大空間建筑空調用整體靜壓箱的設計及施工

王小青

廈門真愛家環境工程有限公司（361000）

1 大空間建筑的發展史

在20年前，空間高度大于5 m，體積大于1萬m2的建筑被稱為大空間。在公用民用建筑方面主要是指影劇院、音樂廳、大會堂、體育館等建筑。

1980年以來，由于建筑技術的進步（結構、環境設計等），人們休閑時間的增加，對文化生活的需求有了很大的增長，故公共民用建筑的規模日趨龐大。從建筑形態來說，不拘一格，造型多樣化。從功能來說要求靈活。此外，甚至追求“一種空間、兩種效果”的要求，即可開啟式大空間建筑，首先實現這一設想的超大型建筑是加拿大的“天穹巨館”，被人們稱為“第三代體育館”。日本在這方面也迅速趕上，1993年建成了福岡圓頂體育館；1994年在巖崎建成了“海上巨館”[1]。

2 大空間建筑的特征

2.1 空間尺度特征

1）高度高。音樂廳、劇場高度為10~20 m，普通體育館高度為10~30 m，這是形成溫度梯度的主要原因。

2）面積大。大空間的外墻面積與地板面積之比大，辦公樓建筑標準層為0.2~0.3 m2/m2（地板），而大空間可能為1 m2/m2（地板），這就形成了外界界面對室內空間的自然對流影響較大，冬季易在四周造成下降冷氣流。

2.2 居留區特征

由于大空間建筑高度大，室內體積亦遠較通常建筑為大，普通型體育館體積可能為1~2萬m3。大型體育館可達20萬m3，運動場型體育館可達上百萬立方米。其所居留的人員比較密集1~2人/m2（除體育館中心比賽場地），因而人均容積顯然不相同（體育館大于10 m3/人，劇場7~8 m3/人），當然不同于辦公樓的標準層（人員密度為0.1~0.2人/m2，人均容積大于15 m3），對于大空間建筑而言，人均占有空間容積大，衛生情況良好，可采用較小的換氣次數。

2.3 使用特征

現今大空間除古典音樂廳、大劇院、會堂等只具備有限的功能外，其他都有多功能要求，如體育運動、雜技、演劇、音樂廳、展示會等，因而要設置臨時的舞臺，活動座椅等裝備。不僅對空調帶來多種環境要求，而且由于這些裝備的存在也影響空調系統的設置。此外，對空調系統的控制要求有較高的靈活性，這就使空調系統負荷的分配及冷熱源的配置都應作相應的考慮[2]。

3 整體靜壓箱在大空間建筑空調設計中的應用

對于大空間建筑而言，由于其固有特征，下送風方式無疑是一種既節能又合理的氣流組織形式。采用下送風方式不僅能將無人員逗留的上部空間剔除在空氣調節范圍之外，避免了把燈光散熱、屋頂輻射熱的對流部分帶入空調區域，可使送風量大幅減少，從而節省了設備投資費用及運行費用。而且還可以降低空調噪聲[1]。

體育館、大會堂、影劇院、音樂廳面積大，座位較多，且多呈階梯型，如果采用常規的管道送風系統，提供的風量達不到送風要求，因此在空調設計中，利用階梯下建筑頂棚空間，選用靜壓箱與裝修吊頂相結合的方式，設計了空調送風的整體靜壓箱式送風系統（如圖1所示）。

4 整體靜壓箱施工

靜壓箱的密封性和牢固性是施工的關鍵，牢固性是密封性的前提條件，密封性是靜壓箱工程的重中之中[2]。而靜壓箱又分土建靜壓箱及非土建靜壓箱兩種，土建靜壓箱只需在靜壓箱內部做保溫及降噪處理即可，故這里就不細述，下面詳細介紹2種非土建靜壓箱的施工方法:

4.1 第一種施工方法（案例為廈門大學翔安校區主樓群3#樓報告廳）

1）靜壓箱外箱體:為滿足耐火等級及隔噪要求，選用耐火等級3 h的雙層9 mm厚玻鎂纖維板板夾30 mm厚隔音棉。

圖1 整體靜壓箱式送風系統

2）靜壓箱內表面保溫材料:為實現進一步的隔噪，采用30 mm厚玻纖復合消聲風管板材（外表面為3向夾筋鋁箔貼面，內表面為網格布貼面，中間為離心玻璃棉。密度大于等于70 kg/m3，防火性能為A級不燃），如圖2所示。

圖2 玻纖復合消聲風管板材保溫圖

3）板與板間的拼接:玻鎂纖維板的常規規格為2 440 mm×1 220 mm，制作大型的靜壓箱外箱體勢必需要板與板間拼接的工序，為了更好地進行板與板間的拼接，在制作靜壓箱外箱體模塊時，在雙層玻鎂纖維板間嵌套兩根38 mm×38 mm×2 mm的鋼方管，一根突出玻鎂纖維板，一根凹進玻鎂纖維板。同時，為防止冷橋產生，在方管與方管接縫處采用橡塑貼縫。板安裝完畢后，用中性耐候膠將每一條板縫填實密封。

4）固定:靜壓箱外箱體及內表面保溫材料為30 mm×3 mm角鋼、寬度為80 mm的鐵皮及自攻螺絲固定，借助C80 mm×50 mm×20 mm×3 mm的C型鋼托架、自攻螺絲及M10的吊桿固定在樓板上，樓板底及梁側面用自攻螺絲及寬度為20 mm的鐵皮將玻纖復合消聲風管板材固定在其上（如圖3所示）。

圖3 安裝大樣圖

4.2 第二種方法（案例為莆田體育館）

1）靜壓箱外箱體:采用厚度為30 mm的夾心保溫玻璃鋼板材（兩層5 mm厚玻璃鋼夾聚氨酯保溫,防火大于1 h）。

2）靜壓箱內表面保溫材料:采用厚度為25 mm的夾心保溫玻璃鋼板材（兩層5 mm厚玻璃鋼夾聚氨酯保溫,防火大于1 h）。

3）板與板間的拼接:玻璃鋼板材之間用玻璃膠粘接。

4）固定:靜壓箱內表面保溫材料即看臺階梯底部玻璃鋼采用扁鋼支架固定。靜壓箱外箱體用鋼結構框架固定，具體施工工藝如下:

①鋼結構與墻體采用M12×160化學螺栓連接。

②120 mm×60 mm×5 mm型材與墻體埋件連接方式為M16×160雙頭螺栓連接。

③整體鋼結構采用焊接工藝連接，焊縫滿足國家規范要求。

④120 mm×60 mm×5 mm型材水平連接處，在兩側面加固6 mm鋼板周邊滿焊。

⑤120 mm×60 mm×5 mm型材與50 mm×50 mm×5 mm型材橫向連接，以加強鋼結構整體穩固。

⑥120 mm×60 mm×5 mm型材與120 mm×60 mm×5 mm型材豎向連接采用焊接，并采用8 mm厚鋼板側面用M12×100雙頭螺栓連接，以增加整體結構穩固。

5 結語

從以上示例可以看出靜壓箱是一種傳統的通風設施，通常用于要求精準的空調風系統當中，可以高效地減少通風和空調系統中的噪聲，在獲得均勻靜壓出風，并且減少動能損失的基礎上實現科學化操作，所以被廣泛的應用于各大型空間的建筑空調中。在實際通風系統以及對應的空調風系統中，經常會遇到一些管道方變圓或者圓變方的情況，采用靜壓箱作為管道進行連接，可以高效地減緩整體的系統，提高通風性能。