風(fēng)管，引發(fā)機(jī)器故障。因此本建筑新風(fēng)百葉及排風(fēng)百葉大多設(shè)置在一層高度范圍內(nèi)，僅有一處新風(fēng)百葉設(shè)置于二層高度范圍內(nèi)。為避免雨水通過二層百葉落入風(fēng)管，設(shè)計(jì)時(shí)利用建筑內(nèi)部無功能空間作為擴(kuò)大風(fēng)井，風(fēng)管從管井東西兩側(cè)接出，與百葉間接連接，同時(shí)在擴(kuò)大風(fēng)井內(nèi)設(shè)置排水口排出雨水，保證進(jìn)風(fēng)管路安全。

展示互動(dòng)中心外圍護(hù)結(jié)構(gòu)弧長(zhǎng)約200 m，在較短的弧長(zhǎng)范圍內(nèi)布置整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)及機(jī)械防排煙系統(tǒng)的取風(fēng)和排風(fēng)百葉，應(yīng)綜合考慮建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)造型及機(jī)房位置，并與外窗造型相適應(yīng)，保持鉆石點(diǎn)綴的效果。空調(diào)系統(tǒng)根據(jù)建筑左右對(duì)稱的特點(diǎn)分為兩組，機(jī)械加壓送風(fēng)進(jìn)風(fēng)口和排煙出風(fēng)口兩者最小水平距離滿足不小于20 m 的要求。一層外墻百葉設(shè)置情況如圖2 所示，東西兩側(cè)新風(fēng)百葉為空調(diào)系統(tǒng)及正壓送風(fēng)系統(tǒng)兼用，北側(cè)排風(fēng)百葉為空調(diào)系統(tǒng)及排煙系統(tǒng)兼用，東南側(cè)設(shè)置排煙百葉。其余兩處空調(diào)新風(fēng)及排風(fēng)百葉按照水平距離不小于10 m 的要求，設(shè)置在以上四組百葉的間隔范圍內(nèi)。

圖2 一層外墻百葉平面圖

1.2 管道井與建筑構(gòu)造

展示互動(dòng)中心地上部分內(nèi)部展區(qū)與外部展區(qū)的空調(diào)系統(tǒng)相互獨(dú)立，地上一層展示互動(dòng)主體區(qū)按照展示流線及展廳美觀要求不設(shè)置空調(diào)機(jī)房。為方便管理，整個(gè)展區(qū)空調(diào)機(jī)房集中設(shè)置于地下一層，位于內(nèi)部展區(qū)的正下方。空調(diào)機(jī)房離外墻較遠(yuǎn)，為了將新風(fēng)引入空調(diào)機(jī)房，地下一層設(shè)置土建新風(fēng)管井，但新風(fēng)路徑被一部封閉樓梯間隔斷，設(shè)計(jì)中發(fā)現(xiàn)可以利用樓梯間轉(zhuǎn)換平臺(tái)下部的建筑空腔，將風(fēng)井與樓梯間下部空腔結(jié)合，保證了東西側(cè)新風(fēng)井道的暢通，見圖3、圖4。值得注意的是，此時(shí)風(fēng)道截面積在樓梯間轉(zhuǎn)換平臺(tái)處最小，設(shè)計(jì)中應(yīng)校核此處的最大風(fēng)速滿足設(shè)計(jì)要求。

圖3 新風(fēng)管井和空調(diào)管井平面圖

圖4 樓梯間處新風(fēng)管井和空調(diào)管井剖面圖

外部展區(qū)南側(cè)空調(diào)路徑與新風(fēng)路徑一致，其空調(diào)管井并列設(shè)置于新風(fēng)管井南側(cè)，回風(fēng)管和送風(fēng)管呈上下疊放，如圖3、圖4 所示。內(nèi)部展區(qū)隔墻外圍形成1 m寬的送風(fēng)空腔，外部展區(qū)北側(cè)空調(diào)風(fēng)管布置在空腔內(nèi)，送風(fēng)噴口緊貼空腔側(cè)壁布置，結(jié)合建筑構(gòu)造隱藏風(fēng)管，大廳高大通透，保證了視覺觀感，見圖2。

2 體育場(chǎng)

本體育場(chǎng)項(xiàng)目建筑設(shè)定規(guī)模為1.5 萬座位，主要舉辦地區(qū)性和全國單項(xiàng)比賽，如圖5 所示。

圖5 體育場(chǎng)效果圖

主要座位布置在西側(cè)主看臺(tái)區(qū)，主看臺(tái)上部為膜結(jié)構(gòu)頂蓋，東側(cè)、北側(cè)及南側(cè)上部均設(shè)置少量座位。由于看臺(tái)階梯型的特點(diǎn)，東西南北四處看臺(tái)內(nèi)部的功能性房間及走道的層高較低。

2.1 排煙百葉（自然排煙窗）與建筑構(gòu)造

體育場(chǎng)西側(cè)看臺(tái)主體內(nèi)大部分房間及走道處于內(nèi)區(qū)，需采用機(jī)械排煙方式。但看臺(tái)上部為膜結(jié)構(gòu)頂蓋，機(jī)械排煙的煙氣不能高空排放，同時(shí)體育場(chǎng)內(nèi)部交通流線復(fù)雜，包括觀眾流線、運(yùn)動(dòng)員流線、競(jìng)賽管理流線、新聞媒體流線等，因此看臺(tái)主體內(nèi)排煙路線的確定應(yīng)分析建筑構(gòu)造及人員流線，防止排煙口設(shè)置影響人員疏散。最終確定西側(cè)看臺(tái)排煙風(fēng)管貼于二層觀眾入場(chǎng)大平臺(tái)下部伸出體育場(chǎng)主體外，設(shè)置排煙百葉，將煙氣排至室外，避免了煙氣對(duì)一層和二層人員疏散的影響，排煙管道與大平臺(tái)結(jié)合隱藏了排煙管路，也有利于體育場(chǎng)視覺美觀性。

北側(cè)看臺(tái)下部檢錄大廳排煙百葉設(shè)置在上部有膜結(jié)構(gòu)頂蓋的區(qū)域之外，煙氣直接排至室外，避免煙氣停留在膜結(jié)構(gòu)頂蓋內(nèi)，提高了疏散安全性，也保證了膜結(jié)構(gòu)頂蓋的完整性。

圖6 東側(cè)看臺(tái)剖面圖

東側(cè)看臺(tái)下部主要為器材倉庫及商業(yè)，走道長(zhǎng)度約150 m，受階梯型看臺(tái)限制，一層庫房及走道梁下凈高僅2.6 m，若采用機(jī)械排煙方式將會(huì)約束走道凈高。設(shè)計(jì)中通過設(shè)置擋煙垂壁將走道分為三個(gè)防煙分區(qū)，每個(gè)防煙分區(qū)兩端減少部分庫房，設(shè)置室外開放物品暫存區(qū)，并于暫存區(qū)上部設(shè)計(jì)滿足規(guī)范要求的自然排煙窗。將排煙設(shè)計(jì)與建筑功能結(jié)合，簡(jiǎn)化了排煙系統(tǒng)，走道吊頂內(nèi)僅有電氣橋架及給排水管道，提高了走道凈高，見圖6。南側(cè)看臺(tái)下部主要為顯示屏控制室，擴(kuò)聲控制室等設(shè)備用房，走道長(zhǎng)度約75 m，排煙做法與東側(cè)看臺(tái)走道相同。

2.2 管道井與建筑構(gòu)造

體育場(chǎng)地下一層主要功能為地下車庫、訓(xùn)練用房、設(shè)備用房等，其中訓(xùn)練用房處于西側(cè)看臺(tái)主體下方。由于看臺(tái)主體內(nèi)平面功能為小房間格局，為減少訓(xùn)練用房空調(diào)及防排煙管井對(duì)主體平面功能的影響，風(fēng)管采用跨防火分區(qū)形式進(jìn)入西側(cè)地下車庫，結(jié)合地面綠化景觀設(shè)置出地面管井。訓(xùn)練用房空調(diào)新風(fēng)利用體育場(chǎng)主看臺(tái)區(qū)多處地下室采光井取風(fēng)，就近從采光井側(cè)面引入新風(fēng)，縮短風(fēng)道長(zhǎng)度，減少地下室管路交叉。

2.3 室外機(jī)布置與建筑構(gòu)造

體育場(chǎng)采用多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)，室外機(jī)設(shè)置需考慮機(jī)組安裝空間及散熱空間，同時(shí)應(yīng)盡量減少對(duì)建筑美觀性的影響。西側(cè)主看臺(tái)區(qū)域階梯座位有兩層，二層階梯座位下方約有5 m 高的空間，可用于擺放空調(diào)室外機(jī)。北側(cè)、南側(cè)看臺(tái)室外機(jī)設(shè)置于綠化區(qū)域。東側(cè)看臺(tái)空調(diào)面積較小，室外機(jī)落地設(shè)置。在保證空調(diào)運(yùn)行效果的前提下，室外機(jī)采用格柵或綠植遮擋，保持與周邊環(huán)境的協(xié)調(diào)性。

3 分析和總結(jié)

1）暖通設(shè)計(jì)與建筑構(gòu)造密切相關(guān)，文體類特殊的建筑形式賦予了暖通設(shè)計(jì)的獨(dú)特性，空調(diào)及防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以充分地與建筑構(gòu)造進(jìn)行融合，有效地兼顧功能性和美觀性。

2）展示館一般要求頂部通透，視野范圍內(nèi)無風(fēng)管，外墻百葉適應(yīng)外立面造型效果。暖通設(shè)計(jì)可采用土建風(fēng)道形式，結(jié)合建筑構(gòu)造設(shè)計(jì)空調(diào)空腔，充分利用建筑無功能空間。

3）體育場(chǎng)空間結(jié)構(gòu)及人員流線較為復(fù)雜，應(yīng)結(jié)合體育場(chǎng)功能設(shè)計(jì)防排煙設(shè)施。充分利用此類項(xiàng)目特有的采光井、臺(tái)階下側(cè)空間等布置空調(diào)風(fēng)管及空調(diào)室外機(jī)，優(yōu)化管井設(shè)置，減少室外機(jī)明露。

4）文體類建筑眾多，除本文所列舉項(xiàng)目外，劇院項(xiàng)目可利用座位下部空腔作為靜壓箱并設(shè)置座椅送風(fēng)柱或回風(fēng)口[3]，體育館項(xiàng)目可將空調(diào)機(jī)房布置在看臺(tái)下部空腔內(nèi)。建筑風(fēng)格迥異，暖通設(shè)計(jì)與建筑構(gòu)造融合方式也不盡相同，設(shè)計(jì)過程中應(yīng)融會(huì)貫通。