文化藝術中心空調設計研究

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在建筑工程中，優化設計空調系統方案，可以使建筑內空氣溫度、濕度、氣流速度以及潔凈度均可以受到控制，并使建筑內環境符合人體舒適度需求，改善建筑室內空氣環境[1-3]。福清兩館一中心之文化藝術中心，優化空調設計方案，確?？梢詾槲幕囆g中心內的人員帶來良好的通風體驗，也可確保文化藝術中內空調系統正常運行，為人們營造良好的館內環境，發揮積極研究意義。

1工程概況

該工程地處福清市，是一個多功能的文化藝術中心建筑。在該文化藝術中心內，主要有前廳、休息廳、觀眾廳以及舞臺等部分。在該建筑內，整體建筑為混凝土框架-剪力墻結構，地上4層，地下1層，建筑高度為30.884m，地上總建筑面積為17247m2，地下建筑面積為4261m2。同時，在本次福清兩館一中心之文化藝術中心的空調設計中，需要將原設計預留的150mm預埋管改成110mm，這樣才可以與甲方訂制的座椅配套。文化藝術中心內，每個風口的風量為50m3/h，送風支管使用100mm的金屬軟管，支管上設風量調節閥，并做好相應的消聲處理，預埋口定位由廠家提供。空調系統中送風口預埋件的結構圖，如圖1所示。

2合理劃分藝術中心內的空調系統區域

由于該文化藝術中心建筑的功能復雜，在投入使用之后文化藝術中心的隸屬單位較多，對此，在優化設計文化藝術中心內的空調系統時，需要做好分區的空調系統設計方案，可以根據文化藝術中心內不同廳使用功能的不同[4]，優化設計不同的空調系統設計方案。2.1觀眾廳空調系統。應用一次回風低速全空氣集中式系統。計算冷負荷為343.7kW，運用2合組合式空調機，單臺空調機制冷量是176kW，送風量為30000m3/h。2.2舞臺空調系統。應用一次回風低速全空氣集中式系統。計算冷負荷為248.2kW，運用2合組合式空調機，單臺空調機制冷量是132kW，送風量為25000m3/h。2.3展廳空調系統。應用一次回風低速全空氣集中式系統。計算冷負荷為284.4kW，運用1合組合式空調機，單臺空調機制冷量是286kW，送風量為45000m3/h。

3優化設計文化藝術中心的空調設計方案

3.1優化舞臺空調設計。在福清兩館一中心之文化藝術中心空調設計中，舞臺面積約1100m2，舞臺至三道天橋處高度約為19.5m，舞臺上空燈光和幕布縱橫交錯，火災危險性很大。因此，在舞臺的室內空間內，有4臺排煙風機，單臺排煙風機的排煙量達到28400m3/h。所以，在設計文化藝術中心舞臺空調系統中，可以合理設計安排空調系統設計與排煙風機的布局，合理設計空間布局，節省舞臺空間，也可以進一步降低舞臺發生火災的危險性。在建筑的空調系統設計及舞臺空調設計中，噪聲會影響演出效果，氣流會使幕布晃動影響舞臺視覺效果，對此應該處理好噪聲與干擾氣流的問題【5-7】。實際進行舞臺空調設計時，空調、通風系統均采用高效率、低噪聲設備，并設置減震裝置，提升舞臺內人員的舒適性。還應用定風量全空氣系統，并且還設置空氣處理機組，可以根據室外空氣狀態調節空調系統新、回風閥開度控制新風比，并根據新風比數據進一步控制排風機的運行速度。還可以采用側送風、下送風的方式，可以將嵌入式、風管式等吊裝式空調室內機與吊裝式風機設于吊頂內，還需在四周設活動吊頂或檢修口，以便在日后對設備進行檢修。在空調系統設計中，通過信息化智能設備，控制好空調系統的主風管與出風口風速，就能夠很好控制空調溫度，使空調風速可滿足舞臺要求，有效規避氣流對舞臺幕布的擾動現象。3.2優化設計文化藝術中心觀眾廳的空調系統。在初始的觀眾廳空調系統設計方案中，經對觀眾廳設計安裝好的空調系統進行冬季調試運行，證實在觀眾廳內一層、二層溫度可以達到16~20℃，僅觀眾廳前幾排與后排相比溫度略顯低。分析可能與觀眾廳前部側壁沒有設置回風口有關。本來設計中在觀眾廳前中后部分別留有回風口，但由于內裝單位與安裝的施工配合出現了一點問題，致使漏設一處風口，導致無法有效控制觀眾廳溫度。在福清兩館文化藝術中心中，優化設計觀眾廳的空調系統，需要聯合觀眾廳實際情況，考慮到該廳是觀眾較多的廳，因此，需要提升空調送風量，可以合理調控觀眾廳的空氣環境質量。由于文化藝術中心觀眾廳高度達到16.3m，且觀眾廳吊頂下凈高達10m，室內面積達1100m2，觀眾廳的人員密集，若是采用常規的空調系統下送風方式，將很難達到滿足觀眾需求的空調效果，且也會在無形中增大空調能量的消耗。在設計中也需要考慮相鄰廳的發熱量，不同廳的溫差傳熱會導致空調房產生冷負荷，而冷負荷又不隨時間變化，因此，在實際中，可以優化設計觀眾廳空調系統方案，確保可以降低能源消耗[8]。在計算冷負荷中，能夠按下式進行計算：Qc(τ)=AiKi(to.m+△ta-tR)式中：Ki表示文化藝術中心觀眾廳內維護結構傳熱系數（如觀眾廳內墻、樓板的傳熱系數）；Ai表示觀眾廳內維護結構面積大??；to.m表示夏季觀眾廳空調室外的日平均溫度；△ta表示附加溫升。在文化藝術中心的觀眾廳空調系統設計中，可以在一層觀眾廳內運用置換式送風；在觀眾廳二層，采用空調旋流風口下送風的方式。在實際運行中，能夠運用組合式的空調機組，開啟新風管的電動調節閥，關閉排風管的電動調節閥，就可以對文化藝術中心觀眾廳進行補風，從而維護好觀眾廳的空氣環境，調整觀眾廳溫度。3.3優化空調系統的冷源設計?？紤]到整個劇場空調系統很少同時使用，供冷系統設計了一大一小兩臺電制冷機，可以根據文化藝術中心內不同文化廳的實際情況和使用需要開啟空調系統。這樣的設計方式，可以很好地滿足用戶在各種情況下的需求，避免了單臺機組過大，大部分時間處于低效率運行情況的發生。最初考慮了外部蒸汽熱源供熱或自備燃氣熱水爐的方案，但考慮到劇場在冬季的使用頻率并不高，使用外部蒸汽熱源需要很大一筆增容費，每次使用時又要負擔大量的管網損耗，且受到外部因素的影響較大，經濟上相當劃不來。使用燃氣熱水爐，也面臨同樣的問題，由于用氣時間短，用氣總量小，燃氣公司的增容費也居高不下。在文化中心的空調設計中，空調冷凍水回水溫度為7~12℃冷凍水系統配3臺循環泵，其中1臺為備用設備，并運用變頻啟動方式，低負荷時運用變頻運行。同時，本設計中冷凍水管運用冷卻塔調節空調的供水溫度。此方案幾乎無需額外增加電增容費，這就省掉一大筆初投資，另外利用了峰谷電價差，供電部門提供了很好的電價支持，使得運行費用也占有很大優勢。由于劇場的使用特性決定了空調的開啟具有很大的可預約性，完全可以通過變頻的方式提前調控文化中心內的溫度。3.4節能減耗設計。在本次設計的福清文化藝術中心空調系統中，為滿足藝術中心內公共場所的消防安全，也應該合理對防火分區與排煙分區合理劃分，減少設備占用空間，減小排煙風機容量與耗電量，實現節能減耗。在文化藝術中心通風空調設計方面，需要在排煙系統的排煙風機入口位置，安裝排煙防火閥，若是排煙溫度達到280℃，則需關閉排煙防風閥，并使排煙風機停止運行，確保文化藝術中心內消防排煙安全。在設計空調系統中，將空調系統與建筑空間內其他設備有機結合起來，從而能夠在文化藝術中心內形成一個綜合的空調系統設計方案，使本次設計的空調系統整體能夠體現出安全、節能、減耗的優勢，使空調設計方案滿足實際使用需求。3.5設計研究小結。在本次設計的福清兩館文化藝術中心空調系統中，從多個方面結合文化藝術中心各個文化廳的實際情況，優化選用空調系統設備，并優化設計空調系統方案，確保能很好地滿足房間舒適性要求。同時，在本次設計的文化藝術中心空調系統中，形成復合的空調系統設計方案，將空調系統與文化藝術中心的排風系統、消防系統結合在一起，提高了文化藝術中心內的有效空間，滿足文化藝術中心建筑的舒適性要求，也滿足實際在文化藝術中心使用空調系統的要求，并且空調系統也可滿足文化藝術中心內的節能要求與消防安全要求，是經濟合理的空調設計方案。

4結語

綜上所述，優化福清兩館一中心之文化藝術中心空調設計方案，提升空調設計方案的質量，可以確保為文化藝術中心內的人員帶來良好的通風體驗，也可確保文化藝術中內空調系統正常運行，為人們營造良好的館內環境，發揮積極研究意義。

作者:陳寧 單位:北京華巨建筑設計有限公司福州分公司

參考文獻

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