体育建筑暖通空调系统设计探讨

李菡茜

（同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司，上海 200092）

1 引言

随着经济水平的提升，各地为了提升人民群众的健康水平和幸福指数，新建了一大批体育场馆。并且新建的体育场馆不再像过去，只是单一的一座体育馆，而是结合当地需求和特色，建设结合文化、教育、艺术等功能于一体的体育建筑群。面对各具特色的体育建筑群，如何选用合理的空调系统也成为一个值得探讨的问题。

2 工程概况

项目甲位于湖北省十堰市，总建筑面积73 838.4 m2，分为A、B、C、D 4 个区，共有8 座主要单体。A 区总建筑面积为21 435.9 m2，主要功能为体育场、乒乓球馆等；B 区总建筑面积20 443.3 m2，其中，剧院11 126 m2，展览馆和文化馆6 034.3 m2，图书馆3 283 m2；C 区博物馆总建筑面积4 962.9 m2，主要功能为展厅、150 人报告厅、藏品库房、行政办公及技术用房等；D 区总建筑面积14 707.7 m2，其中篮球馆9 447.7 m2，配套服务5 260 m2；室外平台及其他配套设施总建筑面积12 288.6 m2。建筑层数以3 层为主，建筑高度最高27.9 m，无地下停车库。

项目乙位于山东省泰安市，总建筑面积355 536.0 m2，共有6 座主要单体。体育场总建筑面积50 230 m2，用于田径、足球比赛及训练；体育馆总建筑面积31 491 m2，主要用于篮球、排球、手球、体操等项目比赛及训练；游泳馆总建筑面积26 831 m2，用于跳水、花样游泳、水球等项目比赛及训练；全民健身馆总建筑面积40 875 m2，用于乒乓球、羽毛球、健身等日常体育活动；两座配套用房，总建筑面积分别为94 883 m2和35 867 m2；停车库（含地上和地下）总建筑面积74 918 m2。建筑层数以3～5 层为主，建筑高度最高43.55 m。

3 空调冷热源

项目甲的冷热源根据各单体功能，分别独立设置，独立控制，具体冷热源形式和参数详见表1。

表1 项目中冷热源形式和参数

项目乙对主要建筑区域设置集中的能源系统。冷热源中心中制冷采用电力驱动冷水机组供冷、供暖采用燃气真空锅炉。根据各单体的功能、运行方式，设置5 个能源中心，其中配套用房（一）主要功能为商业，配套用房（二）主要功能为酒店，运行时间与体育场馆相差较大，独立设置冷热源；体育馆位置较远，冷热源也独立设置。具体设置和参数详见表2。

4 空调风系统

4.1 项目甲

根据各单体房间功能、空间大小，分别采用不同的空调末端形式，具体设置详见表3。

表3 项目甲空调末端设置

A 区体育场观众席的通风设计采用自然通风方式，通过体育场内的人员和灯光发热与外部产生热压，从而形成空气流动。充分利用场地的出入通道作为自然通风的进风口。

B 区剧院的观众厅、舞台区与其他辅助用房的使用时间相差较大，因此，前者采用独立的风冷热泵机组，其他辅助用房采用多联式空调机组，这样空调系统可以根据实际使用情况灵活调整，避免了仅在少数辅助用房使用时需要开启集中的空调机组的情况，节能效果十分显著。

B 区图书馆、展览馆、文化馆和C 区博物馆的各阅览室、展厅空间尺度适中，建筑规模较小，同时考虑到当地图书馆、展览馆、博物馆人流量较小，因此，各建筑物分层设置独立的多联式空调系统，使用时可根据使用需求逐层开启，方便灵活。

D 区篮球馆的观众厅采用的是全空气空调系统座椅送风，与其他办公、业务用房、休息室等小空间的使用时间是使用频率差异较大，观众厅采用独立的风冷热泵机组，而其他房间采用多联式空调机组方便灵活使用。

D 区配套用房各房间空调系统使用时间灵活，因此，采用多联式空调机组，外机分层设置。

4.2 项目乙

根据各单体房间功能、空间大小，分别采用不同的空调末端形式，具体设置详见表4。

表4 项目乙空调末端设置

体育馆人员活动区域设计风速在0.5 m/s 以下[1]，观众区域采用座椅送风，观众席后侧墙设回风口；训练馆区域采用纤维织物空气分布系统，根据送风部位的不同，在风管不同位置开设送风孔或者设置小型送风喷口，下回风。训练馆及比赛大厅顶部设有排风系统。

游泳馆陆上训练和训练池采用全空气系统，空调送风系统采用纤维织物空气分布系统，气流组织为顶送风下回风。游泳馆比赛池采用全空气系统，观众看台区域采用阶梯送风，设计风速控制在0.5 m/s 以下。为消除建筑内表面冷凝结露的隐患，比赛厅观众座椅区顶部设置屋顶送热风空调系统。池区人员活动区域设计风速控制在0.2 m/s 以下。

全民健身馆乒乓球场、羽毛球场采用全空气系统，空调送风系统采用纤维织物空气分布系统，比赛时乒乓球场距地3 m以下区域和羽毛球场距地9 m 以下区域设计风速在0.2 m/s以下。全民健身馆网球场采用全空气系统，气流组织为顶送风下回风。

贵宾室、会议室等小空间区域采用独立新风机组加风机盘管系统，气流组织为上送上回。观众入口门厅，陆上训练区等大空间场所采用定风量全空气系统，气流组织为上送上回。

在游泳馆、体育馆场馆内看台区域均设置二氧化碳监控装置并联动新风机组。当监测到的二氧化碳浓度超过1 800 mg/m3时，开启新风机组送风，保证健康的室内空气质量。

所有引入新风的空调箱及新风机组，均设置新风防冻措施，以防止冬季低温对设备管道的冷冻损害[2]。

5 空调水系统

项目甲和项目乙空调冷冻水系统均采用一次泵变流量系统，冷水机组以及冷冻水泵均变频运行，以节省运行能耗。空调水系统采用两管制，管道异程布置，风机盘管水平支路设置动态压差平衡阀，组合式空调机组以及空调新风机组等末端设备设置动态平衡电动二通调节阀。系统通过冷热水供回水总管上设置的压差旁通和冷热量控制系统，对热泵机组和水泵的运行台数进行控制，以满荷水泵的运行台数进行控制，以满足负荷侧冷热量变化的要求。

空调冷冻水、热水、采暖热水系统均采用闭式定压罐定压，集中真空脱气加立管顶部设自动排气阀的排气方式。空调冷冻水、热水、采暖热水系统均设置晶旁路水处理器装置；采用电化学氧化被膜阻止腐蚀处理循环流量的1%，降低蒸发器的污垢热阻。冷却塔设置水盘清扫，各冷却塔之间设置连通管。

项目甲的风冷热泵机组是按单体独立设置的，计量耗电量、补水量即可，不需要再设冷热量计量装置。项目乙的空调供回水总干管位于冷冻机房内的分、集水器后，将空调冷热水送入建筑空调区内，除了计量耗电量、补水量，在集水器的各场馆回水总管上分别设置冷热量计量装置[3]。

6 空调设计总结

通过以上2 个项目空调系统的描述可以看出，虽然都是体育建筑群，空调系统的设计既有相似之处，又有很大的差异。在设计过程中，应该针对每个项目的具体情况进行差异化的设计。对于体育建筑群，需要在前期先了解不同场馆对室内温湿度、风速的要求，了解体育场馆常用的空调末端形式，了解当下各种场馆常见的运营管理模式，了解业主的需求，才能在满足规范的前提下，完成一个运行合理、使用灵活、节能环保的设计。此外，随着项目的复杂程度越来越高，设计师还应根据以往项目建成使用后的情况反馈，汲取经验，不断改进设计中的细节，才能真正提高设计水平，为人民做出更好的设计作品。