大連市體育館的暖通空調(diào)設計

劉忠華 高鵬

摘要：本文著重介紹了該工程的空調(diào)風、空調(diào)水、人工冰場及采暖系統(tǒng)的設計，總結了設計中的一些體會。

關鍵詞：體育館;空調(diào);氣流組織設計

一、工程概況

大連體育中心是東北目前建筑規(guī)劃設計規(guī)模最大，綜合性最強的體育休閑娛樂健身中心，項目位于大連市朱棋路新區(qū)的中心位置，總占地82萬平方米，包括體育館，體育場，網(wǎng)球場等十大單體場館，體育館占地面積9.5萬平方米，建筑面積8.3萬平方米，擁有1.8萬個座位，場館內(nèi)除15，000個固定坐席外，還設有3000個活動座席、包廂席、轉(zhuǎn)播間、運動員熱身區(qū)，地下停車場以及餐飲區(qū)等。

該體育館是繼五棵松體育館和國家體育館后國內(nèi)第三個擁有超過1.8萬個座位的體育館。體育館設計以舉辦奧運會賽事要求為標準，能夠承擔籃球、排球、乒乓球、羽毛球、手球、體操、拳擊、室內(nèi)足球、冰上運動項目以及NBA賽事。

體育館建筑的使用功能復雜，空間高大，其空調(diào)系統(tǒng)設計在公共建筑中是最復雜的一種。本項目于獲得2015年全國優(yōu)秀工程勘察設計一等獎，下面就本館的空調(diào)系統(tǒng)設計做一個簡單的介紹。

二、空調(diào)設計

（一）根據(jù)不同分區(qū)功能的要求，溫度濕度等參數(shù)有不同的選擇，比賽大廳、熱身區(qū)夏季溫濕度參數(shù)為26℃，≤65%，冬季為16℃，≤35%;觀眾區(qū)夏季溫濕度參數(shù)為26℃，≤65%，冬季為18℃，≤30%，最小新風量均為20 m3/h·p。

（二）冷熱源選擇

夏季空調(diào)冷負荷11600kW。冬季熱負荷9000kW，空調(diào)系統(tǒng)冷源采用3臺單機制冷量3850kW的離心式冷水機組，提供7/12℃冷水。冬季熱源由城市熱力管網(wǎng)提供，換熱站設置于地下一層，采用板式換熱器換熱。一次網(wǎng)提供的110/60℃經(jīng)由板式換熱器換熱至60/50℃。換熱站內(nèi)設置3套板式換熱器，由于散熱器采暖負荷太小因此不單獨設置換熱器，與地下室熱風機組共用，分之環(huán)路設調(diào)節(jié)閥，水泵設置變頻，換熱至95/70℃。

（三）空調(diào)水系統(tǒng)

水系統(tǒng)為雙水管，冬季供熱，夏季供冷。

空調(diào)水系統(tǒng)采用一次泵變流量系統(tǒng)，以降低空調(diào)水泵的運行能耗。所有空調(diào)機組回水管設置比例積分調(diào)節(jié)閥，根據(jù)回水溫度變化控制閥門開啟度以調(diào)節(jié)機組水流量，所有風機盤管均設置雙位二通調(diào)節(jié)閥。

（四）空調(diào)系統(tǒng)設計

由于體育館的使用功能復雜，因此在空調(diào)系統(tǒng)的設計中對不同的功能分區(qū)采用了不同的空調(diào)系統(tǒng)設計。比賽大廳、觀眾席、訓練館、首層觀眾入口大廳、二層觀眾大廳設置全空氣單風道系統(tǒng)。四層觀眾休息廳、包廂層及貴賓休息廳等小空間房間采用風機盤管加獨立新風系統(tǒng)。新風處理至機器露點負擔部分室內(nèi)負荷，新風機組設置轉(zhuǎn)輪全熱回收裝置回收排風冷（熱）量。所有電氣用房包括現(xiàn)場解說、計時計分控制室等房間設置直接蒸發(fā)式的多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)，在防止水患發(fā)生的同時也可以做到靈活調(diào)節(jié)和控制。

（五） 氣流組織設計

比賽大廳是體育館的核心部分，是整個建筑最重要的功能空間，體育館設計中如何能夠使空調(diào)氣流均勻的送到整個比賽大廳內(nèi)的每一個角落，同時又不會使觀眾產(chǎn)生不適感，影響運動員的比賽，是整個設計中最重要的一部分。

比賽大廳的主要空調(diào)冷負荷來源于觀眾的人體散熱負荷，和比賽場地上方的照明系統(tǒng)，同時巨大的穹頂屋面和玻璃天窗也是空調(diào)負荷的主要來源之一，鑒于以上因素，本設計采用置換送風加分層空調(diào)以滿足使用及節(jié)能要求，其原理是直接對人員停留區(qū)供冷或供熱，完全忽略人員無法停留的上部空間，這種做法可以大幅度的降低整個建筑的能耗。觀眾席和比賽場地分別設置空調(diào)系統(tǒng)，觀眾席固定座席部分采用置換送風系統(tǒng)，在觀眾席的固定看臺階梯側(cè)面設置圓形的專用座椅送風口，為避免冷風直吹觀眾腿部造成不是，夏季設計送風溫差5℃，采用二次回風系統(tǒng)提高送風溫度，節(jié)省再熱能源消耗。在可伸縮活動座席后部設置百葉送風口，低速送風，以保證活動坐席觀眾的舒適度。由于小球比賽時，空調(diào)氣流會影響到小球的運行軌跡，從而影響運動員的比賽成績，因此這個送風系統(tǒng)也是在小球比賽時的場地送風系統(tǒng)。低速的冷風送入場地后在場地上面形成了一層冷湖。以滿足小球比賽時的功能需求。

比賽場地單獨設置了一套空調(diào)系統(tǒng)，以滿足除小球比賽外的其他賽事和大型文藝演出時的場地空調(diào)系統(tǒng)的需求，采用遠程投射噴口送風，送風口設置于6個運動員入口門頭處。遠程投射噴口角度可調(diào)，夏季送冷風時角度為上調(diào)，冬季送熱風時噴口角度下調(diào)。小球比賽時此場地空調(diào)送風系統(tǒng)關閉。

活動座椅后方及12.3米的包廂層的隱蔽處設置回風口，上層固定坐席的順風氣流沉降到包廂層直接由回風口吸入回入空調(diào)機組，下層固定坐席、活動座席后送風以及場地送風吸收熱量后，形成向上的熱氣流，一部分經(jīng)由此回風口吸入另一部分上升至屋面，屋面下設置排風系統(tǒng)將聚集在建筑頂部的大量余熱直接排出，減少空調(diào)系統(tǒng)的運行能耗，以達到節(jié)能的目的。

訓練館設有活動座椅，不僅可以滿足運動員賽前熱身的需要，在大型賽事時又可以滿足正規(guī)比賽需求，因此訓練館在兩側(cè)活動座椅上方設置了遠程投射噴口，

三、采暖系統(tǒng)

本建筑采暖系統(tǒng)僅負責場館不使用時作為值班采暖使用，當場館使用時開啟空調(diào)系統(tǒng)以達到設計溫度。本建筑采暖系統(tǒng)包括低溫熱水地面輻射采暖系統(tǒng)及散熱器采暖系統(tǒng)兩部分。

四、冰場設計

冰場凈面積1800m2，使用用途為運動性冰場，可滿足包括短道速滑，冰球等各類冰上運動要求。冰面設計溫度-6℃，冰層厚度40mm。冰場采用間接制冷。載冷劑為乙二醇水溶液。

（一）主機采用螺桿式乙二醇機組，其在-19 ℃/38℃工況下的制冷量為472KW/臺，共 2臺?？傊评淞繛?44KW。制冷工質(zhì)為，HCFC22，在初凍時使用兩臺機組工作，維護時使用一臺機組即可，另外一臺機組可做備用機。為保證冬季冰場的正常使用，采用蒸發(fā)式冷凝器冷卻。

（二）冷媒水為乙二醇溶液，乙二醇溶液濃度為38.8%。機組蒸發(fā)溫度為-19℃，乙二醇出水溫度為-14℃（進冰場溫度），乙二醇回水溫度為-11℃，乙二醇的總流量為300m3/h。設乙二醇水溶液泵2臺，乙二醇補液及膨脹選用微機定壓裝置1臺。

（三）低溫設備、回氣管、熱力膨脹閥之后的供液管及乙二醇管路、閥門均采用橡塑保溫板保溫。冰場制冷排管采用φ25的PE管，從地溝集管出來至冰場圍護的整個過程中，保溫厚度為30mm。

五、空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設計

體育建筑由于其空間及功能的特殊性，一向是高耗能建筑，因此本設計中采用了多種節(jié)能方式，以降低整個建筑在運行當中的能源消耗，冷凍水泵變流量運行，降低部分負荷時水泵的運行能耗;新風機組設置排風全熱回收裝置，降低新風能耗;采用分層空調(diào)系統(tǒng)形式和置換通風的方式降低空調(diào)運行能耗，觀眾區(qū)座椅送風，比賽大廳上部設置排風系統(tǒng)，排除燈光及太陽輻射熱負荷，降低空調(diào)系統(tǒng)的負荷;座椅送風系統(tǒng)采用二次回風系統(tǒng)，避免了一次回風系統(tǒng)的二次加熱所造成的能源消耗。過渡季可采用全新風運行，充分利用天然冷源。

六、設計體會

本建筑屬于特級體育場館，要求較高，空調(diào)系統(tǒng)及設備本身就是一個復雜的系統(tǒng)，所以合理選擇送風口、回風口的位置及形式;合理設置空調(diào)的風水系統(tǒng);合理針對不同空間選擇不同的氣流組織方式是相當重要的，不僅能夠與二次裝修輕松地配合，更會給使用者提供舒適的空間，本工程竣工后對空調(diào)系統(tǒng)進行了調(diào)試，各項參數(shù)均達到設計要求，并獲得了全國優(yōu)秀工程勘察設計一等獎，從開業(yè)到現(xiàn)在已經(jīng)成功地舉辦了多項賽事活動及文藝演出，受到運營單位的認可與好評。