珠海橫琴市民藝術(shù)中心空調(diào)通風(fēng)設(shè)計(jì)

朱樹園 伍曉峰 陳萍

深圳市建筑設(shè)計(jì)研究總院有限公司

1 工程概況

本項(xiàng)目位于廣東省珠海市橫琴新區(qū)?？偨ㄖ娣e為14 萬m2，其中地下 6 萬m2，地上 8 萬 m2，建筑高度為47.15 m。地下共2 層，地上9 層，主要功能為車庫，檔案庫，圖書閱覽中心，群眾藝術(shù)中心，科技展覽中心，美術(shù)館及配套辦公等。外立面效果圖見圖1。

圖1 項(xiàng)目外立面效果圖

2 室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)及空調(diào)負(fù)荷

主要房間的室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)及空調(diào)負(fù)荷計(jì)算，見表1 和表2，室內(nèi)參數(shù)按規(guī)范[1-2]選取。

表1 室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)

表2 負(fù)荷計(jì)算

3 空調(diào)冷源及空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 冷源

檔案庫、信息機(jī)房選用兩臺(tái)流量250 m3/ h 的超低噪聲不銹鋼橫流方型冷卻塔為恒溫恒濕機(jī)組和精密空調(diào)提供冷源，冷卻塔設(shè)置在九層屋頂，冷卻水供回水溫度為32 ℃/37 ℃。

其他區(qū)域冷源由橫琴2#能源站提供，能源站供回水溫度4/12 ℃。板式換熱機(jī)組設(shè)置在地下一層換熱機(jī)房內(nèi)，采用三大一小四臺(tái)板式換熱機(jī)組，其中小容量板式換熱機(jī)組換熱量1500 kW，二次側(cè)供回水溫度9 ℃/14 ℃，專門為地面空調(diào)器提供冷源（經(jīng)廠家配合選型，在此供回水溫度下，空調(diào)送風(fēng)溫度可達(dá) 17.5 ℃，能有效避免地面結(jié)露）。大容量板式換熱機(jī)組換熱量2700 kW/臺(tái)，二次側(cè)供回水溫度 7 ℃/13 ℃，為其他區(qū)域提供冷源。本項(xiàng)目地處夏熱冬暖地區(qū)不考慮供暖。

3.2 空調(diào)水系統(tǒng)

采用一次泵兩管制變流量系統(tǒng)，其中大容量板式換熱機(jī)組按8 個(gè)功能分區(qū)設(shè)8 路支管，并在換熱機(jī)房分水器各支管上設(shè)計(jì)量裝置。小容量板式換熱機(jī)組單獨(dú)一路支管，并在各功能分區(qū)支管上設(shè)計(jì)量裝置。

4 典型空間空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4.1 檔案庫房

每個(gè)檔案庫房設(shè)置獨(dú)立的水冷（32 ℃/37 ℃）恒溫恒濕空調(diào)機(jī)組，機(jī)組設(shè)置在專用的空調(diào)機(jī)房內(nèi)，機(jī)組全年運(yùn)行，當(dāng)冬季室內(nèi)不滿足設(shè)計(jì)溫度、濕度時(shí)，開啟電輔熱和電極加濕器加濕，控制裝置由廠家自帶，并留有BA 接口。每個(gè)檔案庫房另行預(yù)留除濕機(jī)電源插座，當(dāng)梅雨季節(jié)恒溫恒濕機(jī)組不能滿足除濕要求時(shí)，增設(shè)除濕機(jī)，對(duì)室內(nèi)進(jìn)行除濕。

4.2 圖書閱覽中心

本區(qū)域?yàn)?1～8 層的弧形拱壁漸縮通高空間，有效使用層數(shù)為下部1～4 層，建筑梯形上升。空調(diào)末端形式采用地面空調(diào)器+全空氣處理機(jī)組+局部吊頂式空氣處理機(jī)組。地面空調(diào)器沿拱壁+墻壁設(shè)置，設(shè)在結(jié)構(gòu)局部降板凹槽內(nèi)。全空氣處理機(jī)組采用地面回風(fēng)、西側(cè)入口集成帶球型噴口側(cè)送風(fēng)+局部拱壁球型噴口側(cè)送風(fēng)的空調(diào)送風(fēng)方式。局部區(qū)域設(shè)置小風(fēng)量吊頂式空氣處理機(jī)組，采用側(cè)送下回的空調(diào)方式。排風(fēng)口設(shè)置在8 層天窗側(cè)壁處，平時(shí)排風(fēng)管與排煙風(fēng)管共用?？照{(diào)風(fēng)系統(tǒng)示意圖見圖2。

圖2 圖書閱覽中心空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)示意圖

對(duì)圖書閱覽中心的空調(diào)溫度場(chǎng)和速度場(chǎng)進(jìn)行了CFD 模擬分析，見圖3 和圖4。從圖中可以看出：除東/西兩側(cè)幕墻附近非主要人員活動(dòng)區(qū)溫度偏高外，室內(nèi)溫度維持在24～26 ℃區(qū)間，個(gè)別位置有過冷現(xiàn)象，基本滿足設(shè)計(jì)要求。主要人員活動(dòng)區(qū)室內(nèi)風(fēng)速維持在0.0～0.3 m/s 之間，滿足設(shè)計(jì)要求。

圖3 圖書閱覽中心縱向剖面溫度場(chǎng)

圖4 圖書閱覽中心縱向剖面速度場(chǎng)

4.3 群眾藝術(shù)中心

本區(qū)域?yàn)?～3 層的弧形拱壁漸縮通高空間，可從1 層經(jīng)大臺(tái)階上至 2 層，3 層為連接南北兩側(cè) 10 米寬的連廊?？照{(diào)末端形式采用地面空調(diào)器+全空氣處理機(jī)組+局部吊頂式空氣處理機(jī)組。地面空調(diào)器沿拱壁設(shè)置在結(jié)構(gòu)局部降板凹槽內(nèi)。全空氣處理機(jī)組回風(fēng)設(shè)在西側(cè)首層地面+拱壁（穿孔板）背面封閉空間內(nèi)。全空氣處理機(jī)組送風(fēng)采用東西外墻兩側(cè)集成帶球型噴口側(cè)送風(fēng)+臺(tái)階側(cè)壁側(cè)送風(fēng)+3 層天橋球型噴口側(cè)送風(fēng)及下送風(fēng)+天橋上方天花下送風(fēng)。東側(cè)衛(wèi)生間夾層內(nèi)設(shè)吊頂風(fēng)柜側(cè)送側(cè)回。排風(fēng)口設(shè)在5 層天窗側(cè)壁處，平時(shí)排風(fēng)管與排煙風(fēng)管共用，空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)示意圖具體見圖5。

圖5 群眾藝術(shù)中心空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)示意圖

對(duì)群眾藝術(shù)中心的空調(diào)溫度場(chǎng)和速度場(chǎng)進(jìn)行了CFD 模擬分析，見圖6 和圖7。從圖中可以看出：除東/西兩側(cè)幕墻附近非主要人員活動(dòng)區(qū)溫度略偏高外，室內(nèi)溫度維持在22～26 ℃區(qū)間，基本滿足設(shè)計(jì)要求。室內(nèi)風(fēng)速維持在0.0 m/s～0.3 m/s 區(qū)間，滿足設(shè)計(jì)要求。

圖6 群眾藝術(shù)中心縱向剖面溫度場(chǎng)

圖7 群眾藝術(shù)中心縱向剖面速度場(chǎng)

4.4 科技展覽中心

本區(qū)域?yàn)?1～3 層的弧形拱壁漸縮通高空間，拱壁中部為直通三層屋頂?shù)闹睆綖?4.6 m 的采光孔洞?？照{(diào)末端形式采用地面空調(diào)器+全空氣處理機(jī)組。地面空調(diào)器沿拱壁設(shè)置在結(jié)構(gòu)局部降板凹槽內(nèi)。全空氣處理機(jī)組采用拱壁背面封閉空間上回風(fēng)，首層架空地板上設(shè)條形百葉 +圓孔型送風(fēng)口地面送風(fēng)，排風(fēng)口與回風(fēng)口共用，排風(fēng)機(jī)設(shè)置于三層空調(diào)機(jī)房內(nèi)，空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)示意圖見圖8。并對(duì)科技展覽中心的空調(diào)溫度場(chǎng)和速度場(chǎng)進(jìn)行了CFD 模擬分析，見圖 9 和圖10。從圖中可以看出：除東/西兩側(cè)幕墻附近非主要人員活動(dòng)區(qū)溫度偏高外，室內(nèi)溫度維持在22～26 ℃區(qū)間（由于科技展覽中心后期運(yùn)營時(shí)，室內(nèi)熱源不穩(wěn)定，設(shè)計(jì)時(shí)適當(dāng)放大），滿足設(shè)計(jì)要求。室內(nèi)風(fēng)速維持在 0.0～0.1 m/s 區(qū)間，滿足設(shè)計(jì)要求。

圖8 科技展覽中心局部空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)示意圖

圖9 科技展覽中心縱向剖面溫度場(chǎng)

圖10 科技展覽中心縱向剖面速度場(chǎng)

4.5 美術(shù)館

由于美術(shù)館的等級(jí)較高，對(duì)室內(nèi)凈高有要求，且對(duì)天花上的風(fēng)口數(shù)量限制。本區(qū)域空調(diào)末端形式采用地面空調(diào)器+全空氣處理機(jī)組。地面空調(diào)器沿墻壁設(shè)置在結(jié)構(gòu)局部降板凹槽內(nèi)。全空氣機(jī)組送風(fēng)結(jié)合科技展覽中心的采光孔洞柱體外側(cè)設(shè)置球型噴口側(cè)送風(fēng)，回風(fēng)采用天花上回風(fēng)，并兼顧排風(fēng)，既減少了天花內(nèi)的管線，又減少了天花上的風(fēng)口數(shù)量?？照{(diào)風(fēng)系統(tǒng)示意圖見圖11。

圖11 美術(shù)館局部空調(diào)系統(tǒng)示意圖

4.6 門廳

檔案庫入口門廳對(duì)凈高有較高要求，且對(duì)天花上的風(fēng)口數(shù)量限制。本區(qū)域調(diào)末端形式采用地面空調(diào)器+全空氣處理機(jī)組。地面空調(diào)器沿墻壁設(shè)置在結(jié)構(gòu)局部降板凹槽內(nèi)。全空氣機(jī)組送風(fēng)管與柱子相結(jié)合，采用球型噴口側(cè)送風(fēng)，回風(fēng)采用天花上回風(fēng)，并兼顧排風(fēng)，滿足室內(nèi)效果要求（見圖 12）。

圖12 門廳空調(diào)系統(tǒng)示意圖

5 結(jié)語

由于本工程典型空間的建筑和機(jī)構(gòu)的復(fù)雜性及方案對(duì)效果的嚴(yán)格要求，在設(shè)計(jì)過程中遇到很多難以處理的問題，對(duì)土建、裝飾、機(jī)電各專業(yè)都是一個(gè)極大的挑戰(zhàn)。另外在設(shè)計(jì)過程中重點(diǎn)運(yùn)用了 CFD 模擬技術(shù)，對(duì)室內(nèi)溫度場(chǎng)和速度場(chǎng)進(jìn)行反復(fù)模擬分析，確定室內(nèi)空調(diào)末端方案，確保室內(nèi)溫度，風(fēng)速及氣流組織滿足設(shè)計(jì)要求，并達(dá)到節(jié)能運(yùn)行的目的。