龔錦泉

北京華巨建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司福州分公司

1 前言

在建筑工程中，合理的空調(diào)系統(tǒng)方案不僅可以使建筑內(nèi)空氣溫度、濕度、氣流速度以及潔凈度均可以受到控制，并使建筑內(nèi)環(huán)境復(fù)合人體舒適度需求，改善建筑室內(nèi)空氣環(huán)境，而且可以降低空調(diào)運(yùn)行成本。本工程通過前期空調(diào)方案的設(shè)計(jì)，確保可以為活動(dòng)中心內(nèi)的人員帶來(lái)良好的空調(diào)通風(fēng)體驗(yàn)，也可確?？照{(diào)系統(tǒng)正常運(yùn)行，為人們營(yíng)造良好的室內(nèi)環(huán)境，發(fā)揮積極意義。

2 工程概況

本工程位于福州市，建筑高度為19.2m，建筑總面積為12596m2。地下二層為汽車庫(kù)及設(shè)備用房；地下一層為科學(xué)展示及設(shè)備用房；一層為藝術(shù)展示；一層至四層為劇場(chǎng)功能及配套用房。

3 空調(diào)冷源形式

根據(jù)本工程建筑功能、業(yè)主的使用要求以及綜合了技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性的考量，冷/熱源采用了風(fēng)冷熱泵變制冷劑流量多聯(lián)式空調(diào)機(jī)、風(fēng)冷螺桿式冷水機(jī)組和分體空調(diào)室外機(jī)。

觀眾廳，舞臺(tái)，休息廳，前廳及其附屬用房等采用同一套中央空調(diào)水系統(tǒng)。如圖1所示，冷熱源由風(fēng)冷熱泵機(jī)組提供，主機(jī)及水泵設(shè)舞臺(tái)屋面；四層辦公以及敞開式辦公等采用變頻多聯(lián)空調(diào)系統(tǒng)，共2套，變頻室外機(jī)擺放不上人屋面；演員化妝室、舞蹈排練室、器樂排練等的配套用房采用分體式空調(diào)。

圖1 中央空調(diào)冷水機(jī)組系統(tǒng)圖

4 空調(diào)系統(tǒng)及方式

合理的劃分空調(diào)區(qū)域可以再滿足人員舒適性條件下使空調(diào)在比較高的效率下運(yùn)行，不僅有利于空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能，而且也方便了后期的維護(hù)管理。本工程根據(jù)大方向的使用功能劃分為三個(gè)區(qū)域：大型活動(dòng)時(shí)使用的區(qū)域；維護(hù)經(jīng)營(yíng)管理人員的辦公區(qū)域；小型培訓(xùn)時(shí)使用的配套區(qū)域。

（1）大型活動(dòng)時(shí)使用的區(qū)域包含：地下一層的科學(xué)展示區(qū)、一層的藝術(shù)展示區(qū)、一層的舞臺(tái)區(qū)和二至三層的觀眾廳區(qū)。該區(qū)域主要用于舉辦大型活動(dòng)的場(chǎng)所，使用時(shí)間相對(duì)統(tǒng)一，人員數(shù)量、密度均較大。該區(qū)域空調(diào)主要采用全空氣集中式空調(diào)系統(tǒng)，局部采用風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)，采用風(fēng)冷螺桿式冷水機(jī)組提供冷/熱源。空調(diào)冷/熱水系統(tǒng)采用二管制閉式循環(huán)系統(tǒng)，異程式布置，根據(jù)建筑平面機(jī)功能布局劃分五路（地下一層、一層～四層每層單獨(dú)一路）供回水；冷水供/回水溫度為7℃/12℃,熱水供/回水溫度為45℃/40℃，膨脹水箱設(shè)在29.200 標(biāo)高的不上人屋面。 主要空調(diào)末端設(shè)備選型如下。

①地下一層的科學(xué)展示區(qū)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。該區(qū)域采用一次回風(fēng)全空氣集中式空調(diào)系統(tǒng)。計(jì)算冷負(fù)荷為179kW，運(yùn)用1臺(tái)柜式空調(diào)機(jī)組，空調(diào)機(jī)制冷量為187kW，送風(fēng)量為25000m3/h。

②一層的藝術(shù)展示區(qū)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。該區(qū)域采用一次回風(fēng)全空氣集中式空調(diào)系統(tǒng)。計(jì)算冷負(fù)荷為250kW，運(yùn)用1臺(tái)柜式空調(diào)機(jī)組，空調(diào)機(jī)制冷量為265kW，送風(fēng)量為35000m3/h。

③一層的舞臺(tái)區(qū)舞臺(tái)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。該區(qū)域采用一次回風(fēng)全空氣集中式空調(diào)系統(tǒng)。計(jì)算冷負(fù)荷為184kW，運(yùn)用1臺(tái)柜式空調(diào)機(jī)組，空調(diào)機(jī)制冷量為187kW，送風(fēng)量為25000m3/h。

④二至三層的觀眾廳區(qū)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。該區(qū)域采用一次回風(fēng)全空氣集中式空調(diào)系統(tǒng)。計(jì)算冷負(fù)荷為210kW，運(yùn)用1臺(tái)柜式空調(diào)機(jī)組，空調(diào)機(jī)制冷量為225kW，送風(fēng)量為30000m3/h。

（2）維護(hù)經(jīng)營(yíng)管理人員的辦公區(qū)域位于四層的敞開辦公，辦公人員工作時(shí)間相對(duì)統(tǒng)一。該區(qū)域采用冷暖型變制冷劑流量多聯(lián)式空調(diào)機(jī)組和冷暖型變制冷劑流量多聯(lián)式新風(fēng)機(jī)組相結(jié)合的空調(diào)系統(tǒng)。四層辦公區(qū)域及配套房間等根據(jù)吊頂分布情況采用風(fēng)管式或四面出風(fēng)嵌入式空調(diào)室內(nèi)機(jī)；空調(diào)冷源采用多聯(lián)機(jī)室外機(jī)。主要空調(diào)末端設(shè)備選型如下：該區(qū)域計(jì)算室內(nèi)冷負(fù)荷為32.5kW,新風(fēng)負(fù)荷為13.1kW。室內(nèi)機(jī)冷熱源選擇一臺(tái)33.5kW制冷量的變頻空調(diào)室外機(jī)，新風(fēng)冷熱源選擇一臺(tái)14.0kW制冷量的變頻空調(diào)室外機(jī)。

（3）小型培訓(xùn)時(shí)使用的配套區(qū)域包含：一至四層配套用房。該區(qū)域主要用于舉辦一些小型培訓(xùn)活動(dòng)，各房間面積、層高均比較小使用頻率相對(duì)大型活動(dòng)區(qū)域高，但各房間使用的時(shí)間段不統(tǒng)一。

該區(qū)域采用分體空調(diào)系統(tǒng)，空調(diào)冷源采用分體空調(diào)室外機(jī)。

5 空調(diào)新風(fēng)系統(tǒng)

（1）大型活動(dòng)時(shí)使用的區(qū)域采用新風(fēng)加回風(fēng)空調(diào)箱低速送風(fēng)的全空氣空調(diào)系統(tǒng)，新風(fēng)管和回風(fēng)管上均設(shè)置有電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，平時(shí)運(yùn)行于規(guī)范要求空氣品質(zhì)的低新風(fēng)比以滿足舒適性與能耗之間的矛盾統(tǒng)一。過渡季節(jié)，空調(diào)箱通過閥門以及設(shè)備的聯(lián)動(dòng)控制提高新風(fēng)比，不僅最大限度的利用室外新鮮的空氣提高室內(nèi)空氣品質(zhì)而且可以減少制冷主機(jī)運(yùn)行時(shí)間，能耗以及空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用。

（2）維護(hù)經(jīng)營(yíng)管理人員的辦公區(qū)域，人員工作時(shí)間相對(duì)統(tǒng)一但與大空間空調(diào)區(qū)域的使用時(shí)間段又不盡相同，該區(qū)域采用冷暖型變制冷劑流量多聯(lián)式空調(diào)機(jī)組和冷暖型變制冷劑流量多聯(lián)式新風(fēng)機(jī)組相結(jié)合的空調(diào)系統(tǒng)不僅有利于提高能效比而且新風(fēng)的氣流組織性相對(duì)較好。

（3）小型培訓(xùn)時(shí)使用的配套區(qū)域?yàn)槿舾蓚€(gè)小面積的獨(dú)立房間，層高相對(duì)較低，使用的時(shí)間段各有不同，最終選擇分體空調(diào)輔以間隔時(shí)段開窗通風(fēng)換氣形式。該形式很好的滿足了空調(diào)獨(dú)立、靈活的使用要求，而且對(duì)層高的要求較低，不僅使用方便還最大限度的降低了空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行能耗以及維護(hù)成本。

6 高大空間的氣流組織計(jì)算

本項(xiàng)目以觀眾廳兩層通高區(qū)域的氣流組織計(jì)算為例。如下圖2、圖3所示可知高大空間位于南向池座區(qū)域。

圖2 觀眾廳一層平面圖

圖3 觀眾廳二層平面圖

圖4 池座高大空間側(cè)送風(fēng)示意圖

如上圖4所示，高大空間采用噴口側(cè)向送風(fēng)，夏季室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度26℃，由負(fù)荷計(jì)算軟件得出該空調(diào)區(qū)域顯熱冷負(fù)荷23200W，噴口高度4.7m，氣流水平方向從噴口射出（β=0°）。

（1）選取送風(fēng)溫差Δts=8℃,則總送風(fēng)量Ls：

因?yàn)椴捎脤?duì)噴，則一側(cè)的總送風(fēng)量取整后按4500m3/h選取。

（2）設(shè)噴口直徑ds=0.2m,工作區(qū)域的高度為2.0m,要求每股射流的射程x=8.5m，落差y=4.7-2.0=2.7m。計(jì)算相對(duì)落差和相對(duì)射程：

（3）計(jì)算阿基米數(shù)Ar：

（4）計(jì)算噴口的送風(fēng)速度Vs：

（5）校核射流末端的軸心速度V(m/s)和平均速度V(m/s):

（6）確定噴口個(gè)數(shù)n:

風(fēng)口結(jié)合樣本每一側(cè)最終選擇三組噴口，每一組噴口數(shù)為4個(gè)。

噴口的實(shí)際送風(fēng)速度Vs:

此外，射流末端的軸心速度Vx和氣流平均速度Vp:

滿足舒適性空調(diào)要求。

7 總結(jié)

本工程大空間空調(diào)采用了過渡季節(jié)全新風(fēng)運(yùn)行可以起到節(jié)能的效果，此外在其他方面也有節(jié)能設(shè)計(jì)，總結(jié)如下。

（1）冷水空調(diào)系統(tǒng)供、回水干管間設(shè)置了壓差旁通裝置，可以隨空調(diào)末段負(fù)荷變化自動(dòng)調(diào)整風(fēng)冷螺桿機(jī)組的運(yùn)行臺(tái)數(shù)，降低機(jī)組的運(yùn)行耗電量。（2）空調(diào)末端配置了電動(dòng)閥和恒溫控制器，空調(diào)區(qū)域的負(fù)荷變化空調(diào)末端會(huì)自動(dòng)根據(jù)負(fù)荷變化調(diào)整末端水量，實(shí)現(xiàn)區(qū)域溫度自動(dòng)控制。（3）多聯(lián)式空調(diào)機(jī)組室外機(jī)直接放置在四層辦公區(qū)域的屋面上，最大限度的減少空調(diào)室內(nèi)、外機(jī)之間的管道長(zhǎng)度和高差，降低了空調(diào)系統(tǒng)冷、熱量傳輸過程中的損耗，同時(shí)也減少了銅管超配所增加的成本。

筆者認(rèn)為每個(gè)工程項(xiàng)目都有它的獨(dú)特性，這就需要我們暖通專業(yè)的從業(yè)人員利用我們所學(xué)為不同的工程項(xiàng)目量身定制適合它的空調(diào)方案。在項(xiàng)目推進(jìn)的過程中多多少少都會(huì)遇到一些問題需要我們?cè)O(shè)計(jì)人員去解決的，對(duì)于這個(gè)項(xiàng)目我印象最深的是在建設(shè)過程的調(diào)試階段，由于預(yù)算的原因省去了BA 控制系統(tǒng)，導(dǎo)致了風(fēng)冷螺桿空調(diào)系統(tǒng)試運(yùn)行階段每次運(yùn)行都得由管理人員通過舞臺(tái)的上人孔到屋面啟動(dòng)風(fēng)冷螺桿式冷水機(jī)組，使用起來(lái)極不方便。最終解決方案是通過控制線纜將機(jī)組的控制面板移到管理人員的控制室，這個(gè)方案雖然沒什么高深的技術(shù)，但是卻在預(yù)算削減的同時(shí)兼顧了空調(diào)控制的便利。工程目前已經(jīng)完成驗(yàn)收并已投入使用并且運(yùn)行良好。

從這件事情上我懂得了沒有完美的空調(diào)系統(tǒng)，只有合適的空調(diào)系統(tǒng)。暖通設(shè)計(jì)也是一個(gè)需要不斷學(xué)習(xí)進(jìn)步的事業(yè)，這樣才能一步步設(shè)計(jì)出更加完美的人工環(huán)境系統(tǒng)。