基于某美術館條件下的暖通設計思路構建

張育瑞

江蘇龍騰工程設計股份有限公司 江蘇 南京 210000

1 工程案例

某美術館，總建筑面積約29995.0m2，其中地上建筑面積13387.96m2。建筑分為地上地下2個部分，地上有5層，地下部分2層。地上2～5層為美術館展廳等，1層與地下一層為市民文化中心，地下二層主要為機動車停車以及設備機房等空間。功能分區上看，地下二層為自走式汽車庫及設備用房，地下一層大部分空間為密集書庫或藏品庫房，首層為文化中心，主要功能有閱讀功能區、公共文化服務區、培訓區、辦公區等4個部分組成，其中閱讀功能區包含藏書閱覽、特藏書房、視障閱讀、大報告廳。美術館區，主要由展廳、陳列廳、工藝美術展廳、展具儲藏、研究室、創作室、畫室等空間組成。負一層設有多處采光庭院，庭院同建筑出入口相結合，充分考慮了自然通風的可行性[1]。

美術館周邊設置有下沉廣場等公共開敞空間及綠地，引入的景觀設計元素。將生態性、經濟性、功能性相結合，結合藝術創新的人文精神，打造自然、綠色、現代化的藝術景觀。

2 空調系統

本工程空調均選用高效節能設備，空調室外機多為小巧型，節省占地面積，釋放更多使用空間，同時可以更好地滿足建筑造型的需求。門廳，展區以及創作室等需要設置舒適性空調的房間均設置變頻一拖多冷劑直接蒸發式空調系統，根據布局和使用功能，合理分設系統，每臺室內機設線控器，已達到各房間均可獨立自動控制溫度。

空調室外機大部分設置于建筑下沉庭院及采光庭院內，部分設置于地庫坡道盡頭綠化景觀帶內。考慮游人安全及景觀效果，空調室外機在庭院中的位置為側邊設備平臺上，采用全百葉遮擋，百葉形式與建筑下沉庭院相結合，同時充分考慮空調散熱，外機散熱風機余壓110Pa，排風口設置導流風管，避免發生室外機氣流短路。

各分區空調依據不同業態分設系統，依據空調負荷計算結果選取。設置舒適性空調的區域均設置新風系統，新風采用全熱新風換氣機。在夏季供冷、冬季供暖運行時，通過濕熱交換的作用，從排風中夏季取冷、冬季取熱，并同時調節空氣濕度。從而達到既通風換氣又充分回收廢熱、廢濕。

庫房、藏品儲藏室以及密集書庫等需要設置工藝空調的區域均設置精密空調系統，依據各藏品的溫濕度需求不同，分別設置直膨式恒溫恒濕空調機。空調室內機均設置于專用機房內，配置空調自動控制系統，通過對房間的溫濕變化的監測，能夠迅速地感知環境中的溫濕變化，并極快地做出有效反映，保證環境中的溫度和濕度。恒溫恒濕空調要求溫度精度土2℃，濕度精度土5%。精密空調系統設置備用機組或備用控制單元，可靠性高，在結構與控制系統設計和制造以及空調系統組成等方面都相應采取一系列措施[2]。

3 通風系統

通風系統，依據建筑形態因地制宜，采用不同通風方式。過渡季節采用自然通風充分利用自然免費冷熱源節能。

本工程大空間內部由挑高中庭上下貫穿，過渡季節高大空間采用置換通風，利用煙囪效應，密度低的熱空氣向高處流動聚集，通過高窗排出。密度低的室外空氣通過低窗補充沉于底部，不斷免費提供清新、舒適的室外空氣。

圖2 頂部排風兼排煙風口

中庭設置有排風兼排煙系統，排風機采用雙速風機，共用風口，風口與頂面裝修配合，考慮風機啟動時噪聲要求，排風量滿足本建筑換氣需求并提供室外空氣免費冷熱源。其中空調送風口和排風排煙風口分別見圖1和圖2。

圖1 空調送風口

圖3 夏季室內空氣速度分布圖

圖4 過渡季室內空氣速度分布圖

本工程優先采用自然通風設計，充分利用自然通風解決空調季節及過渡季室內余熱及污濁空氣的排出，結合建筑內部空間構造，采用風環境模擬手段分析考慮。經濟有效地實現舒適度需求。

炎熱潮濕的室內環境會影響人們的身體健康，尤其是居住在高大空間建筑人員聚集的地方，長期使用空調或機械通風會導致室內品質下降，從而容易導致傳染性疾病的感染、流行。自然通風通過不斷更新室內外空氣，從而保持室內空氣新鮮。其既可以降低室內的溫度，改善室內熱環境，達到人體熱舒適，此外還可以去除滯留的污濁空氣，為建筑內部營造一個更為健康的活動環境。在不同的通風情況下，人們的熱舒適范圍是不同的，對于自然通風時，溫度不超過28℃，相對濕度不大于80%時，我們會感覺舒適；對于自然通風不良時，則熱舒適度要降到26℃以下。這是因為自然風的風速不斷變化，人體可以感受到風速的波動，然而機械風比較平穩，人體適應了較低的溫度，一旦溫度稍有變化，就會感到悶熱。所以，人們更喜歡自然風的空間，如果環境可以控制時，人們更愿意適應季節的變化[3]。

4 綜合效益

為根據樓層及功能設置若干獨立空調系統。便于獨立計量，空調系統小保證低負荷時高效運行。高大空間等排風采用變頻風機。空調季節滿足衛生要求的前提下最大限度節能，過渡季節最大限度的利用室外空氣免費冷熱源。新風系統采用新風換氣機。盡可能利用室內廢冷、廢熱源，最大限度降低能源損耗。新風采用靜電除塵，去除PM2.5效率可達95%，在節能的同時保證清新、潔凈的新風。排風系統與排煙系統相結合，既保證了風機平時實時檢修，高效混合通風，又避免了平時設備閑置浪費。所有設備采用環保節能低噪音型，所有材料應符合環保標準要求。設備作減振、消音處理，所有設備間作吸音處理。通風、空調系統采用直接數字控制系統，實現系統高效與節能運行。

5 暖通設計方案遵循的設計原則

5.1 系統的維護成本

為保證本項目暖通設施的耐久性，需控制維護成本的前提下保證項目質量，在本項目暖通工程建成之后投入使用過程中難免會出現故障問題，比如關于地下室配電所，若在后期投入使用時出現通風不暢等現象，長期使用過程中可能會造成建筑群整體出現斷電現象。因此應考慮到系統的維護成本，要求在暖通設備安裝設計環節以及安裝完成之后留有足夠的維護空間。

5.2 設計方案應遵循建筑的用途以及使用要求

本項目作為綠色建筑，其暖通工程設計方案是根據建筑時機選擇進行設計的，在進行暖通設計方案時要求應根據該地區季節特點選擇合適的設計方案，要求設計方案具有一定的合理性，確保在后期使用時不會出現故障問題。

5.3 考慮整個系統的節能原則

暖通工程建設中往往需要大量的施工材料，為達到節能、環保效果，設計應盡可能考慮就地取材，通過降低運輸成本的方式來節約總體成本，該過程中要注意系統節能效果應符合相關要求，在能夠滿足熱工及人員舒適度要求前提下，選擇自然通風的方式。在項目建設期間關于節能效果不僅僅是工程建設期間的節能，而且還包括項目在完成建設投入使用期間的節能，因此在暖通方案設計中應考慮整個系統的節能效果。

5.4 符合節能減排效果

在建筑行業發展過程中，本項目美術館的建設規模增大，一定程度上也增加了能源效果，其雖然增加了人們的舒適度，但不符合節能減排理念。為此針對這一問題，本項目在實際暖通設計環節應科學采取相關節能措施，針對項目特點，選擇合適的暖通設備，盡可能最近降低空調運行過程中所產生的能源消耗，提高節能優勢。

6 結束語

暖通工程在整個美術館建設設計中作為非常重要的部分，其能耗費非常大，因此在進行暖通設計時應注意降低施工過程中的能耗。設計及設備選擇過程中也要以求得在最大的范圍內節約能源、地理資源、水資源以及材料資源，達到對于環境的保護同時降低污染，進而形成了對本項目的綠色建設技術的方案菜單，選擇最優化方案。