某射擊射箭館的空調及通風系統設計

朱青青

同濟大學建筑設計研究院（集團）有限公司

某射擊射箭館的空調及通風系統設計

朱青青

同濟大學建筑設計研究院（集團）有限公司

結合相關文獻的學習及研究、參觀了解實際工程后對山東某射擊射箭館進行空調及通風系統的設計。此類特殊比賽場館，空調及通風系統的設計不僅關系到場館內人員的空調效果，更直接關系到比賽的結果，因此尤為重要。該文著重介紹了射擊館——包括室內射擊館和半室外射擊館的空調及通風系統的設計布置。

射擊館；空調系統；通風系統；氣流組織

1 工程概況

本項目為某市體育中心為籌備第二十三屆省運會而設計建設的，包括綜合體育館、游泳跳水館、射擊射箭館。其中射擊射箭館地上建筑總面積為28 401 m2，兩館——射擊預賽館和射擊決賽館通過室外連廊相鄰，射擊預賽館共3層，射擊決賽館主體為2層，部分3層。兩館共有1個室內10m靶比賽廳、1個室外25m靶比賽廳和1個室內50 m靶決賽場，其他區域為辦公及休息室等功能性用房。本文主要介紹此射擊場的空調及通風系統設計。

2 空調系統設計

本館主要供省級運動會比賽使用（賽后運作他用），具有使用季節性、使用時間分散等特點，在空調系統設計中需要充分重視，應合理設計空調系統以在滿足較好的空調效果前提下避免能源浪費。

整個園區設置集中能源中心，能源中心的冷源采用離心式水冷冷水機組結合螺桿式地源熱泵機組的形式，共同向園區各場館供冷。熱源來自城市集中供熱系統，經換熱器換熱后向園區各單體提供空調熱水。射擊館中大空間采用全空氣空調系統，其他辦公等小房間均采用風機盤管加新風系統。計時計分、燈控聲控、控制中心、電視轉播機房、槍庫、彈藥庫等采用直接蒸發式變冷媒空調，方便運行管理和節能運行。

對于決賽館中的50 m室內靶場，考慮到觀眾區和射擊區的不同——人員密度、狀態、使用時間均不同等情況，其對空調的要求也是不同的，若統一設置一個大的空調系統，必定不能同時滿足觀眾和運動員的要求，達不到良好的空調效果。因此在設計過程中，根據固定觀眾席的位置，將整個賽場劃分為2個空調區域，分別為觀眾區和運動員區。設置一個獨立的空調系統，觀眾區采用一臺全空氣處理機組，通過座椅下送風的方式，在座椅下部設置玻璃鋼靜壓箱，通過座椅下的送風口送至觀眾區，以保證觀眾區良好的空調效果。同時，運動員的射擊區采用另一套空調系統，即另設置一臺全空氣處理機組，結合吊頂，通過旋流風口的頂送及斜送將風送至運動員射擊區。也有工程實例中，在觀眾席區另設風機盤管的空調方式，但是考慮到風機盤管水管漏水以及風管水管結露等安全性會影響到比賽、在運動會比賽時只運行全空氣系統的情況，因此在本設計中只設置全空氣系統，既能滿足良好的空調效果又能分別控制觀眾席和射擊區的空調系統，方便運行管理和節能。

對于其他兩個比賽場館——室內10 m靶比賽廳、室外25 m靶比賽廳，因無觀眾區，所以僅為射擊區設置一套全空氣空調系統。

3 風系統設計

在比賽場館這樣的高大空間中，比賽廳的溫度、濕度、風速等參數對于設計非常關鍵，合理的室內參數不僅能夠使運動員和觀眾感到舒適，而且這些參數對所進行的比賽有著重要的影響。射擊場館與其他比賽場所的不同點在于：空調系統及通風系統需充分考慮其空間內的速度場，對于半室外射擊場，還需考慮敞開空間內空調系統受外界環境的影響。可見，空調及通風效果直接、間接影響著比賽的結果。研究證實：靶場斷面送風風速最小0.25 m/s；最佳風速0.375 m/s，因此，若能保證設計的射擊區速度場處于較小值的范圍內時，即可認為風速不會對射擊比賽產生影響。室內速度場由送風系統及排風系統共同影響作用，需合理布置各送風口及排風口的位置、控制好送回風口的風速，以形成良好的溫度場及速度場。

許多文章研究證實，射擊靶場的通風設計要滿足以下幾點：

（1）靶場送風應由射擊人員后部送向截彈區；

（2）靶場最佳排風方式為：

1）斷面最佳送風風速時，25%從射擊位下風向處4.～6.0的地方排出；75%從截彈區排出；

2）斷面送風風速按0.25 m/s時，排風全部從截彈區排出；

3）排風量為送風量的110%。

根據以上文獻的研究成果并結合工程實例，本場館的空調系統及通風系統采用下述方式設計。

3.1 空調風系統

空調系統的設計，首先要保證運動員的空調效果，保證其在舒適的環境下進入比賽，因此在空調送風系統的設計中，將送風管布置在運動員射擊區上方，通過旋流風口將風送至人員活動區，而靶場區域無人員活動，無需設置空調系統，即靶場區域不再布置空調風管，如此也避免風速直接影響比賽結果。送風管布置在運動員射擊區的上方，一方面可以直接保證良好的空調效果；另一方面在射擊區和靶場區之間形成一道“空氣幕”，對于半室外的射擊場來說，這道自上而下的“風幕”還可以有效阻隔室外空氣進入室內，也能保證室內冷（熱）空氣不會漏到室外，在保證與室外直接相通的前提下，實現了室內部分的全空調環境，為運動員創造良好條件，同時也有效的避免了能源的浪費。空調風管平面布置見圖1。

對于決賽館中的50 m室內靶場，前文已敘述其空調送風系統為兩套：

（1）采用一臺風量為30 000 m3/h的全空氣處理機組，通過座椅下送風的方式送至觀眾區，每個座椅送風口的風量為50 m3/h，圓形送風口的直徑為100 mm。

（2）運動員區則采用一臺風量為20 000m3/h的全空氣處理機組，一部分通過旋流風口頂送、一部分結合吊頂形式采用斜送的方式送至射擊區。根據風口選型，確定合理的送風速度（3 m/h左右），確保送風氣流到達人員區和活動區時風速在合理的范圍內，不會影響到比賽效果。見圖2。

3.2 排風系統

在射擊比賽中，比賽器械會產生刺激性氣體，如步槍射擊時會產生火藥味，這點也有別于一般的比賽場所，通過排風系統將產生的刺激性氣體快速排出是保證人員安全和射擊效果的重要措施，也是排風系統設計的關鍵點。借鑒《煙臺射擊館空調通風設計》中論述的工程設計方法，結合本項目的實際情況，在設計館中設置兩道排風系統：

首先，在射擊區的上方設置一道排風系統，為了使射擊后的燃燒氣體迅速排走。這道排風系統對于室內射擊場和半室外射擊場，排風系統設置稍有區別：

（1）對于室內射擊場，這道排風系統僅考慮迅速排出射擊時產生的粉塵及刺激性氣體對運動員的影響，當射擊粉塵過多影響射擊人員時由工作人員就地開啟，排風量按滿足射擊區域換氣次數5次/h設計。

（2）對于半室外射擊場，此道排風系統理論上應包括兩組排風系統，一組排風系統與室內射擊場的此道排風系統相同，另一組排風系統對應于空調送風系統的新風。經計算，排出新風對應的排風量大于5次/h射擊區域換氣次數計算的排風量，可見，只需設置一套與新風對應的排風系統即可滿足5次/h的換氣次數的要求，不僅能保證室內外壓力的平衡，還能有效排出射擊時產生的粉塵。

其次，在靶位上方設置排風系統。

圖1 半室外射擊場

圖2 室內射擊決賽場空調系統剖面圖

（1）對于半室外射擊場，雖然靶位處于室外空間，若不采取措施排出粉塵等，同樣會影響比賽。因此，本項目采用在靶位上方設置天窗加速空氣流通的方式，滿足此處換氣次數為20次/h 的通風要求。

（2）對于室內射擊場，本項目將對應于射擊區空調系統的排風系統設置在靶位上方，既能滿足靶位上方通風換氣的要求，也能在射擊場館內形成良好的氣流組織形式，即從射擊區向靶位區流動的氣流組織，也保證了整個場館的空調效果。詳見圖2。

4 氣流組織模擬

根據設計的空調系統，對決賽館的室內射擊場進行CFD的計算機模擬，通過模擬，可以更加直觀的看出場館內的溫度場和速度場（剖面圖），室內溫度場見圖3，說明：模擬設置的方向與圖紙軸線號為鏡像關系。

室內速度場如圖4～圖7，當第一道排風系統關閉時，見圖4和圖5。

當第一道排風系統開啟時，室內速度場見圖6和圖7。

從各圖可以看出：

（1）溫度場

觀眾區和運動員射擊區的溫度均在23～26℃的范圍內，滿足人員舒適性要求；而整個場館非人員活動區內的溫度也保持在24～27℃的范圍內，保證了場館內良好的空調效果。

（2）速度場

觀眾區和運動員射擊區的風速基本在0.4 m/s左右，射擊靶場區的風速基本在 0.1 m/s左右，這個速度滿足對比賽不會產生影響的要求。并且可以看出，氣流組織在整個場館內的方向基本是從運動員的射擊區流向靶位區，符合設計比賽場館的氣流組織要求。對比這兩種情況，首先：第一套排風系統的開啟與不開啟對室內風速的影響不大，均能保證室內的風速，不會因為第一套排風系統的開啟而對射擊區的風速產生較大影響。其次：相較于圖5，圖7中顯示場館內氣流能流向第一套排風口處，可見第一套排風系統的開啟能有效排出射擊時產生的污染物。

圖3 室內溫度場

圖4 室內速度場——回風口斷面

圖5 室內速度場——送風口斷面

圖6 室內速度場——回風口斷面

圖7 室內速度場——送風口斷面

5 噪聲控制

雖然射擊過程中產生的噪音很大，但是在比賽中，絕不能有較大的背景噪聲影響運動員的比賽。對于暖通專業，不僅需要與建筑專業配合，降低噪聲源對比賽場館的影響，還要采取一定的措施降低空調設施對比賽場館的影響。選擇位置合理的機房、低噪音的空調設備、選取較小的風管風速和風口風速等都是設計中降低噪聲對比賽場館影響的重要措施，相關文章已有很詳細的介紹，設計過程中也已采用相應的措施，本文在此就不再贅述。

速度

6 設計的難點與不足

此項目于2012年8月設計，設計過程中遇到了一些難點：現行的規范、教程、標準、措施、手冊及教材均無射擊館這類特殊場館的設計規定和相關案例，屬于無據可依，僅能通過學習相關文獻，了解并研究類似工程的實際做法，掌握此類場館設計的理論知識。在項目設計期間，參觀學習08年奧運會北京射擊館，了解學習其具體的工程做法及實際效果。通過理論知識與實際工程經驗的相結合，運用于此項目的設計。當然，本項目的設計還存在著不足：因時間所限，雖然通過CFD等計算機模擬技術對本工程的空調、通風進行了模擬，但是沒有足夠的時間來模擬和比較不同空調、通風系統方式的情況；再者希望以后能去現場，根據其實際運行效果具體分析如何完善或調整此類場館的設計，為以后的設計積累更多經驗。

[1] 賈昭凱. 一個特殊的奧運場館——射擊館的資格賽館暖通空調設計.暖通空調，2008,38（4）.

[2] 崔海平. 煙臺射擊館空調通風設計.暖通空調，2008,38（3）.

[3] 中國有色工程設計研究總院 GB 50019-2003.采暖通風與空氣調節設計規范 2004.

黃浦區超額完成上半年節能目標

據上海市統計局反饋，2017年上半年黃浦區單位增加值能耗同比下降4.89%，能耗總量64.03萬t標準煤，同比下降0.31%，超進度完成市下達的年度節能目標，能耗強度及總量實現“雙控”。

（區發改委）

Air-conditioning and Ventilation System Design of Shooting and Archery Hall

Zhu Qingqing
Tongji University Architecture Design Research Institution (Group) Co.,Ltd

Combined with study and research on related documents, the author visits and knows about practical engineering of some shooting and archery hall in Shandong province then starts to design air-conditioning and ventilation system. Air-conditioning and ventilation system for shooting and archery hall not only influences air-conditioning effect for people inside but also has impact on match results, which is important for shooting and archery. The article introduces air-conditioning and ventilation system design arrangement of shooting hall, including indoor shooting hall and semi-outdoor shooting hall.

Shooting Hall, Air-conditioning System, Ventilation System, Air Distribution

10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2017.11.008

朱青青：（1986-）女，碩士，工程師，畢業于同濟大學，研究方向供熱、供燃氣通風及空調工程。就職于同濟大學建筑設計研究院（集團）有限公司。