西北地區(qū)體育館空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的探討

雷 慧（西北民族大學(xué)體育學(xué)院，甘肅 蘭州730124）

1 前言

隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速發(fā)展，國力的不斷增強(qiáng)，我國體育事業(yè)也得到了發(fā)展。近年來隨著全民運(yùn)動(dòng)的開展，人們對健康向上的高素質(zhì)的生活有了更迫切的追求，各類體育場館的建設(shè)投入不斷加大。特別是近年來高校新校區(qū)的建設(shè)，體育館建設(shè)成為重要領(lǐng)域。體育館具有綜合性和抗干擾性等室外體育場地?zé)o法比擬的優(yōu)勢，體育館的抗干擾性主要表現(xiàn)在其是室內(nèi)場地, 受外界自然環(huán)境的影響較小，可以保證體育教學(xué)、課余訓(xùn)練和競賽以及群體活動(dòng)的正常進(jìn)行[1]。體育館是人員聚集，活動(dòng)量比較大的公共場所，所以，體育館的舒適性、衛(wèi)生性是不容忽視的一個(gè)問題。體育場館的空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)是保證使用過程中舒適性、衛(wèi)生性、經(jīng)濟(jì)性的重要設(shè)施，怎樣使體育場館既要滿足舒適性、衛(wèi)生性的要求，又要運(yùn)行成本低，需要不斷的探索。

2 現(xiàn)狀

西北地區(qū)大部分屬于寒冷和嚴(yán)寒地區(qū)，主要以考慮冬季供熱和夏季通風(fēng)換氣為主。在以前，體育館只有通風(fēng)系統(tǒng)和供暖系統(tǒng)，是很少有空調(diào)系統(tǒng)的。近年來隨著國家整體經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，經(jīng)濟(jì)總量的提升，人民生活水平的提高，加之全球氣候變暖，場館建設(shè)的各種設(shè)施和配置有了很大的提升。目前，在西北地區(qū)，體育場館在溫度控制方面有了調(diào)控措施，夏季采用空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)（制冷機(jī)組制冷），冬季采用暖氣加熱系統(tǒng)。

在空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)方面，較小的體育館送風(fēng)方式大多為為單排噴口四周側(cè)送式，冷風(fēng)由布置在四周的冷風(fēng)管吹出，吹出過程中帶動(dòng)空氣流動(dòng)，并產(chǎn)生冷熱空氣的熱交換，同時(shí)冷熱空氣的交換也能產(chǎn)生一定空氣的流動(dòng)，形成一定的氣流組織形式，以滿足館內(nèi)夏季降溫的目的。許多籃球排球館、乒乓球羽毛球館、體操武術(shù)館都是以這種形式調(diào)節(jié)溫度。

體育館的特點(diǎn)是進(jìn)深大，空間大，體積大。由于場館進(jìn)深大，四周送分的方式，容易造成館內(nèi)四周到中心有較大的溫度、風(fēng)速、清潔度的梯度，即越靠近場館中心位置，舒適度越差，室內(nèi)空氣品質(zhì)越差。究其原因，側(cè)送式風(fēng)口距離場館中心太遠(yuǎn)，風(fēng)速也不能很大，氣體的流動(dòng)不能到達(dá)場館中心，因此形成比較大的溫度梯度，而且不能有效的把污濁空氣排出。

體育館進(jìn)深大，空間大，體積大的特點(diǎn)，使得場館空調(diào)的裝機(jī)容量是很大的?？照{(diào)設(shè)施的投入也是很大的。近年來為了追求外形美觀獨(dú)特，增強(qiáng)自然采光，大面積采用透光玻璃幕墻和透光穹頂，使得圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱量大，保溫效果差。這就使得夏季空調(diào)負(fù)荷大。為了節(jié)約運(yùn)行成本，夏季空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)多數(shù)情況下不開或少開，結(jié)果使得空氣質(zhì)量和環(huán)境舒適度難以滿足需要，學(xué)生長期在這種條件下運(yùn)動(dòng)會(huì)造成缺氧甚至中暑等危險(xiǎn)。

西北地區(qū)空氣干燥，場館設(shè)計(jì)上也沒有加濕考慮，高校的生源來自五湖四海，南方地區(qū)的學(xué)生平時(shí)生活都特別不適應(yīng)西北的干燥，而在干燥的環(huán)境下進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，身體更是不適。運(yùn)動(dòng)者的心情和積極性會(huì)受到很大的影響。

綜上所述，目前體育館在空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)方面需要改進(jìn)的問題主要包括這幾個(gè)方面：第一，氣流組織形式的改進(jìn)，保證館內(nèi)環(huán)境的舒適性和衛(wèi)生性；第二，改變制冷機(jī)組制冷方式，減少裝機(jī)容量，節(jié)約電耗，降低能耗；第三，合理的設(shè)置空氣加濕功能，使得場館的小環(huán)境更適合運(yùn)動(dòng)者的健康需求。

3 解決方案

基于對目前體育館的空調(diào)通風(fēng)的調(diào)查，結(jié)合近年來建筑用熱用風(fēng)的新技術(shù)的發(fā)展，由以下方式對體育館空調(diào)通風(fēng)來進(jìn)行改進(jìn)：

第一，體育館進(jìn)深大，空間大，體積大，四周送風(fēng)送暖方式不容易送達(dá)場館的中部。近年來西北地區(qū)居住建筑在采暖方式上大面積采用地板加熱，這種方式的優(yōu)點(diǎn)在于室內(nèi)地表溫度均勻；高效節(jié)能，舒適的范圍集中在人體受益的高度內(nèi)，傳送過程中熱量損失小。參照地板加熱形式，可對體育館的送風(fēng)方式進(jìn)行改進(jìn)，即采用地板送風(fēng)，將原來的側(cè)送式改為上吹式，即垂直屋頂向場館送風(fēng)，以形成由下而上的氣流組織形式。即設(shè)想在地板下預(yù)埋送風(fēng)管道，送風(fēng)管道由主管道和支管道組成，在主管道上間隔一定距離安裝支管道，在支管道上設(shè)置控制閥門，并在支管道上間隔一定距離安裝出風(fēng)口，出風(fēng)口上的地板設(shè)計(jì)成篦子地板，不影響運(yùn)動(dòng)。具體送風(fēng)過程是：先把新風(fēng)送至送風(fēng)主管道，再經(jīng)各支管把新風(fēng)送至出風(fēng)口，最后由出風(fēng)口把新風(fēng)送至室內(nèi)。

與側(cè)送式的送風(fēng)方式相比采用上吹式送風(fēng)方式具有的優(yōu)點(diǎn)很明顯，首先，通過布置合理的上吹式送風(fēng)口，并控制合理的送風(fēng)風(fēng)速，向上吹動(dòng)大空間體育館底部污濁的空氣，使底部空氣具有向上流動(dòng)的合理氣流組織形式，迫使污濁空氣上升，并在距地面一定高度排出室外，使人處于相對清潔的環(huán)境中，從而滿足清潔度和舒適度的要求，這與側(cè)送式相比避免了單純的在底部活動(dòng)區(qū)使新鮮空氣和污濁空氣相混合的送風(fēng)方式，不僅形成合理的氣流組織形式，而且需要較小的新風(fēng)量。其次，氣流組織平面分布，能夠保證室內(nèi)各個(gè)位置溫度均勻，氣流穩(wěn)定。再次，通過控制支管道閥門，能控制館內(nèi)不同區(qū)域有風(fēng)無風(fēng)，風(fēng)大風(fēng)小，冷空氣均勻進(jìn)入館內(nèi)空間，降溫速度快，便于控制。

第二，《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50189-2005）第5.3.24條規(guī)定，“在滿足使用要求的前提下，對于夏季空氣調(diào)節(jié)室外計(jì)算濕球溫度較低、溫度的日差較大的地區(qū)，空氣的冷卻過程，宜采用直接蒸發(fā)冷卻、間接蒸發(fā)冷卻或直接蒸發(fā)冷卻與間接蒸發(fā)冷卻相結(jié)合的二級或三級冷卻方式”。蒸發(fā)冷卻空調(diào)技術(shù)是利用自然環(huán)境中的干球溫度與露點(diǎn)溫度差，通過水與空氣之間的熱濕交換來獲得冷量的一種環(huán)保高效而且經(jīng)濟(jì)的冷卻方式[2]。西北大部分地區(qū)滿足這個(gè)條件。因此，可以將目前大部分使用的空調(diào)制冷系統(tǒng)改為蒸發(fā)冷卻制冷方式，即通過設(shè)置帶噴淋水的蒸發(fā)冷卻裝置，使空氣通過該裝置時(shí)與噴淋霧化的水接觸換熱，降低進(jìn)入室內(nèi)的空氣溫度，以達(dá)到夏季降低室內(nèi)溫度的目的。噴淋水通過冷卻塔冷卻后循環(huán)利用。

與空調(diào)制冷系統(tǒng)相比，蒸發(fā)冷卻有如下特點(diǎn)：（1）較低的冷卻設(shè)備成本；（2）較小的裝機(jī)容量，能大幅度降低用電量；（3）減少溫室氣體和CFCs的排放量[2]。

第三，使用蒸發(fā)冷卻技術(shù)，由于進(jìn)風(fēng)直接與霧化水接觸換熱，在換熱過程中會(huì)對空氣有濕潤和洗滌作用，所以，進(jìn)入館內(nèi)的空氣就既清潔又有加濕作用，對體育館通風(fēng)來說這是一個(gè)更突出的優(yōu)點(diǎn)，解決了西北地區(qū)氣候干燥和空氣含塵的問題，更能保證人們的運(yùn)動(dòng)健康。

4 結(jié)語

1）采用地板送風(fēng)，使體育館內(nèi)氣流組織形式更合理，提高館內(nèi)空氣的均勻性和穩(wěn)定性，提高館內(nèi)的空氣舒適度和衛(wèi)生性；

2）采用地板送風(fēng)，新鮮空氣均勻進(jìn)入館內(nèi)各個(gè)位置，降溫速度快，所需新風(fēng)量少；

3）采用蒸發(fā)冷卻方式，投資少，裝機(jī)容量小，節(jié)約用電，節(jié)能降耗；

4）采用蒸發(fā)冷卻方式，進(jìn)風(fēng)直接與噴淋水接觸，可以濕潤、洗滌進(jìn)風(fēng)，給場館提供濕潤清潔的新鮮空氣。

[1]宋亮.對普通高校綜合體育館建設(shè)的必要性分析.〔J〕.牡丹江教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2008年第二期：113 120

[2]李建霞.蘭州地區(qū)蒸發(fā)冷卻技術(shù)在辦公建筑中的應(yīng)用分析.〔J〕.制冷，2010年第4期：82-84