Ξ
李 艳 王 文
(无锡同方人工环境有限公司) (江南大学)
摘 要 在简要介绍工程建筑概况及使用特点的基础上，从设计参数、冷热负荷、空调形式、气流组织、送回风方式、冷热源及水系统、通风及防排烟、控制系统等几方面介绍该体育馆工程的空调系统设计。关键词 空调 气流组织 水系统 通风系统 防排烟系统 控制系统
Air 2conditioning system design for gymnasium of
Southern Yangtze U niversity
Li Yan Wang Zhaowen
(WuXi Tongfang Artificial Environment Co.,Ltd.) (Southern Yangtze University )ABSTRACT Based on the general profile of the project ,describes the air 2conditioning design of the gymnasium in Southern
Yangtze University ,including the design parameters ,heat and cold load ,airflow distribution ,air supply modes ,cold and heat source ,water system ,ventila 2tion system ,smoke extraction and control system and so on.
KE Y WOR DS air 2conditioning ;air flow distribution ;water system ;ventilation system ;smoke control system ;control system
1 工程概况
本工程地处江苏省无锡市郊区，位于江南大学
新校区内，是一幢能进行体育比赛、文娱演出、艺术展览、大型会议等室内活动的多功能综合性场馆(图1)。体育馆内中间为54.6m ×25.5m 的矩形运动地板场地，能进行羽毛球、乒乓球、篮球、排球、体操等运动项目的比赛和训练，比赛场地周围设有
固定及活动座椅4000余座。除大厅外周边设有运动员、裁判员休息室、贵宾接待室、会议室、新闻发布中心、控制机房
、卫生间等辅助用房。地下室为内外径分别为70m 和93m 的半圆环形，设有制冷机房、空调机房、风机房、高压配电室、低压配电室以及备用房。本工程总建筑面积为13095m 2，建筑总高度为24.6m ，外墙外形近乎直径为93m
图1 体育馆工程外观图
第7卷 第3期 2007年6月 制冷与空调 REFRIGERA TION AND AIR -CONDITION IN G 90293
Ξ收稿日期:2006206222
通讯作者：李艳,E 2mail :liyqn 2sytu @163
的圆柱形，屋面伸出直径为102.3m，屋顶为大跨度网架式，周边为钢结构金属屋面，中间为膜结构，建成后整幢建筑呈扁平球壳状。本工程2004年3月开工,2006年5月竣工，总投资约7000万元，为该校的标志性建筑。
2 设计参数及空调负荷
根据无锡地区气象条件，室外设计参数见表1。
表1 室外设计参数
大气压力/Pa湿球温度/℃干球温度/℃平均温度/℃相对湿度/%平均风速/(m/s)夏季10049028.334.631.468 2.6
冬季102520-673 2.6
根据不同分区不同的功能要求，室内温度等参数有不同的要求，体育馆空调为舒适性空调，考虑室外温湿度、经济条件、节能要求以及舒适性等因素确定各项参数见表2。
表2 室内设计参数
房间名称
夏季冬季
干球温度/℃相对湿度/%干球温度/℃相对湿度/%
新风量/(米3/(时·人))
体育馆、训练房26±260±1016±2≥4020辅助用房26±260±1020±2≥4030～50 注：比赛场地风速要求：小球比赛时不大于0.2m/s，其他不大于0.5m/s；观众看台风速要求:0.3～0.5m/s;
通风、换气量：冷冻机房，水泵房:5次/时；变配电间:10次/时；公共厕所:10～15次/时。
夏季空调总冷负荷Q L=2800kW；冬季空调总热负荷Q R=1510kW；总耗电量约为1300kW。3 空调方式
3.1 系统确定
体育馆使用的特点为间断性、密集性、使用频率低。根据调查，体育馆空调使用率在北京地区平均夏
季在12次左右，冬季10次左右，每次使用时间为45小时，其中使用率最高的每年在30次左右，大多数使用时间体育馆只做通风处理，所以该类场所宜采用一次投资低、高可靠性的系统。
鉴于体育建筑比赛大厅容积大、净空高、人员密度高、热湿负荷和送风量以及新风量大且间歇使用的特点，采用集中式、定风量、单风道、低风速的全空气空调系统，即集中式空调系统。空气处理设备(过滤、加热、冷却、风机、均风、消声等)均集中在空调机房内，经处理过的空气用低速风道输送至比赛大厅等需要空调的地方[1]。
在春秋季可以采用直流式全新风方式，并设有简单的空调自动控制和遥测，如风阀自动调节、空调器机器露点控制、馆内各区温湿度遥测等。
3.2 体育馆大厅空调
体育馆大厅采用一次回风的普通集中式空气处理过程，即室内回风和室外新风在空气冷却器前混合，设计总送风量为250000m3/h。分设6台组合式空气处理机组，送风量分别为45000m3/h两台和40000m3/h四台，主要功能段为新风回风混合段、中效过滤段、表冷/加热段、风机段、均声段、消声段、送风段。组合式空调机组分成两组分设在地下室空调机房1及空调机房2内。
空调机房1和空调机房2分别设在半圆环形地下室的两端，由位于半圆环形地下室中间的制冷机房分两
个环路向两边提供冷冻水。而经过空调机房集中处理过的空气也由两端竖风管完成送风。 比赛大厅采用电动球形喷口送风，利用喷出气流的引射作用，在流经途中诱导室内风。由于送风射流在喷射过程中，将不断混入周围空气，使流量增加，同时在气流流经观众席过程中，又与室内空气混合，使气流增加并不断将室内余热从座位底下的回风口带走。该系统可以说是一个特殊的送风装置，它能诱导一定数量的室内空气，达到增加送风量和减小送风温差的作用。
3.3 辅助用房空调
为满足其他运动和管理场所等辅助用房使用的灵活性，采用带独立冷源的单元式空调系统。采用分散式空调(集中供应冷热水，用风机盘管向各场所送风)，均为风机盘管加新风系统，顶送或侧送。风机盘管为卧式暗装，新风机组吊设在吊顶内。新风由外墙风口引入，经过滤、冷却/加热、消声处理后送入室内。
4 大厅气流组织形式
体育馆建筑较高大，送风点较多，为了保证风能送到所要求的地方，同时比赛场的送风要满足赛
·
1
9
·
第3期 李 艳等：江南大学体育馆工程空调系统设计
区小球比赛的风速要求，观众区送风要保证观众区均匀的温度，防止出现较大的上下温差，采用分区送回风方式，即在观众区和比赛区分区送回风[1]。 送风管由空调机房经竖井接至屋顶后，分设外圈送风管和内圈送风管。外圈送风管设在9.1m 的楼面上，对观众区由喷口送风。冬、夏季分别调节电动喷口内叶片角度，夏季叶片角度为30°，冬季叶片角度为51°；内圈送风管在屋顶网架内敷设。比赛场由电动喷口顶侧送风。冬夏季分别调节电动喷口内叶片角度，夏季叶片角度为35°，冬季叶片角度为58°。 当比赛场地有低风速要求时，可调节内圈45只电动喷口的送风量，同时适当调整送风干管上的电动阀的开启度，减小比赛场地的送风量。 在观众席座位底下设置回风口，通过各自的回风静压箱集中后经竖风管接至空调机房。5 制冷系统
该工程采用开式地表水源热泵系统，引入附近
校园景观河内的水作为冷热源。系统中设置漩流除沙器和反冲洗过滤器来处理引自景观河中的水，以起到净化作用，防止管道堵塞，并在湖水端设置板式换热器。冬季机组与板换间用乙二醇溶液(25%浓度)作为载冷剂通过板换与湖水源侧小温差换热，避免由于水温过低而结冰，同时可以保证机组侧的循环水为洁净水，不受水源水的影响。夏季为了提高换热效率减少换热损失可以直接引用湖水作为载冷剂。水源水系统由取水头部、引水管、泵房和水泵、供水管、水处理装置、回水管和排水口组成。
根据冷热负荷量选用2台清华同方SGHP1700型水源热泵机组。水源热泵机组设在地下室设备室内，水系统为两管制，冷冻机房内设分、集水器。水系统分3个环路：供比赛大厅空调机房1；供比赛大厅空调机房2；供辅助用房。空调供回水系统为同程式(局部异程)，通过平衡阀进行阻力平衡。水源热泵系统工作原理图见图2。
图2 水源热泵系统
1.夏季运行:F1,F3,F5和F7开启,F2,F4,F6和F8关闭；冬季运行:F2,F4,F6和F8开启,F1,F3,F5和F7关闭。
2.A ：冷冻水入口;B ：冷冻水出口;C ,C1：冷却水出口;D ,D1：冷却水出口。
6 通风、排烟、消声与环保[326]6.1 通风
为排除顶棚网架下的热空气，体育馆大厅屋顶网架内设8台排风机，用于体育馆大厅使用空调时有组织的排风，总排风量为80000m 3/h 。体育馆大厅过渡季节时刻采用全新风运行，即关闭设在2楼的回风阀门，新风阀门全开，排风经回风静压箱后，由设于二层设备用房内的排风机排至室外，屋顶排风机也同时开启。所有无外窗的空调房间，地下室冷冻机房、配电房、水泵房及卫生间均设有排风系
统。
6.2 排烟、消防
体育馆比赛大厅属于大空间，其净高超过12
m ，且人员密集。根据《建筑设计防火规范》[3]
的要
求，需设置机械排烟系统，在屋顶设8台排烟风机，排烟量按换气次数6次/时计，约为168000m 3/h 。排烟风机平时作为通风用，采用双速高温轴流风机，风机入口设有防火阀。当温度超过280℃时能自动关闭，并将信号传至消防排烟防火阀，连锁关闭排烟风机，停止排烟。风管在穿越通风、空调机
·
29· 制 冷 与 空 调 第7卷
房、防火分区处及穿越楼板处均设70℃关闭的防火调节阀。风管及保温材料防火等级为B1级。6.3 消声及减振降噪
所有空调设备及通风机均应采用低噪声等级，送风管上设消声器。空调机的回风段和送风段均有吸音处理。排烟风机、排风机均带有消声壳体和消声段。
所有落地设备设减振器，吊装设备设减振吊钩。管路与水源热泵机组、水泵、空调机房、风机盘管等均采用挠性连接，设置150mm左右的软接头。热泵机组、水泵、空调机组等设备的基础均做减振处理，选用造价低、承载力较大的减振钢架。混凝土基础高出地面150mm。管道穿墙、穿楼板处用弹性材料进行密封，软管与风管相接处应紧密牢靠，并采用铝箔密封胶带密封。所有风管均设置必要的支、吊、托架，支架必须稳定可靠，有足够的刚度，以避免系统运行时可能带来的共振与噪声。
6.4 环保何冰
废气及空调排水符合环保要求。制冷机房四周设排水明沟，水泵排水接至集水井后由水泵送往室外。
7 控制系统[425]
7.1 水源热泵机组控制
根据使用要求，开启相应的热泵机组。热泵机组本身的控制由自带控制系统执行。在空调集水器及分水器之间安装压差旁通装置，根据冷热供回水压力差与压差设定值比较，自动调节旁通阀开度，以保证管网的压差和流量平衡。
7.2 组合式空气处理机组的控制
组合式空气处理机组的回水管上设有调节阀，由设置在出风端的温度传感器探测室内温度，调节进入空气处理机组的水流量，以达到空调房内温湿度的要求。
7.3 风机盘管的控制
在风机盘管回水管上设有电磁阀，由室内恒温器探测室内温度，控制电磁阀的开度，恒定室内所要求的温度。
7.4 送风控制
内外圈支风管上均设有电动调节阀，电动阀控制集中在二层电控室。当举行小球比赛时，如果风速大于要求时，可适度减小内圈喷口送风量，并调节喷口的倾斜角度以满足送风要求。喷口电器控制为5个一组。
8 结 论
本工程属于要求较高的公共建筑，空调系统及设备比较庞大复杂，通过本工程的设计与施工，总结以下经验与体会，与广大设计者共勉。
1)根据比赛大厅和辅助用房的建筑及使用功能的不同，分别采用集中式空调和分散式空调。比赛大厅采用全空气低风速系统，辅助用房均为风机盘管加新风系统。
2)在气流组织方面，对于比赛大厅采用分区送回风的方式，确保比赛场地和观众区对风速的不同要求。
3)空调系统要兼顾节能、经济、环保、高效，符合可持续发展的要求。水源热泵集供暖空调一体化，替代传统的锅炉加空调两套装置系统，节省占地面积及运行费用，避免锅炉引起的环境污染和能源浪费，避免冷却塔等影响建筑物外观及造成污染。
4)暖通空调设计及施工单位应注重降噪处理，加强对水泵、制冷机组、空调机房、风管等的噪声控制，使空调房间满足设计和使用要求，减少噪声污染。
5)要结合建筑结构，合理选择新风入口、送风口、回风口的位置与形式，合理设置空调风管和水管系统，以免造成碰撞或影响建筑美观。排烟系统设于大厅顶部的网架内，从顶部膜结构排出，而非从侧壁排烟，这样不影响室内美观效果。
6)集中空调新风管的尺寸要满足过渡季节全新风运行的要求，在过渡季节减少制冷机开启时间，节省运行费用，同时满足室内空气品质的舒适度要求。
7)施工单位应与设计单位多沟通，及时发现并解决问题。
参考文献
[1] 邹月琴，贺绮华.体育建筑空调设计.北京：中国建筑
工业出版社,1993.
[2] 刘婷婷.冬冷夏热地区应用地表水源热泵系统供暖的
优化方法.湖南：湖南大学,2005.
[3] G BJ1928722001建筑设计防火规范.
[4] G B5001922003采暖通风与空气调节设计规范.
[5] 冯玉琪，王佳慧.最新家用、商用中央空调技术手册.
北京：人民邮电出版社,2002.
[6] 何冰，周建戎.深圳职业技术学院体育馆空调设计.暖
通空调,2004,34(10):85287.
·
3
9
·
第3期 李 艳等：江南大学体育馆工程空调系统设计
发布评论