援外大型劇場(chǎng)暖通空調(diào)設(shè)計(jì)

李猛

（中國(guó)鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司 天津 300000）

1 項(xiàng)目概況

該劇場(chǎng)是我國(guó)對(duì)外援建的重點(diǎn)項(xiàng)目，是以文藝演出為主的標(biāo)志性、示范性重要建筑?？偨ㄖ娣e約1.5萬(wàn)m2，地下一層，地上兩層，局部三層，建筑高度26.8m。主會(huì)堂設(shè)有1500座位，并設(shè)有舞臺(tái)和現(xiàn)代化設(shè)備，用于組織會(huì)議，電影，文藝表演等。

中部為A區(qū)，為劇院部分。以文藝演出為主，包括舞臺(tái)、后臺(tái)、1500座觀眾廳（池座1005，樓座495）、前廳展覽及相關(guān)附屬用房。西側(cè)B區(qū)功能包括多功能廳、會(huì)議室、休息及辦公、附屬用房等。東側(cè)C區(qū)功能有貴賓室、茶室、中醫(yī)理療室、活動(dòng)室、圖書(shū)室、附屬用房等。地下一層有配電室、柴油發(fā)電機(jī)房、空調(diào)機(jī)房、制冷機(jī)房、水泵房、舞臺(tái)地下臺(tái)倉(cāng)部分等（效果圖見(jiàn)圖1）。

圖1 劇場(chǎng)效果圖

2 冷熱源系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本工程夏季空調(diào)設(shè)計(jì)冷負(fù)荷為2015kW，建筑面積冷負(fù)荷指標(biāo)為144W/m2。項(xiàng)目地處熱帶地區(qū)，無(wú)冬季供暖需求。

設(shè)置集中供冷系統(tǒng)，為變流量一級(jí)泵空調(diào)冷水系統(tǒng)。設(shè)計(jì)采用2臺(tái)制冷量為1042kW水冷螺桿式冷水機(jī)組，設(shè)置于地下一層制冷機(jī)房?jī)?nèi)。冷凍水供回水溫度為7/12℃，循環(huán)水量為380m3/h；冷卻水供回水溫度為32/37℃，循環(huán)水量為460m3/h。設(shè)計(jì)選用2臺(tái)冷卻能力為350m3/h的超低噪聲角型開(kāi)式橫流式冷卻塔，置于本劇場(chǎng)的側(cè)臺(tái)屋面上。采用智能定壓補(bǔ)水機(jī)組對(duì)空調(diào)冷水系統(tǒng)進(jìn)行定壓，補(bǔ)水點(diǎn)設(shè)在循環(huán)水泵的吸入口處；組合空氣處理機(jī)及風(fēng)機(jī)盤(pán)管系統(tǒng)均采用兩管制。冷源側(cè)為定流量運(yùn)行，總供回水管之間設(shè)置理想特性為直線型的常閉壓差控制旁通閥；負(fù)荷側(cè)為變流量運(yùn)行，組合式空調(diào)器入口設(shè)電動(dòng)兩通調(diào)節(jié)閥，風(fēng)機(jī)盤(pán)管設(shè)置電動(dòng)兩通開(kāi)關(guān)閥。冷凍水系統(tǒng)各層回水分支干管上設(shè)置靜態(tài)平衡閥及自力式壓差控制閥。靜態(tài)平衡閥在系統(tǒng)初調(diào)節(jié)階段進(jìn)行設(shè)置，實(shí)現(xiàn)各支路靜態(tài)平衡；自力式壓差控制閥于系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)保障各支路的資用壓差，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)水力平衡。

冷水機(jī)組及冷卻塔的回水管上加設(shè)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，兩臺(tái)冷水機(jī)組夏季可以同時(shí)運(yùn)行；過(guò)渡季根據(jù)室外氣溫及室內(nèi)熱負(fù)荷，當(dāng)單臺(tái)冷水機(jī)組負(fù)荷加載率低于40%時(shí)，關(guān)閉相應(yīng)的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，只需開(kāi)啟1臺(tái)冷水機(jī)組、冷卻塔及對(duì)應(yīng)的冷凍水泵、冷卻水泵。

3 空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目功能及分區(qū)較復(fù)雜，采用了多種空調(diào)系統(tǒng)形式。

（1）觀眾廳、舞臺(tái)、展廳采用全空氣空調(diào)系統(tǒng)。觀眾廳采用頂棚上送風(fēng)下回風(fēng)的氣流組織方式。其中，前區(qū)層高較高，采用旋流風(fēng)口頂送風(fēng)，風(fēng)口結(jié)合裝修設(shè)置在弧形吊頂上；樓座區(qū)一、二層均設(shè)置方形散流器，頂送風(fēng)。送風(fēng)氣流組織良好，觀眾區(qū)溫度分布也比較均勻。同時(shí)可以簡(jiǎn)化回風(fēng)口和回風(fēng)管道的布置。

舞臺(tái)采用側(cè)送風(fēng)下回風(fēng)的氣流組織方式，采用球形噴口從舞臺(tái)兩側(cè)向舞臺(tái)中央送風(fēng)。

展廳、主會(huì)堂大廳等大空間采用上送下回及側(cè)送下回相結(jié)合的氣流組織方式，上送風(fēng)口采用散流器，設(shè)于頂棚上，側(cè)送風(fēng)口采用手動(dòng)式條形噴口，回風(fēng)口采用單層百葉風(fēng)口，設(shè)于側(cè)墻回風(fēng)井上。

（2）舞臺(tái)后臺(tái)的化妝室、服裝間及日常辦公會(huì)議區(qū)的會(huì)議室、學(xué)習(xí)室、辦公室、休息廳、茶室、中醫(yī)按摩室及貴賓室均采用風(fēng)機(jī)盤(pán)管加新風(fēng)系統(tǒng)。

（3）消防控制室采用分體空調(diào)。

（4）舞臺(tái)機(jī)械控制柜室，音響信息交換機(jī)房、字幕及燈光信號(hào)機(jī)房等房間按工藝要求根據(jù)發(fā)熱量配置多聯(lián)機(jī)空調(diào)。

4 項(xiàng)目特點(diǎn)及節(jié)能設(shè)計(jì)

該項(xiàng)目建設(shè)地點(diǎn)屬于熱帶季風(fēng)氣候，夏季氣溫高，空氣濕度較大?？照{(diào)計(jì)算干球溫度為38℃，夏季空調(diào)計(jì)算濕球溫度為28.5℃，最熱月平均相對(duì)濕度為85%，這使該建筑的新風(fēng)熱、濕負(fù)荷很大。為了降低新風(fēng)系統(tǒng)的熱、濕負(fù)荷，全空氣系統(tǒng)的組合式空調(diào)器采用了轉(zhuǎn)輪式全熱交換空調(diào)機(jī)組，機(jī)組內(nèi)設(shè)有轉(zhuǎn)輪熱回收器。其內(nèi)部是一個(gè)以恒速轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)輪，表面為具有吸濕性能的鋁箔材料制成，裝配在一個(gè)使氣流逆向而不互相干擾通過(guò)的箱體內(nèi)，由傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)皮帶驅(qū)動(dòng)。轉(zhuǎn)輪作為蓄熱芯體，新風(fēng)通過(guò)轉(zhuǎn)輪的一個(gè)半圓，而同時(shí)排風(fēng)通過(guò)轉(zhuǎn)輪的另一半圓，新風(fēng)和排風(fēng)以相反的方向交替流過(guò)轉(zhuǎn)輪。新、排風(fēng)間存在著溫度差和濕度差，轉(zhuǎn)輪不斷地在高溫高濕側(cè)吸收熱量和水分，并在低溫低濕側(cè)釋放，從而進(jìn)行全熱交換。

采用全熱交換機(jī)組，充分回收了排風(fēng)攜帶的冷量，使新風(fēng)降溫降濕，達(dá)到節(jié)能的目的（機(jī)組圖見(jiàn)圖2）。

圖2 全熱交換空調(diào)機(jī)組詳圖

以觀眾廳的全空氣空調(diào)系統(tǒng)為例。該機(jī)組送風(fēng)量為50000m3/h，最小新風(fēng)量為19000m3/h。

式中，η為轉(zhuǎn)輪全熱效率，該設(shè)備廠家提供為75%；

Qi為實(shí)際交換的熱量（kW）；

Qimax為最大可能交換的熱量（kW）；

i1、i2為新風(fēng)進(jìn)、出轉(zhuǎn)輪的焓（kJ/kg），按照觀眾廳設(shè)計(jì)溫度26℃，相對(duì)濕度 60%，經(jīng)計(jì)算，i1為 92.1（kJ/kg）；

i3為排風(fēng)進(jìn)入轉(zhuǎn)輪的焓（kJ/kg），按照室外空調(diào)干球溫度38℃，濕球溫度 28.5℃，經(jīng)計(jì)算，i3為 58.6（kJ/kg）；

GX=GP=Gmax。

經(jīng)計(jì)算，i2即新風(fēng)出轉(zhuǎn)輪的焓為67（kJ/kg）。

則新風(fēng)換熱量Q=GX（i2-i2）=19000×1.2×（92.1-67）/3600=159（kW）。

按照該劇場(chǎng)一天中演出4h計(jì)算，在觀眾廳以最小新風(fēng)量運(yùn)行時(shí)，每天可以節(jié)約用電量636度，節(jié)能效果明顯。

該項(xiàng)目運(yùn)行節(jié)能效果顯著，表明了在傳統(tǒng)項(xiàng)目中，通過(guò)精細(xì)計(jì)算、優(yōu)化設(shè)計(jì)，并結(jié)合項(xiàng)目自身特點(diǎn)，合理配置節(jié)能設(shè)備與節(jié)能運(yùn)行策略，可以起到良好的節(jié)能效果。