大空间建筑空调用整体静压箱的设计及施工

王小青

厦门真爱家环境工程有限公司（361000）

1 大空间建筑的发展史

在20年前，空间高度大于5 m，体积大于1万m2的建筑被称为大空间。在公用民用建筑方面主要是指影剧院、音乐厅、大会堂、体育馆等建筑。

1980年以来，由于建筑技术的进步（结构、环境设计等），人们休闲时间的增加，对文化生活的需求有了很大的增长，故公共民用建筑的规模日趋庞大。从建筑形态来说，不拘一格，造型多样化。从功能来说要求灵活。此外，甚至追求“一种空间、两种效果”的要求，即可开启式大空间建筑，首先实现这一设想的超大型建筑是加拿大的“天穹巨馆”，被人们称为“第三代体育馆”。日本在这方面也迅速赶上，1993年建成了福冈圆顶体育馆；1994年在岩崎建成了“海上巨馆”[1]。

2 大空间建筑的特征

2.1 空间尺度特征

1）高度高。音乐厅、剧场高度为10~20 m，普通体育馆高度为10~30 m，这是形成温度梯度的主要原因。

2）面积大。大空间的外墙面积与地板面积之比大，办公楼建筑标准层为0.2~0.3 m2/m2（地板），而大空间可能为1 m2/m2（地板），这就形成了外界界面对室内空间的自然对流影响较大，冬季易在四周造成下降冷气流。

2.2 居留区特征

由于大空间建筑高度大，室内体积亦远较通常建筑为大，普通型体育馆体积可能为1~2万m3。大型体育馆可达20万m3，运动场型体育馆可达上百万立方米。其所居留的人员比较密集1~2人/m2（除体育馆中心比赛场地），因而人均容积显然不相同（体育馆大于10 m3/人，剧场7~8 m3/人），当然不同于办公楼的标准层（人员密度为0.1~0.2人/m2，人均容积大于15 m3），对于大空间建筑而言，人均占有空间容积大，卫生情况良好，可采用较小的换气次数。

2.3 使用特征

现今大空间除古典音乐厅、大剧院、会堂等只具备有限的功能外，其他都有多功能要求，如体育运动、杂技、演剧、音乐厅、展示会等，因而要设置临时的舞台，活动座椅等装备。不仅对空调带来多种环境要求，而且由于这些装备的存在也影响空调系统的设置。此外，对空调系统的控制要求有较高的灵活性，这就使空调系统负荷的分配及冷热源的配置都应作相应的考虑[2]。

3 整体静压箱在大空间建筑空调设计中的应用

对于大空间建筑而言，由于其固有特征，下送风方式无疑是一种既节能又合理的气流组织形式。采用下送风方式不仅能将无人员逗留的上部空间剔除在空气调节范围之外，避免了把灯光散热、屋顶辐射热的对流部分带入空调区域，可使送风量大幅减少，从而节省了设备投资费用及运行费用。而且还可以降低空调噪声[1]。

体育馆、大会堂、影剧院、音乐厅面积大，座位较多，且多呈阶梯型，如果采用常规的管道送风系统，提供的风量达不到送风要求，因此在空调设计中，利用阶梯下建筑顶棚空间，选用静压箱与装修吊顶相结合的方式，设计了空调送风的整体静压箱式送风系统（如图1所示）。

4 整体静压箱施工

静压箱的密封性和牢固性是施工的关键，牢固性是密封性的前提条件，密封性是静压箱工程的重中之中[2]。而静压箱又分土建静压箱及非土建静压箱两种，土建静压箱只需在静压箱内部做保温及降噪处理即可，故这里就不细述，下面详细介绍2种非土建静压箱的施工方法:

4.1 第一种施工方法（案例为厦门大学翔安校区主楼群3#楼报告厅）

1）静压箱外箱体:为满足耐火等级及隔噪要求，选用耐火等级3 h的双层9 mm厚玻镁纤维板板夹30 mm厚隔音棉。

图1 整体静压箱式送风系统

2）静压箱内表面保温材料:为实现进一步的隔噪，采用30 mm厚玻纤复合消声风管板材（外表面为3向夹筋铝箔贴面，内表面为网格布贴面，中间为离心玻璃棉。密度大于等于70 kg/m3，防火性能为A级不燃），如图2所示。

图2 玻纤复合消声风管板材保温图

3）板与板间的拼接:玻镁纤维板的常规规格为2 440 mm×1 220 mm，制作大型的静压箱外箱体势必需要板与板间拼接的工序，为了更好地进行板与板间的拼接，在制作静压箱外箱体模块时，在双层玻镁纤维板间嵌套两根38 mm×38 mm×2 mm的钢方管，一根突出玻镁纤维板，一根凹进玻镁纤维板。同时，为防止冷桥产生，在方管与方管接缝处采用橡塑贴缝。板安装完毕后，用中性耐候胶将每一条板缝填实密封。

4）固定:静压箱外箱体及内表面保温材料为30 mm×3 mm角钢、宽度为80 mm的铁皮及自攻螺丝固定，借助C80 mm×50 mm×20 mm×3 mm的C型钢托架、自攻螺丝及M10的吊杆固定在楼板上，楼板底及梁侧面用自攻螺丝及宽度为20 mm的铁皮将玻纤复合消声风管板材固定在其上（如图3所示）。

图3 安装大样图

4.2 第二种方法（案例为莆田体育馆）

1）静压箱外箱体:采用厚度为30 mm的夹心保温玻璃钢板材（两层5 mm厚玻璃钢夹聚氨酯保温,防火大于1 h）。

2）静压箱内表面保温材料:采用厚度为25 mm的夹心保温玻璃钢板材（两层5 mm厚玻璃钢夹聚氨酯保温,防火大于1 h）。

3）板与板间的拼接:玻璃钢板材之间用玻璃胶粘接。

4）固定:静压箱内表面保温材料即看台阶梯底部玻璃钢采用扁钢支架固定。静压箱外箱体用钢结构框架固定，具体施工工艺如下:

①钢结构与墙体采用M12×160化学螺栓连接。

②120 mm×60 mm×5 mm型材与墙体埋件连接方式为M16×160双头螺栓连接。

③整体钢结构采用焊接工艺连接，焊缝满足国家规范要求。

④120 mm×60 mm×5 mm型材水平连接处，在两侧面加固6 mm钢板周边满焊。

⑤120 mm×60 mm×5 mm型材与50 mm×50 mm×5 mm型材横向连接，以加强钢结构整体稳固。

⑥120 mm×60 mm×5 mm型材与120 mm×60 mm×5 mm型材竖向连接采用焊接，并采用8 mm厚钢板侧面用M12×100双头螺栓连接，以增加整体结构稳固。

5 结语

从以上示例可以看出静压箱是一种传统的通风设施，通常用于要求精准的空调风系统当中，可以高效地减少通风和空调系统中的噪声，在获得均匀静压出风，并且减少动能损失的基础上实现科学化操作，所以被广泛的应用于各大型空间的建筑空调中。在实际通风系统以及对应的空调风系统中，经常会遇到一些管道方变圆或者圆变方的情况，采用静压箱作为管道进行连接，可以高效地减缓整体的系统，提高通风性能。