武漢教育電視臺演播廳空調系統設計

王遠鋒

中工武大設計研究有限公司

1 項目概況

本項目為武漢教育電視臺教育教學演播樓，項目總建筑面積為12302 m2，建筑總高度為32 m，地上八層，地下一層，主要分為辦公樓部分和演播廳部分，其中演播大廳凈的面積為1360 m2，演播大廳平面為矩形，長寬為40 m×34 m，高度為23.5 m，屋面則為鋼桁架結構。

2 主要功能用房的室內設計參數

按照現行國家設計規范及相關標準確定本工程實例主要功能用房的室內設計參數，具體見表1。

3 空調系統設計

3.1 演播廳空調系統型式及系統劃分

根據演播廳的空間特點和空調運行的需要，本項目演播廳采用全空氣一次回風系統。本文所述的1360 m2的大型演播廳共設置了4個全空氣空調系統，其中2個服務于演播廳舞臺區，2個服務于演播廳觀眾區。空調機組采用組合式空調器，其功能段包括混合段，初效過濾段，表冷擋水段，送風機段和出風段。因本工程案例的空調機房大小有限，組合式空調機組只設置了基本的功能段。筆者建議在空調機房面積比較富余時，組合式空調機組可以適當增加消聲段和加濕段等，以便能夠更好滿足演播大廳的室內空氣品質參數。

3.2 演播廳空調負荷及設備選擇

經計算本工程演播廳部分的空調冷負荷見表2。

從表2中可以看出，演播廳舞臺區的工藝燈光冷負荷所占的比重最大，達到近77.2%。而在演播廳觀眾區，新風冷負荷，人員冷負荷以及工藝燈光負荷所占的比例較大，分別能達到41.3%，15.8%和40.3%。

利用表2中的數據，通過焓濕圖計算舞臺區總的送風量為95600 m3/h，觀眾區總的送風量為68900 m3/h。最終本項目演播廳舞臺區選擇了2臺50000 m3/h的組合式空調機組，機外余壓為680 Pa，表冷器冷量為230 kW。演播廳觀眾區選擇了2臺35000 m3/h的組合式空調機組，機外余壓為650 Pa，表冷器冷量為300 kW。演播廳冷熱源選擇了2臺風冷螺桿式熱泵機組，單臺制冷量為400.8 kW，制熱量為460.9 kW。本項目演播廳的一些配套用房設計了多聯機空調系統，項目中了兩個大小新聞演播室分別設置一臺高靜壓分體柜式風管機組，機組設置在空調機房內。

3.3 演播廳空調氣流組織及風管設計

大型演播廳的層高一般都比較高，選擇合理的氣流組織是空調設計能否達到理想效果的關鍵。本演播廳建筑總高度為23.55 m，在垂直方向從上到下分別為結構層，設備層，燈柵層以及演播廳空間，具體見圖1。

圖1 演播廳風管剖面圖

在氣流組織上，舞臺區和觀眾區均采用上送上回上排的方式，排風通過電動可調式防火百葉風口進行自然排風。舞臺區和觀眾區的送風支管采用圓形風管（內壁貼吸音材料），直接接至燈柵層以下（圓形風管末端不設散流裝置），舞臺區和觀眾區回風支管也采用圓形風管（內壁貼吸音材料），回風支管也接至燈柵層下，但回風支管的安裝高度高于送風支管的安裝高度，避免形成氣流短路，圖2是本次演播廳空調風管平面布置圖。空調送回風垂直支風管自上而下要穿過設備層和燈柵層的鋼結構網架，因此在布置送回風支風管時，垂直支管應盡量避開設備層和燈柵層鋼結構網架的橫梁，水平風管還應避開設備層和燈柵層的鋼結構柱網，在風管布置過程中要跟結構專業密切配合。

圖2 演播廳空調風管平面布置圖

3.4 演播廳空調系統運行工況

在夏季空調工況，通過調節新風電動調節閥，回風電動調節閥以及電動可調式防火百葉排風口以控制室內所需的最小新風量，同時通過設置在室內溫度傳感器的平均溫度，調節回水管上電動二通調節閥開度，控制室內溫度在設計值。

在冬季空調工況，根據室內負荷，當冬季需要供熱時，通過調節新風電動調節閥，回風電動調節閥以及電動可調式防火百葉排風口以控制室內所需的最小新風量，同時通過設置在室內溫度傳感器的平均溫度，調節回水管上電動二通調節閥開度，控制室內溫度在設計值。當冬季需要供冷時，優先考慮通過增大新風量和排風量（調節新風電動閥和電動可調式防火百葉排風口）來滿足室內溫度要求，但送風溫度應控制在不低于11℃，當送風溫度達不到要求時，則切換到夏季空調工況運行。

在過渡季節通風工況，新風電動閥全部開啟，關閉回風調節閥，同時調節電動可調式防火百葉排風口，按全新風工況運行，充分利用室外天然冷源，有效改善演播廳區域的室內空氣品質，節省空調制冷主機的運行費用，從而達到節省能耗。

4 演播廳空調系統消聲與隔振設計

4.1 空調系統消聲設計

廣播電視類建筑不用于一般的辦公建筑，其一些技術用房有非常高的聲學要求，尤其是演播廳、新聞演播室、錄音室等，因此在設計過程中特別要注意對噪聲的控制[1]。本項目空調系統消聲設計主要采用了以下措施：一是選用了低噪聲的組合式空調機組，給定了組合式空調機組的噪聲限值；二是項目前期配合建筑布置空調機房，位置盡量不要靠近對噪聲要求高的技術用房，要求建筑建業對空調機房內壁做吸音處理。三是整個空調風管采取消聲措施，在風管內壁做一層微穿孔板來吸收風機通過風管傳出來的噪聲。四是合理控制空調風管截面風速，主風管流速控制在6 m/s左右，支風管流速控制在4 m/s左右，垂直送風支管流速控制在2 m/s左右。

4.2 空調系統隔振設計

空調系統隔振主要包括空調設備隔振以及管道隔振。在本工程案例中，空調機組內的風機均配置減振臺座，空調機組的基礎由建筑專業設置浮筑基礎，以減少固體傳聲。在管道隔振方面，空調風管與空提機組連接時均采用柔性軟接管連接。

5 結語

本項目于2012年5月完成施工圖設計，項目于2014年4月竣工，在施工期間增加了空調加濕變更設計，每臺組合式空調機組增設了一臺高壓微霧加濕器用于冬季加濕，項目實際運行兩年來，效果良好。

在大型演播廳設計中，舞臺區和觀眾區的空調系統要分區設置。根據具體情況選擇合理氣流組織，可以是上送上回方式，也可以是上送下回方式。舞臺區和觀眾區的負荷特點相差比較大，舞臺區燈光冷負荷比重最大，觀眾區新風冷負荷比重最大。演播廳空調系統在不同季節應該有不同的運行工況，要配合弱電專業做好空調自控設計。演播廳對噪聲標準要求很高，而空調通風系統運行噪聲是一個主要噪聲源，在空調系統設計的相關環節必須做好消聲隔振措施。