基于某美术馆条件下的暖通设计思路构建

2022-08-12张育瑞

建筑与装饰 2022年15期

张育瑞

江苏龙腾工程设计股份有限公司江苏南京 210000

1 工程案例

某美术馆，总建筑面积约29995.0m2，其中地上建筑面积13387.96m2。建筑分为地上地下2个部分，地上有5层，地下部分2层。地上2～5层为美术馆展厅等，1层与地下一层为市民文化中心，地下二层主要为机动车停车以及设备机房等空间。功能分区上看，地下二层为自走式汽车库及设备用房，地下一层大部分空间为密集书库或藏品库房，首层为文化中心，主要功能有阅读功能区、公共文化服务区、培训区、办公区等4个部分组成，其中阅读功能区包含藏书阅览、特藏书房、视障阅读、大报告厅。美术馆区，主要由展厅、陈列厅、工艺美术展厅、展具储藏、研究室、创作室、画室等空间组成。负一层设有多处采光庭院，庭院同建筑出入口相结合，充分考虑了自然通风的可行性[1]。

美术馆周边设置有下沉广场等公共开敞空间及绿地，引入的景观设计元素。将生态性、经济性、功能性相结合，结合艺术创新的人文精神，打造自然、绿色、现代化的艺术景观。

2 空调系统

本工程空调均选用高效节能设备，空调室外机多为小巧型，节省占地面积，释放更多使用空间，同时可以更好地满足建筑造型的需求。门厅，展区以及创作室等需要设置舒适性空调的房间均设置变频一拖多冷剂直接蒸发式空调系统，根据布局和使用功能，合理分设系统，每台室内机设线控器，已达到各房间均可独立自动控制温度。

空调室外机大部分设置于建筑下沉庭院及采光庭院内，部分设置于地库坡道尽头绿化景观带内。考虑游人安全及景观效果，空调室外机在庭院中的位置为侧边设备平台上，采用全百叶遮挡，百叶形式与建筑下沉庭院相结合，同时充分考虑空调散热，外机散热风机余压110Pa，排风口设置导流风管，避免发生室外机气流短路。

各分区空调依据不同业态分设系统，依据空调负荷计算结果选取。设置舒适性空调的区域均设置新风系统，新风采用全热新风换气机。在夏季供冷、冬季供暖运行时，通过湿热交换的作用，从排风中夏季取冷、冬季取热，并同时调节空气湿度。从而达到既通风换气又充分回收废热、废湿。

库房、藏品储藏室以及密集书库等需要设置工艺空调的区域均设置精密空调系统，依据各藏品的温湿度需求不同，分别设置直膨式恒温恒湿空调机。空调室内机均设置于专用机房内，配置空调自动控制系统，通过对房间的温湿变化的监测，能够迅速地感知环境中的温湿变化，并极快地做出有效反映，保证环境中的温度和湿度。恒温恒湿空调要求温度精度土2℃，湿度精度土5%。精密空调系统设置备用机组或备用控制单元，可靠性高，在结构与控制系统设计和制造以及空调系统组成等方面都相应采取一系列措施[2]。

3 通风系统

通风系统，依据建筑形态因地制宜，采用不同通风方式。过渡季节采用自然通风充分利用自然免费冷热源节能。

本工程大空间内部由挑高中庭上下贯穿，过渡季节高大空间采用置换通风，利用烟囱效应，密度低的热空气向高处流动聚集，通过高窗排出。密度低的室外空气通过低窗补充沉于底部，不断免费提供清新、舒适的室外空气。

图2 顶部排风兼排烟风口

中庭设置有排风兼排烟系统，排风机采用双速风机，共用风口，风口与顶面装修配合，考虑风机启动时噪声要求，排风量满足本建筑换气需求并提供室外空气免费冷热源。其中空调送风口和排风排烟风口分别见图1和图2。

图1 空调送风口

图3 夏季室内空气速度分布图

图4 过渡季室内空气速度分布图

本工程优先采用自然通风设计，充分利用自然通风解决空调季节及过渡季室内余热及污浊空气的排出，结合建筑内部空间构造，采用风环境模拟手段分析考虑。经济有效地实现舒适度需求。

炎热潮湿的室内环境会影响人们的身体健康，尤其是居住在高大空间建筑人员聚集的地方，长期使用空调或机械通风会导致室内品质下降，从而容易导致传染性疾病的感染、流行。自然通风通过不断更新室内外空气，从而保持室内空气新鲜。其既可以降低室内的温度，改善室内热环境，达到人体热舒适，此外还可以去除滞留的污浊空气，为建筑内部营造一个更为健康的活动环境。在不同的通风情况下，人们的热舒适范围是不同的，对于自然通风时，温度不超过28℃，相对湿度不大于80%时，我们会感觉舒适；对于自然通风不良时，则热舒适度要降到26℃以下。这是因为自然风的风速不断变化，人体可以感受到风速的波动，然而机械风比较平稳，人体适应了较低的温度，一旦温度稍有变化，就会感到闷热。所以，人们更喜欢自然风的空间，如果环境可以控制时，人们更愿意适应季节的变化[3]。

4 综合效益

为根据楼层及功能设置若干独立空调系统。便于独立计量，空调系统小保证低负荷时高效运行。高大空间等排风采用变频风机。空调季节满足卫生要求的前提下最大限度节能，过渡季节最大限度的利用室外空气免费冷热源。新风系统采用新风换气机。尽可能利用室内废冷、废热源，最大限度降低能源损耗。新风采用静电除尘，去除PM2.5效率可达95%，在节能的同时保证清新、洁净的新风。排风系统与排烟系统相结合，既保证了风机平时实时检修，高效混合通风，又避免了平时设备闲置浪费。所有设备采用环保节能低噪音型，所有材料应符合环保标准要求。设备作减振、消音处理，所有设备间作吸音处理。通风、空调系统采用直接数字控制系统，实现系统高效与节能运行。

5 暖通设计方案遵循的设计原则

5.1 系统的维护成本

为保证本项目暖通设施的耐久性，需控制维护成本的前提下保证项目质量，在本项目暖通工程建成之后投入使用过程中难免会出现故障问题，比如关于地下室配电所，若在后期投入使用时出现通风不畅等现象，长期使用过程中可能会造成建筑群整体出现断电现象。因此应考虑到系统的维护成本，要求在暖通设备安装设计环节以及安装完成之后留有足够的维护空间。

5.2 设计方案应遵循建筑的用途以及使用要求

本项目作为绿色建筑，其暖通工程设计方案是根据建筑时机选择进行设计的，在进行暖通设计方案时要求应根据该地区季节特点选择合适的设计方案，要求设计方案具有一定的合理性，确保在后期使用时不会出现故障问题。

5.3 考虑整个系统的节能原则

暖通工程建设中往往需要大量的施工材料，为达到节能、环保效果，设计应尽可能考虑就地取材，通过降低运输成本的方式来节约总体成本，该过程中要注意系统节能效果应符合相关要求，在能够满足热工及人员舒适度要求前提下，选择自然通风的方式。在项目建设期间关于节能效果不仅仅是工程建设期间的节能，而且还包括项目在完成建设投入使用期间的节能，因此在暖通方案设计中应考虑整个系统的节能效果。