淺談暖通設計與文體類建筑構造的融合

陳世玉

華東建筑設計研究院有限公司

0 引言

文體類建筑作為城市公共文化活動的重要場所，具有人員密集、使用功能復雜的特點。文化類建筑包含展覽館、音樂廳等，展覽館通常為高大通透空間，注重觀眾的視覺觀感，展陳及建筑均致力于對空間中的元素進行組織和規(guī)劃[1]。體育場作為體育類建筑形式之一，具有巨大的體量，其形態(tài)是其周邊城市公共空間視覺環(huán)境的重要組成部分和影響因素[2]。

文體類建筑的上述特征要求暖通設計應熟悉建筑構造，并與建筑專業(yè)密切配合，實現(xiàn)空氣調(diào)節(jié)和消防安全的同時，兼顧建筑形式的表現(xiàn)性。本文通過展示互動中心和體育場項目介紹兩種建筑形式下暖通設計與建筑構造的融合方式。

1 展示互動中心

本展示互動中心項目建筑造型采用鋁結構曲面設計，外形的弧度隨層高變化，見圖1。單體主要功能有展廳、陳列室等。外墻窗戶及百葉形成鉆石圖案，與北側地面水體景觀交相輝映。

圖1 展示互動中心北側效果圖

1.1 外墻百葉與圍護結構造型

展示互動中心二層高度以上區(qū)域的外墻弧線角度傾斜向上，若設置新風或排風百葉，易造成雨水從百葉口落入風管，引發(fā)機器故障。因此本建筑新風百葉及排風百葉大多設置在一層高度范圍內(nèi)，僅有一處新風百葉設置于二層高度范圍內(nèi)。為避免雨水通過二層百葉落入風管，設計時利用建筑內(nèi)部無功能空間作為擴大風井，風管從管井東西兩側接出，與百葉間接連接，同時在擴大風井內(nèi)設置排水口排出雨水，保證進風管路安全。

展示互動中心外圍護結構弧長約200 m，在較短的弧長范圍內(nèi)布置整個空調(diào)系統(tǒng)及機械防排煙系統(tǒng)的取風和排風百葉，應綜合考慮建筑圍護結構造型及機房位置，并與外窗造型相適應，保持鉆石點綴的效果?？照{(diào)系統(tǒng)根據(jù)建筑左右對稱的特點分為兩組，機械加壓送風進風口和排煙出風口兩者最小水平距離滿足不小于20 m 的要求。一層外墻百葉設置情況如圖2 所示，東西兩側新風百葉為空調(diào)系統(tǒng)及正壓送風系統(tǒng)兼用，北側排風百葉為空調(diào)系統(tǒng)及排煙系統(tǒng)兼用，東南側設置排煙百葉。其余兩處空調(diào)新風及排風百葉按照水平距離不小于10 m 的要求，設置在以上四組百葉的間隔范圍內(nèi)。

圖2 一層外墻百葉平面圖

1.2 管道井與建筑構造

展示互動中心地上部分內(nèi)部展區(qū)與外部展區(qū)的空調(diào)系統(tǒng)相互獨立，地上一層展示互動主體區(qū)按照展示流線及展廳美觀要求不設置空調(diào)機房。為方便管理，整個展區(qū)空調(diào)機房集中設置于地下一層，位于內(nèi)部展區(qū)的正下方?？照{(diào)機房離外墻較遠，為了將新風引入空調(diào)機房，地下一層設置土建新風管井，但新風路徑被一部封閉樓梯間隔斷，設計中發(fā)現(xiàn)可以利用樓梯間轉(zhuǎn)換平臺下部的建筑空腔，將風井與樓梯間下部空腔結合，保證了東西側新風井道的暢通，見圖3、圖4。值得注意的是，此時風道截面積在樓梯間轉(zhuǎn)換平臺處最小，設計中應校核此處的最大風速滿足設計要求。

圖3 新風管井和空調(diào)管井平面圖

圖4 樓梯間處新風管井和空調(diào)管井剖面圖

外部展區(qū)南側空調(diào)路徑與新風路徑一致，其空調(diào)管井并列設置于新風管井南側，回風管和送風管呈上下疊放，如圖3、圖4 所示。內(nèi)部展區(qū)隔墻外圍形成1 m寬的送風空腔，外部展區(qū)北側空調(diào)風管布置在空腔內(nèi)，送風噴口緊貼空腔側壁布置，結合建筑構造隱藏風管，大廳高大通透，保證了視覺觀感，見圖2。

2 體育場

本體育場項目建筑設定規(guī)模為1.5 萬座位，主要舉辦地區(qū)性和全國單項比賽，如圖5 所示。

圖5 體育場效果圖

主要座位布置在西側主看臺區(qū)，主看臺上部為膜結構頂蓋，東側、北側及南側上部均設置少量座位。由于看臺階梯型的特點，東西南北四處看臺內(nèi)部的功能性房間及走道的層高較低。

2.1 排煙百葉（自然排煙窗）與建筑構造

體育場西側看臺主體內(nèi)大部分房間及走道處于內(nèi)區(qū)，需采用機械排煙方式。但看臺上部為膜結構頂蓋，機械排煙的煙氣不能高空排放，同時體育場內(nèi)部交通流線復雜，包括觀眾流線、運動員流線、競賽管理流線、新聞媒體流線等，因此看臺主體內(nèi)排煙路線的確定應分析建筑構造及人員流線，防止排煙口設置影響人員疏散。最終確定西側看臺排煙風管貼于二層觀眾入場大平臺下部伸出體育場主體外，設置排煙百葉，將煙氣排至室外，避免了煙氣對一層和二層人員疏散的影響，排煙管道與大平臺結合隱藏了排煙管路，也有利于體育場視覺美觀性。

北側看臺下部檢錄大廳排煙百葉設置在上部有膜結構頂蓋的區(qū)域之外，煙氣直接排至室外，避免煙氣停留在膜結構頂蓋內(nèi)，提高了疏散安全性，也保證了膜結構頂蓋的完整性。

圖6 東側看臺剖面圖

東側看臺下部主要為器材倉庫及商業(yè)，走道長度約150 m，受階梯型看臺限制，一層庫房及走道梁下凈高僅2.6 m，若采用機械排煙方式將會約束走道凈高。設計中通過設置擋煙垂壁將走道分為三個防煙分區(qū)，每個防煙分區(qū)兩端減少部分庫房，設置室外開放物品暫存區(qū)，并于暫存區(qū)上部設計滿足規(guī)范要求的自然排煙窗。將排煙設計與建筑功能結合，簡化了排煙系統(tǒng)，走道吊頂內(nèi)僅有電氣橋架及給排水管道，提高了走道凈高，見圖6。南側看臺下部主要為顯示屏控制室，擴聲控制室等設備用房，走道長度約75 m，排煙做法與東側看臺走道相同。

2.2 管道井與建筑構造

體育場地下一層主要功能為地下車庫、訓練用房、設備用房等，其中訓練用房處于西側看臺主體下方。由于看臺主體內(nèi)平面功能為小房間格局，為減少訓練用房空調(diào)及防排煙管井對主體平面功能的影響，風管采用跨防火分區(qū)形式進入西側地下車庫，結合地面綠化景觀設置出地面管井。訓練用房空調(diào)新風利用體育場主看臺區(qū)多處地下室采光井取風，就近從采光井側面引入新風，縮短風道長度，減少地下室管路交叉。

2.3 室外機布置與建筑構造

體育場采用多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)，室外機設置需考慮機組安裝空間及散熱空間，同時應盡量減少對建筑美觀性的影響。西側主看臺區(qū)域階梯座位有兩層，二層階梯座位下方約有5 m 高的空間，可用于擺放空調(diào)室外機。北側、南側看臺室外機設置于綠化區(qū)域。東側看臺空調(diào)面積較小，室外機落地設置。在保證空調(diào)運行效果的前提下，室外機采用格柵或綠植遮擋，保持與周邊環(huán)境的協(xié)調(diào)性。

3 分析和總結

1）暖通設計與建筑構造密切相關，文體類特殊的建筑形式賦予了暖通設計的獨特性，空調(diào)及防排煙系統(tǒng)設計可以充分地與建筑構造進行融合，有效地兼顧功能性和美觀性。

2）展示館一般要求頂部通透，視野范圍內(nèi)無風管，外墻百葉適應外立面造型效果。暖通設計可采用土建風道形式，結合建筑構造設計空調(diào)空腔，充分利用建筑無功能空間。

3）體育場空間結構及人員流線較為復雜，應結合體育場功能設計防排煙設施。充分利用此類項目特有的采光井、臺階下側空間等布置空調(diào)風管及空調(diào)室外機，優(yōu)化管井設置，減少室外機明露。

4）文體類建筑眾多，除本文所列舉項目外，劇院項目可利用座位下部空腔作為靜壓箱并設置座椅送風柱或回風口[3]，體育館項目可將空調(diào)機房布置在看臺下部空腔內(nèi)。建筑風格迥異，暖通設計與建筑構造融合方式也不盡相同，設計過程中應融會貫通。