重慶某文化藝術(shù)中心空調(diào)設(shè)計(jì)

李智軍

中煤科工程集團(tuán)重慶設(shè)計(jì)研究院有限公司

1 項(xiàng)目背景

本工程緊鄰重慶市人民公園，位于重慶市渝中區(qū)上、下半城之間。本建筑大部分為半覆土建筑，其屋頂種植地被植物和桶裝喬木等各種綠色植物，既滿足了渝中區(qū)居民文化活動(dòng)的需求，又有效延續(xù)了公園面積，文化藝術(shù)中心與公園渾然一體。文化藝術(shù)中心建筑面積12298 m2，其中多功能劇場(chǎng)為800座中型劇場(chǎng)，建筑面積4150 m2。文化藝術(shù)中在251.5標(biāo)高平臺(tái)以上為公園，251.5標(biāo)高平臺(tái)以下為五層地下及半地下的覆土建筑。建筑效果圖如圖1所示。

圖1 建筑效果圖

2 中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 空調(diào)負(fù)荷及室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)

空調(diào)房間室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。

本建筑吊層部分屋頂覆土層設(shè)計(jì)厚度達(dá)1.50 m，且為半地下結(jié)構(gòu)，為空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能創(chuàng)造了很好的條件。本工程的空調(diào)冷負(fù)荷采用鴻業(yè)負(fù)荷計(jì)算軟件4.0，采用的基礎(chǔ)資料為《重慶市公建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中推薦的數(shù)據(jù)。經(jīng)逐時(shí)冷負(fù)荷計(jì)算，本工程空調(diào)冷負(fù)荷綜合最大值為：2887.5 kW，單位空調(diào)面積冷指標(biāo)：188 W/m2。峰值出現(xiàn)在16∶00附近。

2.2 空調(diào)主機(jī)的選擇

結(jié)合重慶氣源較充足而電力緊張的現(xiàn)狀，空調(diào)系統(tǒng)冷熱源設(shè)計(jì)選用2臺(tái)16DNH040天然氣直燃型空調(diào)冷熱水機(jī)組，單機(jī)容量調(diào)節(jié)范圍為25%～100%，額定制冷工況下能效比達(dá)1.36，滿足國(guó)家有關(guān)節(jié)能規(guī)定[1]?？紤]多功能劇場(chǎng)運(yùn)行管理的獨(dú)立性，原設(shè)計(jì)擬為劇場(chǎng)單獨(dú)設(shè)置空調(diào)主機(jī)，但受工程投資和規(guī)劃方面的限制而放棄，這可能是本工程主機(jī)選擇的一個(gè)遺憾。天然氣直燃機(jī)房設(shè)置于吊四層（平西三街層），根據(jù)有關(guān)消防規(guī)定，直燃機(jī)房設(shè)有不小于機(jī)房地面積10%的通風(fēng)泄爆口，同時(shí)設(shè)有與天然氣緊急切斷閥相聯(lián)鎖的機(jī)械排風(fēng)系統(tǒng)。

2.3 空調(diào)系統(tǒng)及節(jié)能

本建筑各層均采用風(fēng)機(jī)盤管或吊頂空調(diào)器加各層獨(dú)立的集中新風(fēng)系統(tǒng)。本著節(jié)省投資及能耗并重的思路，本工程主要采用了以下一些節(jié)能措施：

1）本工程空調(diào)水系統(tǒng)采用2管制機(jī)械循環(huán)，立管為同程式，各層水平管為異程式?？照{(diào)水系統(tǒng)采用一次泵系統(tǒng)，一次泵采用變頻調(diào)速控制。空調(diào)主機(jī)為定流量運(yùn)行，末端水系統(tǒng)為變流量運(yùn)行。空調(diào)水系統(tǒng)的定壓采用高位膨脹水箱方式。空調(diào)冷熱水系統(tǒng)的最大輸送能效比（ER）不超過0.00433，滿足節(jié)能要求[1]。

2）空調(diào)冷熱源系統(tǒng)采用下列自動(dòng)監(jiān)測(cè)和控制：

①對(duì)系統(tǒng)冷、熱量的瞬時(shí)值和累計(jì)值進(jìn)行監(jiān)測(cè)，直燃機(jī)組采用由冷量?jī)?yōu)化運(yùn)行臺(tái)數(shù)控制的方式。

②直燃機(jī)組、水泵、冷卻塔等設(shè)備連鎖啟停。

③對(duì)供、回水溫度及壓差進(jìn)行監(jiān)測(cè)及控制。

④對(duì)主要設(shè)備（直燃機(jī)組、水泵、冷卻塔）運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)及故障報(bào)警。

3）空調(diào)冷卻水系統(tǒng)采用下列自動(dòng)監(jiān)測(cè)和控制：

①直燃機(jī)組運(yùn)行時(shí)，冷卻水最低回水溫度的控制。

②冷卻塔風(fēng)機(jī)的運(yùn)行臺(tái)數(shù)控制 (未采用變速調(diào)節(jié))。

4）空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)采用下列自動(dòng)監(jiān)測(cè)和控制：

①室內(nèi)空氣溫度的監(jiān)測(cè)和控制。

②設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)及故障報(bào)警。

③組合式機(jī)組和吊頂空調(diào)機(jī)組空氣過濾器超壓報(bào)警或顯示。

5）末端空調(diào)器設(shè)自控裝置，可根據(jù)房間空調(diào)參數(shù)測(cè)定值與設(shè)定值之差，利用電動(dòng)三通風(fēng)閥自動(dòng)調(diào)節(jié)空調(diào)器新回風(fēng)混合比。還可利用空調(diào)器冷、溫水管路上的電動(dòng)二通閥及壓差控制閥，自動(dòng)調(diào)整進(jìn)入空調(diào)器的冷、溫水流量，使空調(diào)房間的室內(nèi)溫度比較穩(wěn)定地達(dá)到要求。末端變水量的風(fēng)機(jī)盤管采用電動(dòng)溫控閥和三擋風(fēng)速結(jié)合的控制方式。

6）為調(diào)整各水環(huán)路的水力平衡，在系統(tǒng)總供回水管之間設(shè)自力式旁通壓差控制閥。同時(shí)，在各層水平環(huán)路上設(shè)有壓差控制閥，以控制各分支管路的水力平衡，使系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行。

3 多功能劇場(chǎng)的空調(diào)設(shè)計(jì)

經(jīng)渝中區(qū)政府及文廣新局的確認(rèn)，本劇場(chǎng)為800座中型劇場(chǎng)，建筑面積4150 m2。要同時(shí)滿足歌舞話劇、放映、大型會(huì)議等多功能的使用要求。劇場(chǎng)夏季室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度26～28℃，冬季室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度16～18℃，同時(shí)，觀眾廳人員處室內(nèi)氣流速度不宜大于0.25 m/s，舞臺(tái)人員處室內(nèi)氣流速度不宜大于0.20 m/s。經(jīng)與舞臺(tái)專業(yè)設(shè)計(jì)單位協(xié)商，本工程針對(duì)觀眾廳和舞臺(tái)采用不同的空調(diào)氣流組織[3]。

1）觀眾廳建筑面積約 537 m2，設(shè)備負(fù)荷按13 W/m2、照明負(fù)荷按10 W/m2計(jì)入負(fù)荷計(jì)算。觀眾廳為高大空間建筑，最大空高達(dá)17 m以上，共設(shè)計(jì)座位800個(gè)，分為樓座和堂座，設(shè)計(jì)新風(fēng)量為20～25 m3/(h·p)。觀眾廳計(jì)算最大冷負(fù)荷為246.42 kW，冷指標(biāo)459 W/m2。

觀眾廳樓座設(shè)組合式空調(diào)機(jī)組1臺(tái)，氣流組織為上送下回。空調(diào)系統(tǒng)采用旋流風(fēng)口頂送風(fēng)，座位下設(shè)置側(cè)壁單層百葉回風(fēng)口66個(gè)，回風(fēng)經(jīng)座位下結(jié)構(gòu)夾層回到空調(diào)機(jī)房。在堂座2側(cè)各設(shè)組合式空調(diào)機(jī)組1臺(tái)，氣流組織為上送下回?？照{(diào)系統(tǒng)采用旋流風(fēng)口頂送風(fēng)，座位下設(shè)置189個(gè)回風(fēng)柱，回風(fēng)經(jīng)座位下結(jié)構(gòu)夾層回到空調(diào)機(jī)房。樓座和堂座的空調(diào)機(jī)組均為定風(fēng)量運(yùn)行[3]。（因受建筑結(jié)構(gòu)的限制，觀眾廳沒有采用分層空調(diào)形式。）

2）舞臺(tái)及側(cè)臺(tái)建筑面積約555 m2，舞臺(tái)設(shè)備負(fù)荷按50 W/m2計(jì)入負(fù)荷計(jì)算。舞臺(tái)設(shè)計(jì)單位提供的照明負(fù)荷最大可達(dá)600～700 W/m2，按250 W/m2計(jì)入負(fù)荷計(jì)算。舞臺(tái)人員密度按0.1 p/m2計(jì)算，設(shè)計(jì)新風(fēng)量為30～50m3/(h·p)。舞臺(tái)計(jì)算最大冷負(fù)荷為209.45 kW，冷指標(biāo)377 W/m2。

舞臺(tái)部分設(shè)置組合式空調(diào)機(jī)組1臺(tái)，氣流組織為上送下回。空調(diào)系統(tǒng)利用舞臺(tái)側(cè)墻上的20個(gè)￠400球形噴口送風(fēng)，在兩側(cè)臺(tái)設(shè)置單層百葉回風(fēng)口，回風(fēng)經(jīng)風(fēng)管引回空調(diào)機(jī)房。為了盡可能降低空調(diào)送風(fēng)氣流對(duì)演出的影響，舞臺(tái)空調(diào)機(jī)配置雙速風(fēng)機(jī)，低速時(shí)送風(fēng)量約為12000 m3/h，可同時(shí)滿足過渡季通風(fēng)要求?？照{(diào)送風(fēng)球形噴口均為電控風(fēng)口，可根據(jù)舞臺(tái)演出情況電動(dòng)調(diào)節(jié)噴口的轉(zhuǎn)角和啟閉。同時(shí)，可調(diào)節(jié)空調(diào)機(jī)組的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，使噴口射流對(duì)演出的影響降到最小。過渡季全新風(fēng)運(yùn)行時(shí)，空調(diào)機(jī)組的風(fēng)機(jī)低速運(yùn)行，滿足通風(fēng)需要[3]。

觀眾廳及舞臺(tái)的空調(diào)機(jī)組均可利用電動(dòng)三通風(fēng)閥自動(dòng)調(diào)節(jié)新回風(fēng)混合比。還可利用空調(diào)器冷、溫水管路上的電動(dòng)二通閥及壓差控制閥，自動(dòng)調(diào)整進(jìn)入空調(diào)器的冷、溫水流量，使空調(diào)房間的室內(nèi)溫度比較穩(wěn)定地達(dá)到要求。排風(fēng)系統(tǒng)均采用雙速低噪聲排風(fēng)機(jī)，空調(diào)時(shí)低速排風(fēng)，過渡季時(shí)高速運(yùn)行，滿足通風(fēng)需要。

圖2 劇場(chǎng)觀眾廳及舞臺(tái)的空調(diào)系統(tǒng)布置剖面圖

劇場(chǎng)觀眾廳及舞臺(tái)的空調(diào)系統(tǒng)布置剖面示意圖如圖2。

4 多功能劇場(chǎng)排煙系統(tǒng)

多功能劇場(chǎng)觀眾廳及舞臺(tái)分別設(shè)置機(jī)械排煙系統(tǒng)，劇場(chǎng)觀眾廳、舞臺(tái)凈空高度均大于6.0 m，防火分區(qū)內(nèi)不再劃分防煙分區(qū)。排煙口采用常開單層百葉風(fēng)口，排煙風(fēng)機(jī)風(fēng)量按每平方米地面積不小于60 m3/h計(jì)算。排煙風(fēng)管與空調(diào)送風(fēng)管在劇場(chǎng)頂棚下交錯(cuò)不重疊布置?；馂?zāi)時(shí)開啟排煙風(fēng)機(jī)及機(jī)械補(bǔ)風(fēng)機(jī)，進(jìn)行排煙。多功能劇場(chǎng)同時(shí)設(shè)置有機(jī)械排風(fēng)系統(tǒng)，空調(diào)時(shí)低速排風(fēng)，過渡季通風(fēng)時(shí)高速排風(fēng)?；馂?zāi)時(shí)多功能劇場(chǎng)所有平時(shí)空調(diào)和通風(fēng)設(shè)備均自動(dòng)關(guān)閉。

5 工程難點(diǎn)和問題

文化藝術(shù)中心內(nèi)的多功能劇場(chǎng)，其空調(diào)回風(fēng)采用的是座位下回風(fēng)，在座位下設(shè)有結(jié)構(gòu)夾層，同時(shí)在觀眾廳兩側(cè)設(shè)有回風(fēng)用的雙墻結(jié)構(gòu)。回風(fēng)路線為：座位下回風(fēng)口→座位下結(jié)構(gòu)夾層→2側(cè)雙墻→空調(diào)機(jī)組。

在工程實(shí)施時(shí)，安裝單位應(yīng)密切配合土建單位進(jìn)行所有預(yù)留洞和預(yù)埋件的設(shè)置工作，同時(shí)土建施工時(shí)應(yīng)隨時(shí)作好座位下結(jié)構(gòu)夾層和兩側(cè)雙墻內(nèi)的清潔工作，確?？照{(diào)回風(fēng)路線的暢通和清潔。這是劇場(chǎng)空調(diào)系統(tǒng)成敗的關(guān)鍵工作。

6 工程進(jìn)展情況

本工程各項(xiàng)設(shè)計(jì)于2007年順利通過渝中區(qū)文廣新局組織的兩次專家評(píng)審，整個(gè)工程于2010年竣工驗(yàn)收。已舉辦了多次大型文藝演出和報(bào)告會(huì)，建筑及空調(diào)系統(tǒng)使用良好，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。