某射击射箭馆的空调及通风系统设计

朱青青

同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司

某射击射箭馆的空调及通风系统设计

朱青青

同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司

结合相关文献的学习及研究、参观了解实际工程后对山东某射击射箭馆进行空调及通风系统的设计。此类特殊比赛场馆，空调及通风系统的设计不仅关系到场馆内人员的空调效果，更直接关系到比赛的结果，因此尤为重要。该文着重介绍了射击馆——包括室内射击馆和半室外射击馆的空调及通风系统的设计布置。

射击馆；空调系统；通风系统；气流组织

1 工程概况

本项目为某市体育中心为筹备第二十三届省运会而设计建设的，包括综合体育馆、游泳跳水馆、射击射箭馆。其中射击射箭馆地上建筑总面积为28 401 m2，两馆——射击预赛馆和射击决赛馆通过室外连廊相邻，射击预赛馆共3层，射击决赛馆主体为2层，部分3层。两馆共有1个室内10m靶比赛厅、1个室外25m靶比赛厅和1个室内50 m靶决赛场，其他区域为办公及休息室等功能性用房。本文主要介绍此射击场的空调及通风系统设计。

2 空调系统设计

本馆主要供省级运动会比赛使用（赛后运作他用），具有使用季节性、使用时间分散等特点，在空调系统设计中需要充分重视，应合理设计空调系统以在满足较好的空调效果前提下避免能源浪费。

整个园区设置集中能源中心，能源中心的冷源采用离心式水冷冷水机组结合螺杆式地源热泵机组的形式，共同向园区各场馆供冷。热源来自城市集中供热系统，经换热器换热后向园区各单体提供空调热水。射击馆中大空间采用全空气空调系统，其他办公等小房间均采用风机盘管加新风系统。计时计分、灯控声控、控制中心、电视转播机房、枪库、弹药库等采用直接蒸发式变冷媒空调，方便运行管理和节能运行。

对于决赛馆中的50 m室内靶场，考虑到观众区和射击区的不同——人员密度、状态、使用时间均不同等情况，其对空调的要求也是不同的，若统一设置一个大的空调系统，必定不能同时满足观众和运动员的要求，达不到良好的空调效果。因此在设计过程中，根据固定观众席的位置，将整个赛场划分为2个空调区域，分别为观众区和运动员区。设置一个独立的空调系统，观众区采用一台全空气处理机组，通过座椅下送风的方式，在座椅下部设置玻璃钢静压箱，通过座椅下的送风口送至观众区，以保证观众区良好的空调效果。同时，运动员的射击区采用另一套空调系统，即另设置一台全空气处理机组，结合吊顶，通过旋流风口的顶送及斜送将风送至运动员射击区。也有工程实例中，在观众席区另设风机盘管的空调方式，但是考虑到风机盘管水管漏水以及风管水管结露等安全性会影响到比赛、在运动会比赛时只运行全空气系统的情况，因此在本设计中只设置全空气系统，既能满足良好的空调效果又能分别控制观众席和射击区的空调系统，方便运行管理和节能。

对于其他两个比赛场馆——室内10 m靶比赛厅、室外25 m靶比赛厅，因无观众区，所以仅为射击区设置一套全空气空调系统。

3 风系统设计

在比赛场馆这样的高大空间中，比赛厅的温度、湿度、风速等参数对于设计非常关键，合理的室内参数不仅能够使运动员和观众感到舒适，而且这些参数对所进行的比赛有着重要的影响。射击场馆与其他比赛场所的不同点在于：空调系统及通风系统需充分考虑其空间内的速度场，对于半室外射击场，还需考虑敞开空间内空调系统受外界环境的影响。可见，空调及通风效果直接、间接影响着比赛的结果。研究证实：靶场断面送风风速最小0.25 m/s；最佳风速0.375 m/s，因此，若能保证设计的射击区速度场处于较小值的范围内时，即可认为风速不会对射击比赛产生影响。室内速度场由送风系统及排风系统共同影响作用，需合理布置各送风口及排风口的位置、控制好送回风口的风速，以形成良好的温度场及速度场。

许多文章研究证实，射击靶场的通风设计要满足以下几点：

（1）靶场送风应由射击人员后部送向截弹区；

（2）靶场最佳排风方式为：

1）断面最佳送风风速时，25%从射击位下风向处4.～6.0的地方排出；75%从截弹区排出；

2）断面送风风速按0.25 m/s时，排风全部从截弹区排出；

3）排风量为送风量的110%。

根据以上文献的研究成果并结合工程实例，本场馆的空调系统及通风系统采用下述方式设计。

3.1 空调风系统

空调系统的设计，首先要保证运动员的空调效果，保证其在舒适的环境下进入比赛，因此在空调送风系统的设计中，将送风管布置在运动员射击区上方，通过旋流风口将风送至人员活动区，而靶场区域无人员活动，无需设置空调系统，即靶场区域不再布置空调风管，如此也避免风速直接影响比赛结果。送风管布置在运动员射击区的上方，一方面可以直接保证良好的空调效果；另一方面在射击区和靶场区之间形成一道“空气幕”，对于半室外的射击场来说，这道自上而下的“风幕”还可以有效阻隔室外空气进入室内，也能保证室内冷（热）空气不会漏到室外，在保证与室外直接相通的前提下，实现了室内部分的全空调环境，为运动员创造良好条件，同时也有效的避免了能源的浪费。空调风管平面布置见图1。

对于决赛馆中的50 m室内靶场，前文已叙述其空调送风系统为两套：

（1）采用一台风量为30 000 m3/h的全空气处理机组，通过座椅下送风的方式送至观众区，每个座椅送风口的风量为50 m3/h，圆形送风口的直径为100 mm。

（2）运动员区则采用一台风量为20 000m3/h的全空气处理机组，一部分通过旋流风口顶送、一部分结合吊顶形式采用斜送的方式送至射击区。根据风口选型，确定合理的送风速度（3 m/h左右），确保送风气流到达人员区和活动区时风速在合理的范围内，不会影响到比赛效果。见图2。

3.2 排风系统

在射击比赛中，比赛器械会产生刺激性气体，如步枪射击时会产生火药味，这点也有别于一般的比赛场所，通过排风系统将产生的刺激性气体快速排出是保证人员安全和射击效果的重要措施，也是排风系统设计的关键点。借鉴《烟台射击馆空调通风设计》中论述的工程设计方法，结合本项目的实际情况，在设计馆中设置两道排风系统：

首先，在射击区的上方设置一道排风系统，为了使射击后的燃烧气体迅速排走。这道排风系统对于室内射击场和半室外射击场，排风系统设置稍有区别：

（1）对于室内射击场，这道排风系统仅考虑迅速排出射击时产生的粉尘及刺激性气体对运动员的影响，当射击粉尘过多影响射击人员时由工作人员就地开启，排风量按满足射击区域换气次数5次/h设计。

（2）对于半室外射击场，此道排风系统理论上应包括两组排风系统，一组排风系统与室内射击场的此道排风系统相同，另一组排风系统对应于空调送风系统的新风。经计算，排出新风对应的排风量大于5次/h射击区域换气次数计算的排风量，可见，只需设置一套与新风对应的排风系统即可满足5次/h的换气次数的要求，不仅能保证室内外压力的平衡，还能有效排出射击时产生的粉尘。

其次，在靶位上方设置排风系统。

图1 半室外射击场

图2 室内射击决赛场空调系统剖面图

（1）对于半室外射击场，虽然靶位处于室外空间，若不采取措施排出粉尘等，同样会影响比赛。因此，本项目采用在靶位上方设置天窗加速空气流通的方式，满足此处换气次数为20次/h 的通风要求。

（2）对于室内射击场，本项目将对应于射击区空调系统的排风系统设置在靶位上方，既能满足靶位上方通风换气的要求，也能在射击场馆内形成良好的气流组织形式，即从射击区向靶位区流动的气流组织，也保证了整个场馆的空调效果。详见图2。

4 气流组织模拟

根据设计的空调系统，对决赛馆的室内射击场进行CFD的计算机模拟，通过模拟，可以更加直观的看出场馆内的温度场和速度场（剖面图），室内温度场见图3，说明：模拟设置的方向与图纸轴线号为镜像关系。

室内速度场如图4～图7，当第一道排风系统关闭时，见图4和图5。

当第一道排风系统开启时，室内速度场见图6和图7。

从各图可以看出：

（1）温度场

观众区和运动员射击区的温度均在23～26℃的范围内，满足人员舒适性要求；而整个场馆非人员活动区内的温度也保持在24～27℃的范围内，保证了场馆内良好的空调效果。

（2）速度场

观众区和运动员射击区的风速基本在0.4 m/s左右，射击靶场区的风速基本在 0.1 m/s左右，这个速度满足对比赛不会产生影响的要求。并且可以看出，气流组织在整个场馆内的方向基本是从运动员的射击区流向靶位区，符合设计比赛场馆的气流组织要求。对比这两种情况，首先：第一套排风系统的开启与不开启对室内风速的影响不大，均能保证室内的风速，不会因为第一套排风系统的开启而对射击区的风速产生较大影响。其次：相较于图5，图7中显示场馆内气流能流向第一套排风口处，可见第一套排风系统的开启能有效排出射击时产生的污染物。

图3 室内温度场

图4 室内速度场——回风口断面

图5 室内速度场——送风口断面

图6 室内速度场——回风口断面

图7 室内速度场——送风口断面

5 噪声控制

虽然射击过程中产生的噪音很大，但是在比赛中，绝不能有较大的背景噪声影响运动员的比赛。对于暖通专业，不仅需要与建筑专业配合，降低噪声源对比赛场馆的影响，还要采取一定的措施降低空调设施对比赛场馆的影响。选择位置合理的机房、低噪音的空调设备、选取较小的风管风速和风口风速等都是设计中降低噪声对比赛场馆影响的重要措施，相关文章已有很详细的介绍，设计过程中也已采用相应的措施，本文在此就不再赘述。

速度

6 设计的难点与不足

此项目于2012年8月设计，设计过程中遇到了一些难点：现行的规范、教程、标准、措施、手册及教材均无射击馆这类特殊场馆的设计规定和相关案例，属于无据可依，仅能通过学习相关文献，了解并研究类似工程的实际做法，掌握此类场馆设计的理论知识。在项目设计期间，参观学习08年奥运会北京射击馆，了解学习其具体的工程做法及实际效果。通过理论知识与实际工程经验的相结合，运用于此项目的设计。当然，本项目的设计还存在着不足：因时间所限，虽然通过CFD等计算机模拟技术对本工程的空调、通风进行了模拟，但是没有足够的时间来模拟和比较不同空调、通风系统方式的情况；再者希望以后能去现场，根据其实际运行效果具体分析如何完善或调整此类场馆的设计，为以后的设计积累更多经验。

[1] 贾昭凯. 一个特殊的奥运场馆——射击馆的资格赛馆暖通空调设计.暖通空调，2008,38（4）.

[2] 崔海平. 烟台射击馆空调通风设计.暖通空调，2008,38（3）.

[3] 中国有色工程设计研究总院 GB 50019-2003.采暖通风与空气调节设计规范 2004.

黄浦区超额完成上半年节能目标

据上海市统计局反馈，2017年上半年黄浦区单位增加值能耗同比下降4.89%，能耗总量64.03万t标准煤，同比下降0.31%，超进度完成市下达的年度节能目标，能耗强度及总量实现“双控”。

（区发改委）

Air-conditioning and Ventilation System Design of Shooting and Archery Hall

Zhu Qingqing
Tongji University Architecture Design Research Institution (Group) Co.,Ltd

Combined with study and research on related documents, the author visits and knows about practical engineering of some shooting and archery hall in Shandong province then starts to design air-conditioning and ventilation system. Air-conditioning and ventilation system for shooting and archery hall not only influences air-conditioning effect for people inside but also has impact on match results, which is important for shooting and archery. The article introduces air-conditioning and ventilation system design arrangement of shooting hall, including indoor shooting hall and semi-outdoor shooting hall.

Shooting Hall, Air-conditioning System, Ventilation System, Air Distribution

10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2017.11.008

朱青青：（1986-）女，硕士，工程师，毕业于同济大学，研究方向供热、供燃气通风及空调工程。就职于同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司。