某大學生活動中心多功能劇場暖通設計

李 玉 萬

(甘肅省城鄉規劃設計研究院有限公司，甘肅 蘭州 730000)

1 工程概況

蘭州理工大學西校區大學生活動中心，項目建設地點位于蘭州市七里河區彭家坪路36號蘭州理工大學西校區內，為多層公共建筑，總建筑面積為30 700 m2，其中地上建筑面積為18 680 m2，地下建筑面積為12 020 m2；建筑層數地上5層，地下2層，建筑主體高度23.15 m，建筑耐火等級地上二級，地下一級；地下2層為停車庫及設備用房。地下1層為禮堂舞臺區、健身、音樂、舞蹈活動室“峽谷”中庭。首層南側為大禮堂、多功能劇場，北側為咖啡書吧、超市等學生服務功能區。2層為學生活動室、就業指導中心。3層為學生活動室、創新創業中心和就業指導中心。4層為師生辦公用房，包括學生資困、發展指導中心等。5層西北側為辦公用房，東南側為心理指導中心。

本文僅對活動中心多功能劇場冷源系統、多功能劇場空調處理機組選型、多功能劇場排煙系統設計進行介紹。

2 多功能劇場冷源

本工程空調冷負荷Q0=317.86 kW，按照GB 50736—2012民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范第8.2.2條規定[1]，選用兩臺板管蒸發冷卻式渦旋冷水機組(單臺容量為170 kW)。

蒸發冷卻式冷水機組的換熱效率大大提高，比傳統的水冷式機組節能15%以上，比風冷式機組節能30%以上。

與傳統的水冷式機組比較，蒸發冷卻式機組具有如下優點：

1)水冷卻式冷水機組，地下需設置制冷機房，屋面設置冷卻塔，造價高，管路系統復雜，適合大中型工程空調制冷，本工程僅多功能劇場設置空調系統，選擇板管蒸發冷卻式渦旋冷水機組能更好的適應本工程的需求。

2)蒸發冷卻式模塊冷水機組，高度集成，結構緊湊，占地面積少，無需設置專用的制冷機房，本工程蒸發冷卻式機組設置于屋面，大大節省了建筑空間。

3)與水冷式系統相比，無需配備冷卻塔、大功率冷卻水泵，冷卻水管路系統；這種機組的冷卻水只是補給散失的水量，可減少冷卻塔存在的“飛水”損失，其用水量一般不到冷卻塔用水量的1/2[2]。

選擇與本工程制冷量相同，COP=5的水冷式機組作對比，計算冷卻泵節約的能耗。

冷凝熱Qh=Q0×(1+1/COP)=408 kW，冷卻泵流量G=1.1×0.86×Qh/5=77.2 m3/h，冷卻泵功耗N=G×H/367.3η=7.85 kW，假定本工程全年開啟冷機的時間為4個月，每個月平均開機時間為36 h，則使用蒸發冷卻式模塊冷水機組節省的冷卻泵用電量為：4×36×7.85=1 130.4 kWh。

3 多功能劇場空調處理機組選型

本工程空調處理機組選擇變風道節能型空調機組，合理降低空調末端能耗是最直接有效的節能措施。

在過渡季節，空調系統全新風運行，空調末端換熱盤管不起熱交換作用，在新風通過換熱盤管時，需要克服換熱盤管的阻力，產生不必要的能量損耗；變風道節能型空調機組通過內置風門的開啟或關閉改變氣流通道，實現空調季節和過渡季節兩種運行模式的轉換。當過渡季節全新風運行時，打開內置風門，新風直接從風門旁通，不需經過換熱盤管，減少盤管阻力約150 Pa，避免了無用功耗的產生，使空調機組運行能耗降低30%以上。

過渡季空調機組節省的用電功耗可通過下面公式計算：

式中：L——通風機的風量，m3/h；

Δp——通風機節省的全壓，Pa；

η——全壓效率；

ηm——通風機機械效率；

K——電機容量安全系數。

ΔN=80 000×150×1.2/0.85×3 600×0.98=4.8 kW，假定本工程過渡季時長為2個月，每個月平均開啟空調機組的時間為36 h，則使用變風道節能型空調機組節省的風機用電量為：2×36×4.8=345.6 kWh。

4 多功能劇場排煙設計

本工程多功能劇場屬于凈空大于6 m的場所，依據GB 51251—2017第4.6.3.2條表4.6.3[3]，參照辦公室、學校場所空間凈高大于9 m，按照有噴淋(采用濕式滅火系統)選取排煙量87 000 m3/h，按照GB 51251—2017第4.6.1條，排煙系統設計風量104 400 m3/h，在多功能劇場頂部設置機械排煙系統，單個排煙口最大排煙量按照GB 51251—2017附錄B表B選取，為26 400 m3/h。

多功能劇場面積大于500 m2，需設置機械補風系統，補風量不小于52 200 m3/h，且補風口設置在儲煙倉下沿以下。

5 結語

通過以上分析，選擇節能型產品蒸發冷卻式模塊冷水機組及變風道節能型空調機組，節能優勢明顯，可為本工程制冷工況下全年可節省冷卻泵用電量為1 130.4 kWh；過渡季風機節省用電量345.6 kWh；而且對于西北地區干旱缺水、濕球溫度低的特點，選擇蒸發冷卻式冷水機組更具有極大的節能潛力，應該大力推廣使用。