體育場館等大空間暖通空調設計難點及對策分析
一般而言大空間建筑主要包括音樂廳、劇院、電影院以及體育場館等建筑。相較于傳統(tǒng)綜合樓建筑、高層建筑和民用住宅建筑，由于建筑空間、結構以及空氣動力學方面的巨大差異，大空間暖通空調設計的考慮因素更多，設計難度更大，本文將結合案例就大空間建筑暖通空調設計的難點及對策作一些分析和探討。
一、大空間建筑暖通空調的主要特點
大空間建筑暖通空調特點表現(xiàn)見下表1。
表1大空間建筑暖通空調特點
二、大空間建筑暖通空調設計難點及對策
高大空間建筑防火難度大，對采暖、通風和空調系統(tǒng)的要求更高。例如，大空間建筑往往需要在主體建筑或裙房內布置一些象燃油或燃汽鍋爐房、自備發(fā)電機房、空調機房和汽車庫等一些危險性較大的空間。這方面應在設計中有所體現(xiàn)。大空間建筑往往高度較大，這將加重采暖系統(tǒng)的垂向失調，同時由于系統(tǒng)水靜壓力較大，直接影響到室外管網(wǎng)的水力工況，其系統(tǒng)的形式及與室外管網(wǎng)的連接與多層建筑有較大差異。高大空間建筑設計往往需要有單獨的熱源，以滿足空調、采暖、制冷、熱水供應等方面的需求。由于用地緊張和其他一些原因，有些大空間建筑需要在地下室內或屋頂上設置鍋爐房。從目前發(fā)展趨熱來看，這種設計方式越來越多，這使得大空間建筑的熱源設計變得更為復雜。大空間建筑的空調設計氣流組織因溫度梯度較大，需采用合理的送風方式。上送下回方式為從頂棚送風下部回風，現(xiàn)工程多采用可調節(jié)風量和射程的風口，提高冬季的送風風速；側送下回方式送風口高度大多在3米左右，需要結合建筑裝修設計布置風口位置以達到室內美觀，同時需要精確的空調氣流組織計算。具體的大空間建筑類型，其設計還應有側重。
2.1體育館
體育館建筑觀眾席人員密度在1.5～2人/m2，且有較強的照明負荷，大型體育館比賽時可達100～200W/m2，中小型體育館在50～70W/m2之間。包括觀眾席在內的比賽館整體可取40～60W/m2。故人體和照明負荷是主要的，約占70％左右，其次是新風負荷，約占20%。。采暖時的新風負荷可達70%。圍護結構占的比例較小，一般以屋頂為主，屋頂傳熱系數(shù)應限定在l.163W/（m2·K）以下。為避免冬季沿外墻內壁下降冷氣流，外墻可采用保溫和用雙層窗。多功能室內體育館的負荷比較復雜，應根據(jù)使用功能作具體分析計算，以確定各種用途的冷熱負荷，并可調節(jié)空調設備的運行方式。
比賽大廳的空調方式應保持一定的氣流分布要求，這些要求主要有：
1）觀眾區(qū)應在這風氣流的回流區(qū)，能形成均勻的溫度場和速度場，無吹冷風感；
2）觀眾席上部和下部的空氣溫差不應太大，一般不超過2℃；
3）送風氣流應滿足比賽場地各種體育項目比賽的要求，例如，小球比賽時，不超過0.15～0.2rn/s，其它比賽時，不超過0.5rn/s；
4）能容易地調節(jié)風量、風速和送風方向，節(jié)省空調能耗。
2.2電影院、劇場
劇場觀眾部分與舞臺部分有很大差別，觀眾席部分的人員密度大，約為1.8人/m2人體發(fā)熱量大，故人體負荷的取值和計算應力求正確。另外，由于人多，新風負荷也隨之增加（觀眾廳新風量占總風量的25%～30%左右；觀眾廳照明負荷約在10～20W/m2），電影院觀眾廳在放映時不開燈，故不計算照明負荷。
在估算空調負荷時，建議可按以下范圍內取值：影劇院290～384W/m2，電影院256～349w/m2（以建筑面積計）；每座位空調冷負荷：影劇院244～349W/人，電影院232～290W/人。觀眾廳每人占地面積小于0.8m2時取上限，大于0.8m2時取下限。
觀眾廳的氣流分布應滿足以下要求：
（1）送風氣流均勻分布，有比較均勻的速度場和溫度場；
（2）送冷風時，氣流不直接吹向觀眾，無吹冷風感；
（3）送熱風時，不會造成熱空氣在觀眾廳上部停滯，而形成過大的溫度梯度。
電影院、劇場空調系統(tǒng)一般采用全空氣低速單風道系統(tǒng)；為了保證場內溫度的均勻性和適應上座率的變化，對大型影劇院常采用多分區(qū)方式，采用多臺的空調機組或系統(tǒng)支路上設調溫裝置，以控制各區(qū)室內參數(shù)。舞臺應設單獨的空調系統(tǒng)，以適應不同舞臺演出時的空氣參數(shù)要求；為了既能維持固定的室內正壓，又能使全年新風按需要調節(jié)（如過渡季采用全新風供冷），應設雙風機空調系統(tǒng)。為排除頂棚空間內的熱空氣，屋頂上應設排風口或屋頂風機，排風量約可按1～3m3/（h·人）考慮；舞臺上部屋頂或側墻上應設排煙口或機械排風風機，以排除舞臺上部的熱空氣或舞臺火災時的部分煙氣。劇院有大量新風和排風，為節(jié)約能耗，可設置轉輪式全熱交換器回收冷、熱量。
三、體育館暖通空調設計應用案例
本工程位于沁陽市新建體育館是由沁陽市人民政府批準，項目業(yè)主為沁陽市體育局的大型項目，為河南省十二屆省運會主場館。本工程建筑面積約為20000平方米，總投資約2億。運動場館呈橢圓形，層高27米，比賽球場位于大廳中心位置。
3.1設計內容
(1)比賽場館中央空調系統(tǒng)設計; (2)比賽附屬用房等商用空調系統(tǒng)設計; (3)通風系統(tǒng)設計(4)防排煙系統(tǒng)的設計
3.2設計說明
（1）本工程比賽場館臺美國開利MKZ2424CB組合式空調機組，每臺風量42000m3/h，夏季送冷風，冬季送暖風。
（2）末端采用FAERY法瑞管道式布風口送風，JetFlow射流和OriFlow大孔兩種出風模式相結合，既達到比賽要求離地2 米高的位置風速保持在0.25m/s左右。
（3）賽后控制中心等比賽附屬用房單獨設置多聯(lián)式商用中央空調系統(tǒng)。
（4）比賽場館內設機械排風系統(tǒng)，熱氣及污濁氣體通過網(wǎng)架內的排風管由設在設備夾層內的排氣風機排出室外。夏季開2臺排風機，過渡季節(jié)開啟臺數(shù)根據(jù)比賽場館使用情況確定。其他無外窗房間也均設有機械排氣系統(tǒng)。
（5）比賽場館內設機械排煙系統(tǒng)，與平時通風系統(tǒng)合用，機械排煙量按比賽場館的體積計算。
結束語：
體育館等大空間公共建筑相較于一般民用建筑防火難度大，對采暖、通風和空調系統(tǒng)的要求更高，在針對大空間建筑進行暖通空調設計時應重點圍繞大空間建筑的空間結構以及氣流特性等要點和難點進行設計和優(yōu)化，從而滿足整個建筑的暖通要求。
