體育建筑暖通空調系統設計探討

李菡茜

（同濟大學建筑設計研究院（集團）有限公司，上海 200092）

1 引言

隨著經濟水平的提升，各地為了提升人民群眾的健康水平和幸福指數，新建了一大批體育場館。并且新建的體育場館不再像過去，只是單一的一座體育館，而是結合當地需求和特色，建設結合文化、教育、藝術等功能于一體的體育建筑群。面對各具特色的體育建筑群，如何選用合理的空調系統也成為一個值得探討的問題。

2 工程概況

項目甲位于湖北省十堰市，總建筑面積73 838.4 m2，分為A、B、C、D 4 個區，共有8 座主要單體。A 區總建筑面積為21 435.9 m2，主要功能為體育場、乒乓球館等；B 區總建筑面積20 443.3 m2，其中，劇院11 126 m2，展覽館和文化館6 034.3 m2，圖書館3 283 m2；C 區博物館總建筑面積4 962.9 m2，主要功能為展廳、150 人報告廳、藏品庫房、行政辦公及技術用房等；D 區總建筑面積14 707.7 m2，其中籃球館9 447.7 m2，配套服務5 260 m2；室外平臺及其他配套設施總建筑面積12 288.6 m2。建筑層數以3 層為主，建筑高度最高27.9 m，無地下停車庫。

項目乙位于山東省泰安市，總建筑面積355 536.0 m2，共有6 座主要單體。體育場總建筑面積50 230 m2，用于田徑、足球比賽及訓練；體育館總建筑面積31 491 m2，主要用于籃球、排球、手球、體操等項目比賽及訓練；游泳館總建筑面積26 831 m2，用于跳水、花樣游泳、水球等項目比賽及訓練；全民健身館總建筑面積40 875 m2，用于乒乓球、羽毛球、健身等日常體育活動；兩座配套用房，總建筑面積分別為94 883 m2和35 867 m2；停車庫（含地上和地下）總建筑面積74 918 m2。建筑層數以3～5 層為主，建筑高度最高43.55 m。

3 空調冷熱源

項目甲的冷熱源根據各單體功能，分別獨立設置，獨立控制，具體冷熱源形式和參數詳見表1。

表1 項目中冷熱源形式和參數

項目乙對主要建筑區域設置集中的能源系統。冷熱源中心中制冷采用電力驅動冷水機組供冷、供暖采用燃氣真空鍋爐。根據各單體的功能、運行方式，設置5 個能源中心，其中配套用房（一）主要功能為商業，配套用房（二）主要功能為酒店，運行時間與體育場館相差較大，獨立設置冷熱源；體育館位置較遠，冷熱源也獨立設置。具體設置和參數詳見表2。

4 空調風系統

4.1 項目甲

根據各單體房間功能、空間大小，分別采用不同的空調末端形式，具體設置詳見表3。

表3 項目甲空調末端設置

A 區體育場觀眾席的通風設計采用自然通風方式，通過體育場內的人員和燈光發熱與外部產生熱壓，從而形成空氣流動。充分利用場地的出入通道作為自然通風的進風口。

B 區劇院的觀眾廳、舞臺區與其他輔助用房的使用時間相差較大，因此，前者采用獨立的風冷熱泵機組，其他輔助用房采用多聯式空調機組，這樣空調系統可以根據實際使用情況靈活調整，避免了僅在少數輔助用房使用時需要開啟集中的空調機組的情況，節能效果十分顯著。

B 區圖書館、展覽館、文化館和C 區博物館的各閱覽室、展廳空間尺度適中，建筑規模較小，同時考慮到當地圖書館、展覽館、博物館人流量較小，因此，各建筑物分層設置獨立的多聯式空調系統，使用時可根據使用需求逐層開啟，方便靈活。

D 區籃球館的觀眾廳采用的是全空氣空調系統座椅送風，與其他辦公、業務用房、休息室等小空間的使用時間是使用頻率差異較大，觀眾廳采用獨立的風冷熱泵機組，而其他房間采用多聯式空調機組方便靈活使用。

D 區配套用房各房間空調系統使用時間靈活，因此，采用多聯式空調機組，外機分層設置。

4.2 項目乙

根據各單體房間功能、空間大小，分別采用不同的空調末端形式，具體設置詳見表4。

表4 項目乙空調末端設置

體育館人員活動區域設計風速在0.5 m/s 以下[1]，觀眾區域采用座椅送風，觀眾席后側墻設回風口；訓練館區域采用纖維織物空氣分布系統，根據送風部位的不同，在風管不同位置開設送風孔或者設置小型送風噴口，下回風。訓練館及比賽大廳頂部設有排風系統。

游泳館陸上訓練和訓練池采用全空氣系統，空調送風系統采用纖維織物空氣分布系統，氣流組織為頂送風下回風。游泳館比賽池采用全空氣系統，觀眾看臺區域采用階梯送風，設計風速控制在0.5 m/s 以下。為消除建筑內表面冷凝結露的隱患，比賽廳觀眾座椅區頂部設置屋頂送熱風空調系統。池區人員活動區域設計風速控制在0.2 m/s 以下。

全民健身館乒乓球場、羽毛球場采用全空氣系統，空調送風系統采用纖維織物空氣分布系統，比賽時乒乓球場距地3 m以下區域和羽毛球場距地9 m 以下區域設計風速在0.2 m/s以下。全民健身館網球場采用全空氣系統，氣流組織為頂送風下回風。

貴賓室、會議室等小空間區域采用獨立新風機組加風機盤管系統，氣流組織為上送上回。觀眾入口門廳，陸上訓練區等大空間場所采用定風量全空氣系統，氣流組織為上送上回。

在游泳館、體育館場館內看臺區域均設置二氧化碳監控裝置并聯動新風機組。當監測到的二氧化碳濃度超過1 800 mg/m3時，開啟新風機組送風，保證健康的室內空氣質量。

所有引入新風的空調箱及新風機組，均設置新風防凍措施，以防止冬季低溫對設備管道的冷凍損害[2]。

5 空調水系統

項目甲和項目乙空調冷凍水系統均采用一次泵變流量系統，冷水機組以及冷凍水泵均變頻運行，以節省運行能耗。空調水系統采用兩管制，管道異程布置，風機盤管水平支路設置動態壓差平衡閥，組合式空調機組以及空調新風機組等末端設備設置動態平衡電動二通調節閥。系統通過冷熱水供回水總管上設置的壓差旁通和冷熱量控制系統，對熱泵機組和水泵的運行臺數進行控制，以滿荷水泵的運行臺數進行控制，以滿足負荷側冷熱量變化的要求。

空調冷凍水、熱水、采暖熱水系統均采用閉式定壓罐定壓，集中真空脫氣加立管頂部設自動排氣閥的排氣方式。空調冷凍水、熱水、采暖熱水系統均設置晶旁路水處理器裝置；采用電化學氧化被膜阻止腐蝕處理循環流量的1%，降低蒸發器的污垢熱阻。冷卻塔設置水盤清掃，各冷卻塔之間設置連通管。

項目甲的風冷熱泵機組是按單體獨立設置的，計量耗電量、補水量即可，不需要再設冷熱量計量裝置。項目乙的空調供回水總干管位于冷凍機房內的分、集水器后，將空調冷熱水送入建筑空調區內，除了計量耗電量、補水量，在集水器的各場館回水總管上分別設置冷熱量計量裝置[3]。

6 空調設計總結

通過以上2 個項目空調系統的描述可以看出，雖然都是體育建筑群，空調系統的設計既有相似之處，又有很大的差異。在設計過程中，應該針對每個項目的具體情況進行差異化的設計。對于體育建筑群，需要在前期先了解不同場館對室內溫濕度、風速的要求，了解體育場館常用的空調末端形式，了解當下各種場館常見的運營管理模式，了解業主的需求，才能在滿足規范的前提下，完成一個運行合理、使用靈活、節能環保的設計。此外，隨著項目的復雜程度越來越高，設計師還應根據以往項目建成使用后的情況反饋，汲取經驗，不斷改進設計中的細節，才能真正提高設計水平，為人民做出更好的設計作品。