基于某美術(shù)館條件下的暖通設(shè)計思路構(gòu)建

張育瑞

江蘇龍騰工程設(shè)計股份有限公司 江蘇 南京 210000

1 工程案例

某美術(shù)館，總建筑面積約29995.0m2，其中地上建筑面積13387.96m2。建筑分為地上地下2個部分，地上有5層，地下部分2層。地上2～5層為美術(shù)館展廳等，1層與地下一層為市民文化中心，地下二層主要為機動車停車以及設(shè)備機房等空間。功能分區(qū)上看，地下二層為自走式汽車庫及設(shè)備用房，地下一層大部分空間為密集書庫或藏品庫房，首層為文化中心，主要功能有閱讀功能區(qū)、公共文化服務(wù)區(qū)、培訓(xùn)區(qū)、辦公區(qū)等4個部分組成，其中閱讀功能區(qū)包含藏書閱覽、特藏書房、視障閱讀、大報告廳。美術(shù)館區(qū)，主要由展廳、陳列廳、工藝美術(shù)展廳、展具儲藏、研究室、創(chuàng)作室、畫室等空間組成。負(fù)一層設(shè)有多處采光庭院，庭院同建筑出入口相結(jié)合，充分考慮了自然通風(fēng)的可行性[1]。

美術(shù)館周邊設(shè)置有下沉廣場等公共開敞空間及綠地，引入的景觀設(shè)計元素。將生態(tài)性、經(jīng)濟性、功能性相結(jié)合，結(jié)合藝術(shù)創(chuàng)新的人文精神，打造自然、綠色、現(xiàn)代化的藝術(shù)景觀。

2 空調(diào)系統(tǒng)

本工程空調(diào)均選用高效節(jié)能設(shè)備，空調(diào)室外機多為小巧型，節(jié)省占地面積，釋放更多使用空間，同時可以更好地滿足建筑造型的需求。門廳，展區(qū)以及創(chuàng)作室等需要設(shè)置舒適性空調(diào)的房間均設(shè)置變頻一拖多冷劑直接蒸發(fā)式空調(diào)系統(tǒng)，根據(jù)布局和使用功能，合理分設(shè)系統(tǒng)，每臺室內(nèi)機設(shè)線控器，已達(dá)到各房間均可獨立自動控制溫度。

空調(diào)室外機大部分設(shè)置于建筑下沉庭院及采光庭院內(nèi)，部分設(shè)置于地庫坡道盡頭綠化景觀帶內(nèi)?？紤]游人安全及景觀效果，空調(diào)室外機在庭院中的位置為側(cè)邊設(shè)備平臺上，采用全百葉遮擋，百葉形式與建筑下沉庭院相結(jié)合，同時充分考慮空調(diào)散熱，外機散熱風(fēng)機余壓110Pa，排風(fēng)口設(shè)置導(dǎo)流風(fēng)管，避免發(fā)生室外機氣流短路。

各分區(qū)空調(diào)依據(jù)不同業(yè)態(tài)分設(shè)系統(tǒng)，依據(jù)空調(diào)負(fù)荷計算結(jié)果選取。設(shè)置舒適性空調(diào)的區(qū)域均設(shè)置新風(fēng)系統(tǒng)，新風(fēng)采用全熱新風(fēng)換氣機。在夏季供冷、冬季供暖運行時，通過濕熱交換的作用，從排風(fēng)中夏季取冷、冬季取熱，并同時調(diào)節(jié)空氣濕度。從而達(dá)到既通風(fēng)換氣又充分回收廢熱、廢濕。

庫房、藏品儲藏室以及密集書庫等需要設(shè)置工藝空調(diào)的區(qū)域均設(shè)置精密空調(diào)系統(tǒng)，依據(jù)各藏品的溫濕度需求不同，分別設(shè)置直膨式恒溫恒濕空調(diào)機。空調(diào)室內(nèi)機均設(shè)置于專用機房內(nèi)，配置空調(diào)自動控制系統(tǒng)，通過對房間的溫濕變化的監(jiān)測，能夠迅速地感知環(huán)境中的溫濕變化，并極快地做出有效反映，保證環(huán)境中的溫度和濕度。恒溫恒濕空調(diào)要求溫度精度土2℃，濕度精度土5%。精密空調(diào)系統(tǒng)設(shè)置備用機組或備用控制單元，可靠性高，在結(jié)構(gòu)與控制系統(tǒng)設(shè)計和制造以及空調(diào)系統(tǒng)組成等方面都相應(yīng)采取一系列措施[2]。

3 通風(fēng)系統(tǒng)

通風(fēng)系統(tǒng)，依據(jù)建筑形態(tài)因地制宜，采用不同通風(fēng)方式。過渡季節(jié)采用自然通風(fēng)充分利用自然免費冷熱源節(jié)能。

本工程大空間內(nèi)部由挑高中庭上下貫穿，過渡季節(jié)高大空間采用置換通風(fēng)，利用煙囪效應(yīng)，密度低的熱空氣向高處流動聚集，通過高窗排出。密度低的室外空氣通過低窗補充沉于底部，不斷免費提供清新、舒適的室外空氣。

圖2 頂部排風(fēng)兼排煙風(fēng)口

中庭設(shè)置有排風(fēng)兼排煙系統(tǒng)，排風(fēng)機采用雙速風(fēng)機，共用風(fēng)口，風(fēng)口與頂面裝修配合，考慮風(fēng)機啟動時噪聲要求，排風(fēng)量滿足本建筑換氣需求并提供室外空氣免費冷熱源。其中空調(diào)送風(fēng)口和排風(fēng)排煙風(fēng)口分別見圖1和圖2。

圖1 空調(diào)送風(fēng)口

圖3 夏季室內(nèi)空氣速度分布圖

圖4 過渡季室內(nèi)空氣速度分布圖

本工程優(yōu)先采用自然通風(fēng)設(shè)計，充分利用自然通風(fēng)解決空調(diào)季節(jié)及過渡季室內(nèi)余熱及污濁空氣的排出，結(jié)合建筑內(nèi)部空間構(gòu)造，采用風(fēng)環(huán)境模擬手段分析考慮。經(jīng)濟有效地實現(xiàn)舒適度需求。

炎熱潮濕的室內(nèi)環(huán)境會影響人們的身體健康，尤其是居住在高大空間建筑人員聚集的地方，長期使用空調(diào)或機械通風(fēng)會導(dǎo)致室內(nèi)品質(zhì)下降，從而容易導(dǎo)致傳染性疾病的感染、流行。自然通風(fēng)通過不斷更新室內(nèi)外空氣，從而保持室內(nèi)空氣新鮮。其既可以降低室內(nèi)的溫度，改善室內(nèi)熱環(huán)境，達(dá)到人體熱舒適，此外還可以去除滯留的污濁空氣，為建筑內(nèi)部營造一個更為健康的活動環(huán)境。在不同的通風(fēng)情況下，人們的熱舒適范圍是不同的，對于自然通風(fēng)時，溫度不超過28℃，相對濕度不大于80%時，我們會感覺舒適；對于自然通風(fēng)不良時，則熱舒適度要降到26℃以下。這是因為自然風(fēng)的風(fēng)速不斷變化，人體可以感受到風(fēng)速的波動，然而機械風(fēng)比較平穩(wěn)，人體適應(yīng)了較低的溫度，一旦溫度稍有變化，就會感到悶熱。所以，人們更喜歡自然風(fēng)的空間，如果環(huán)境可以控制時，人們更愿意適應(yīng)季節(jié)的變化[3]。

4 綜合效益

為根據(jù)樓層及功能設(shè)置若干獨立空調(diào)系統(tǒng)。便于獨立計量，空調(diào)系統(tǒng)小保證低負(fù)荷時高效運行。高大空間等排風(fēng)采用變頻風(fēng)機?？照{(diào)季節(jié)滿足衛(wèi)生要求的前提下最大限度節(jié)能，過渡季節(jié)最大限度的利用室外空氣免費冷熱源。新風(fēng)系統(tǒng)采用新風(fēng)換氣機。盡可能利用室內(nèi)廢冷、廢熱源，最大限度降低能源損耗。新風(fēng)采用靜電除塵，去除PM2.5效率可達(dá)95%，在節(jié)能的同時保證清新、潔凈的新風(fēng)。排風(fēng)系統(tǒng)與排煙系統(tǒng)相結(jié)合，既保證了風(fēng)機平時實時檢修，高效混合通風(fēng)，又避免了平時設(shè)備閑置浪費。所有設(shè)備采用環(huán)保節(jié)能低噪音型，所有材料應(yīng)符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求。設(shè)備作減振、消音處理，所有設(shè)備間作吸音處理。通風(fēng)、空調(diào)系統(tǒng)采用直接數(shù)字控制系統(tǒng)，實現(xiàn)系統(tǒng)高效與節(jié)能運行。

5 暖通設(shè)計方案遵循的設(shè)計原則

5.1 系統(tǒng)的維護(hù)成本

為保證本項目暖通設(shè)施的耐久性，需控制維護(hù)成本的前提下保證項目質(zhì)量，在本項目暖通工程建成之后投入使用過程中難免會出現(xiàn)故障問題，比如關(guān)于地下室配電所，若在后期投入使用時出現(xiàn)通風(fēng)不暢等現(xiàn)象，長期使用過程中可能會造成建筑群整體出現(xiàn)斷電現(xiàn)象。因此應(yīng)考慮到系統(tǒng)的維護(hù)成本，要求在暖通設(shè)備安裝設(shè)計環(huán)節(jié)以及安裝完成之后留有足夠的維護(hù)空間。

5.2 設(shè)計方案應(yīng)遵循建筑的用途以及使用要求

本項目作為綠色建筑，其暖通工程設(shè)計方案是根據(jù)建筑時機選擇進(jìn)行設(shè)計的，在進(jìn)行暖通設(shè)計方案時要求應(yīng)根據(jù)該地區(qū)季節(jié)特點選擇合適的設(shè)計方案，要求設(shè)計方案具有一定的合理性，確保在后期使用時不會出現(xiàn)故障問題。

5.3 考慮整個系統(tǒng)的節(jié)能原則

暖通工程建設(shè)中往往需要大量的施工材料，為達(dá)到節(jié)能、環(huán)保效果，設(shè)計應(yīng)盡可能考慮就地取材，通過降低運輸成本的方式來節(jié)約總體成本，該過程中要注意系統(tǒng)節(jié)能效果應(yīng)符合相關(guān)要求，在能夠滿足熱工及人員舒適度要求前提下，選擇自然通風(fēng)的方式。在項目建設(shè)期間關(guān)于節(jié)能效果不僅僅是工程建設(shè)期間的節(jié)能，而且還包括項目在完成建設(shè)投入使用期間的節(jié)能，因此在暖通方案設(shè)計中應(yīng)考慮整個系統(tǒng)的節(jié)能效果。

5.4 符合節(jié)能減排效果

在建筑行業(yè)發(fā)展過程中，本項目美術(shù)館的建設(shè)規(guī)模增大，一定程度上也增加了能源效果，其雖然增加了人們的舒適度，但不符合節(jié)能減排理念。為此針對這一問題，本項目在實際暖通設(shè)計環(huán)節(jié)應(yīng)科學(xué)采取相關(guān)節(jié)能措施，針對項目特點，選擇合適的暖通設(shè)備，盡可能最近降低空調(diào)運行過程中所產(chǎn)生的能源消耗，提高節(jié)能優(yōu)勢。

6 結(jié)束語

暖通工程在整個美術(shù)館建設(shè)設(shè)計中作為非常重要的部分，其能耗費非常大，因此在進(jìn)行暖通設(shè)計時應(yīng)注意降低施工過程中的能耗。設(shè)計及設(shè)備選擇過程中也要以求得在最大的范圍內(nèi)節(jié)約能源、地理資源、水資源以及材料資源，達(dá)到對于環(huán)境的保護(hù)同時降低污染，進(jìn)而形成了對本項目的綠色建設(shè)技術(shù)的方案菜單，選擇最優(yōu)化方案。