福州市某青少年活动中心空调设计

龚锦泉

北京华巨建筑规划设计院有限公司福州分公司

1 前言

在建筑工程中，合理的空调系统方案不仅可以使建筑内空气温度、湿度、气流速度以及洁净度均可以受到控制，并使建筑内环境复合人体舒适度需求，改善建筑室内空气环境，而且可以降低空调运行成本。本工程通过前期空调方案的设计，确保可以为活动中心内的人员带来良好的空调通风体验，也可确保空调系统正常运行，为人们营造良好的室内环境，发挥积极意义。

2 工程概况

本工程位于福州市，建筑高度为19.2m，建筑总面积为12596m2。地下二层为汽车库及设备用房；地下一层为科学展示及设备用房；一层为艺术展示；一层至四层为剧场功能及配套用房。

3 空调冷源形式

根据本工程建筑功能、业主的使用要求以及综合了技术和经济性的考量，冷/热源采用了风冷热泵变制冷剂流量多联式空调机、风冷螺杆式冷水机组和分体空调室外机。

观众厅，舞台，休息厅，前厅及其附属用房等采用同一套中央空调水系统。如图1所示，冷热源由风冷热泵机组提供，主机及水泵设舞台屋面；四层办公以及敞开式办公等采用变频多联空调系统，共2套，变频室外机摆放不上人屋面；演员化妆室、舞蹈排练室、器乐排练等的配套用房采用分体式空调。

图1 中央空调冷水机组系统图

4 空调系统及方式

合理的划分空调区域可以再满足人员舒适性条件下使空调在比较高的效率下运行，不仅有利于空调系统的节能，而且也方便了后期的维护管理。本工程根据大方向的使用功能划分为三个区域：大型活动时使用的区域；维护经营管理人员的办公区域；小型培训时使用的配套区域。

（1）大型活动时使用的区域包含：地下一层的科学展示区、一层的艺术展示区、一层的舞台区和二至三层的观众厅区。该区域主要用于举办大型活动的场所，使用时间相对统一，人员数量、密度均较大。该区域空调主要采用全空气集中式空调系统，局部采用风机盘管系统，采用风冷螺杆式冷水机组提供冷/热源。空调冷/热水系统采用二管制闭式循环系统，异程式布置，根据建筑平面机功能布局划分五路（地下一层、一层～四层每层单独一路）供回水；冷水供/回水温度为7℃/12℃,热水供/回水温度为45℃/40℃，膨胀水箱设在29.200 标高的不上人屋面。 主要空调末端设备选型如下。

①地下一层的科学展示区空调系统设计。该区域采用一次回风全空气集中式空调系统。计算冷负荷为179kW，运用1台柜式空调机组，空调机制冷量为187kW，送风量为25000m3/h。

②一层的艺术展示区空调系统设计。该区域采用一次回风全空气集中式空调系统。计算冷负荷为250kW，运用1台柜式空调机组，空调机制冷量为265kW，送风量为35000m3/h。

③一层的舞台区舞台空调系统设计。该区域采用一次回风全空气集中式空调系统。计算冷负荷为184kW，运用1台柜式空调机组，空调机制冷量为187kW，送风量为25000m3/h。

④二至三层的观众厅区空调系统设计。该区域采用一次回风全空气集中式空调系统。计算冷负荷为210kW，运用1台柜式空调机组，空调机制冷量为225kW，送风量为30000m3/h。

（2）维护经营管理人员的办公区域位于四层的敞开办公，办公人员工作时间相对统一。该区域采用冷暖型变制冷剂流量多联式空调机组和冷暖型变制冷剂流量多联式新风机组相结合的空调系统。四层办公区域及配套房间等根据吊顶分布情况采用风管式或四面出风嵌入式空调室内机；空调冷源采用多联机室外机。主要空调末端设备选型如下：该区域计算室内冷负荷为32.5kW,新风负荷为13.1kW。室内机冷热源选择一台33.5kW制冷量的变频空调室外机，新风冷热源选择一台14.0kW制冷量的变频空调室外机。

（3）小型培训时使用的配套区域包含：一至四层配套用房。该区域主要用于举办一些小型培训活动，各房间面积、层高均比较小使用频率相对大型活动区域高，但各房间使用的时间段不统一。

该区域采用分体空调系统，空调冷源采用分体空调室外机。

5 空调新风系统

（1）大型活动时使用的区域采用新风加回风空调箱低速送风的全空气空调系统，新风管和回风管上均设置有电动调节阀，平时运行于规范要求空气品质的低新风比以满足舒适性与能耗之间的矛盾统一。过渡季节，空调箱通过阀门以及设备的联动控制提高新风比，不仅最大限度的利用室外新鲜的空气提高室内空气品质而且可以减少制冷主机运行时间，能耗以及空调系统运行费用。

（2）维护经营管理人员的办公区域，人员工作时间相对统一但与大空间空调区域的使用时间段又不尽相同，该区域采用冷暖型变制冷剂流量多联式空调机组和冷暖型变制冷剂流量多联式新风机组相结合的空调系统不仅有利于提高能效比而且新风的气流组织性相对较好。

（3）小型培训时使用的配套区域为若干个小面积的独立房间，层高相对较低，使用的时间段各有不同，最终选择分体空调辅以间隔时段开窗通风换气形式。该形式很好的满足了空调独立、灵活的使用要求，而且对层高的要求较低，不仅使用方便还最大限度的降低了空调系统运行能耗以及维护成本。

6 高大空间的气流组织计算

本项目以观众厅两层通高区域的气流组织计算为例。如下图2、图3所示可知高大空间位于南向池座区域。

图2 观众厅一层平面图

图3 观众厅二层平面图

图4 池座高大空间侧送风示意图

如上图4所示，高大空间采用喷口侧向送风，夏季室内设计温度26℃，由负荷计算软件得出该空调区域显热冷负荷23200W，喷口高度4.7m，气流水平方向从喷口射出（β=0°）。

（1）选取送风温差Δts=8℃,则总送风量Ls：

因为采用对喷，则一侧的总送风量取整后按4500m3/h选取。

（2）设喷口直径ds=0.2m,工作区域的高度为2.0m,要求每股射流的射程x=8.5m，落差y=4.7-2.0=2.7m。计算相对落差和相对射程：

（3）计算阿基米数Ar：

（4）计算喷口的送风速度Vs：

（5）校核射流末端的轴心速度V(m/s)和平均速度V(m/s):

（6）确定喷口个数n:

风口结合样本每一侧最终选择三组喷口，每一组喷口数为4个。

喷口的实际送风速度Vs:

此外，射流末端的轴心速度Vx和气流平均速度Vp:

满足舒适性空调要求。

7 总结

本工程大空间空调采用了过渡季节全新风运行可以起到节能的效果，此外在其他方面也有节能设计，总结如下。

（1）冷水空调系统供、回水干管间设置了压差旁通装置，可以随空调末段负荷变化自动调整风冷螺杆机组的运行台数，降低机组的运行耗电量。（2）空调末端配置了电动阀和恒温控制器，空调区域的负荷变化空调末端会自动根据负荷变化调整末端水量，实现区域温度自动控制。（3）多联式空调机组室外机直接放置在四层办公区域的屋面上，最大限度的减少空调室内、外机之间的管道长度和高差，降低了空调系统冷、热量传输过程中的损耗，同时也减少了铜管超配所增加的成本。

笔者认为每个工程项目都有它的独特性，这就需要我们暖通专业的从业人员利用我们所学为不同的工程项目量身定制适合它的空调方案。在项目推进的过程中多多少少都会遇到一些问题需要我们设计人员去解决的，对于这个项目我印象最深的是在建设过程的调试阶段，由于预算的原因省去了BA 控制系统，导致了风冷螺杆空调系统试运行阶段每次运行都得由管理人员通过舞台的上人孔到屋面启动风冷螺杆式冷水机组，使用起来极不方便。最终解决方案是通过控制线缆将机组的控制面板移到管理人员的控制室，这个方案虽然没什么高深的技术，但是却在预算削减的同时兼顾了空调控制的便利。工程目前已经完成验收并已投入使用并且运行良好。

从这件事情上我懂得了没有完美的空调系统，只有合适的空调系统。暖通设计也是一个需要不断学习进步的事业，这样才能一步步设计出更加完美的人工环境系统。