大空间建筑空调设计概述.docx

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大空间建筑空调设计概述

大空间建筑空调设计概述

摘要：

本文概述了大空间建筑空调系统设计的负荷特性、空调风量和换气次数、空调方式和气流组织及有关问题，并对空调的冷热源和节能问题进行了论述。

关键词：

大空间负荷特性气流组织空调方式节能

前言：

20世纪以来，随着人类生存和进展的需求，各国竞相建造了规模宏大的公共建筑电影院、剧场、体育馆、展览馆、空港航站楼、高层建筑内的中庭等的建筑内的建造愈来愈引发人们的爱好和关注。

为了充分发挥这些建筑的功能，制造优质的环境，暖通空调技术必需也要不断的进步。

传统的大空间建筑体型结构、功能转变较少，工程上已积存了丰硕的体会。

现代的大空间建筑造型独特，尺寸庞大，依托传统的体会难以知足各方面的要求，需要借助运算机的模拟来进行设计预测。

下面对大空间建筑的空调设计做一简要概述。

一、大空间建筑的特点

（1）大空间高度高。

这是形成温度梯度的要紧缘故。

（2）大空间的外墙面积与地板面积之比大（图1）。

这形成了外界界面对室内空间的自然对流阻碍专门大，冬季易在周围造成下降气流。

（3）居留区人均占有空间体积大（图1）。

从卫生角度看是良好的，可采纳较小的换气次数。

（4）多功能的利用要求。

要求空调知足多环境，操纵灵活

二、负荷特性

各类大空间建筑的符合因素所占的比例并非一样。

图2表示了它们之间的不同。

三、空调风量和换气次数

空调风量的确信因素可按：

1.冷热负荷的处置要求；2.室内清洁度的维持；3.换气次数的确保；4.知足法规的要求。

一、二、3三者是通过常规计算可确信，但3项有时缺少实践的体会作依据。

关于常规的电影院、会堂，人均容积比较一致。

通过室内负荷计算及送风温差所得的人均风量是相似的，相应的换气次数一样在4~6次/之间，但关于体型复杂、空间大小不规那么、居留密度偏高的场合，这些指标不必然能套用。

例如关于体育建筑的情形，其换气次数最大为次/，最小为次/。

这是由于：

1.这种建筑体积庞大，赛场内人数少；2.设计对负荷的处置和计算考虑不同，因此有计算确信的换气次数有较大的区别。

但只要采取有效的气流组织，即便换气次数小，亦能知足空调的要求。

四、空调方式、气流组织及有关问题

1．空调方式和气流组织对室内环境和负荷的阻碍。

空调采纳不同的空调形式或气流组织对室内温度的垂直方向的散布有专门大的阻碍（如图3所示）。

另外，空调送回风方式对负荷率也有专门大的阻碍（如图4所示，宫川保之的研究），因此在设计中气流组织与负荷计算是彼此联系的。

2．居留区（工作区）空调和诱导通风的应用。

关于一样的电影院、会场等的空调和气流组织，由于高度有限，一样都采纳全面空调方式，辅以比较常规的气流组织形式。

但高大空间室内温度分层现象超级严峻。

实践证明，能够在不同的场合采纳不同的分层空调方式来实现。

对居留区（工作区）空调的大体原那么是：

（1）供冷时，冷风只送到工作区。

另外利用室外空气或回风以分隔形成上部非空调房间，或用于知足消防排烟之需。

（2）在供暖时，送风温差宜小，且应送到工作区。

有条件时与辐射供暖结合。

采取这些方法后，空调负荷可减少30%~40%。

采纳诱导方式（诱导封口的诱导比和为4~5倍），从而可使上下温度散布均匀。

对大空间空调来讲，最重要的是气流的操纵。

3．大空间送风方式的整体选择。

不同性质的公共建筑和人员停留情形，整体考虑的送风方式有下面的原那么：

对长时刻停留且对舒适要求高的场合，如剧场观众厅、宗教教堂、大教室等不管规模大小都适宜采纳顶棚喷口；对长时刻停留但对舒适要求不太高的场合，如体育馆、室内棒球场、大工厂，适宜采纳顶棚喷口和横向喷口；对短时刻停留的场合，如空港大厅、门厅等，那么不适宜采纳顶棚散流器和向上送风的方式。

4．各类建筑的具体方法。

（1）剧场、音乐厅、会场1.整体来讲，均采纳低速风道全空气方式。

为调剂负荷，也有采纳变风量调剂方式的。

从室内空气散布来看，有稀释型和置换型。

传统的上送下回方式属稀释型，均匀的下送上回方式属置换型。

负荷强度大者建议采纳置换方式。

2.气流组织形式：

上送下回，侧送下回，后部喷口送风，下送上回。

以上发生均用采纳，一样是几种方式综合应用。

3.用合理的系统分区来保证场内温度散布的均匀性。

一样观众厅依照平面和垂直方向可分为3~5个区。

依照厅内存在温度梯度的特性，采纳多台AHU或在系统支路上设调温装置，以操纵送风装置。

4.合理设计舞台空调系统。

可在舞台双侧天桥下安装送风管，向下、向侧台送风。

可在前天桥下设送风管，向下送风，直达演出区，或采纳球形旋转风口从舞台双侧向中央送风。

也可沿幕间设扁高型风管向下送风。

另外，舞台必需设立独立的送回风系统，以便调剂压力。

（2）体育竞赛管及多功能大厅1.知足居留区域空调：

可采纳侧送射流覆盖观众席，相当于局部空调的坐席空调在大型体育馆中也用应用。

从节能动身，关于超大型竞赛场地，在赛场内不必然设空调系统。

关于竞赛场地有严格要求的，可利用赛场周边的看台向场内送风。

2.气流组织手法：

变更送风方向，以知足所需的射流轨迹，适应冬季和夏日的不同要求。

变更送风口的数量和位置，以操纵相应的空调区域。

3.利用可感气流。

从节能和热舒适二者矛盾的统一动身，大型的运动场内可利用增强场内气流速度来知足舒适性的要求，这时夏日可适当提高室内的温度。

3.高速喷流系统。

为避免在大空间形成严峻的温度梯度。

造成热空气在上部的滞留，近几年来多功能大厅、体育馆采纳系统的或单体式诱导喷口专门普遍。

（3）中庭1.封锁式中庭：

中庭内的温度波动较小，一样能处于舒适温度区，即处于零耗能带。

可只考虑排风（夏日）和地面辐射采暖（冬季），不必然设空调系统。

也可在中庭的下部依如实际的负荷设置空调送风系统，用水平送风来隔间上基层空调。

2.开启式中庭：

通常在低层部位用空调送风直接操纵，也有在活动中心直接设置与建筑相和谐的空调送风装置和在各层中庭界面上设送风口的。

由于中庭的体型各不相同，所处地址和气候不同，功能亦有区别，在设计时，应事前进行模型实验和运算机模拟计算。

关于膜构造体育建筑、游泳竞赛馆、人工冰场、空港旅客大厅的空调因其特殊性，有专门的文献介绍，那个地址由于篇幅的限制就不一一论述了。

五、大空间建筑的空调冷热源

常规的冷热源，电力型或热力型（如燃气）的紧缩式制冷机（或热泵）、吸收式制冷机、直燃式冷热水机组都可用于大空间建筑。

从供冷供热的角度动身应该考虑：

当所在地域已有足够规模的区域供冷供热设施时，可利用其装置提供冷热量；在供冷供热的大体方式上应尽可能采纳热泵和蓄冷蓄热技术；在有些场合燃气机热泵也是十分合理的能源方式。

另外能源的复合化—复合能源的应用也是值得注意的偏向。

利用两种能源，如电力和燃气（或油），在必然程度上不仅可实现城市供能中电力与燃气峰谷之间的平稳，而且在能源价钱可选择的场合下，对运行费用能够有调剂作用。

六、大空间建筑节能

80年代的大空间建筑在节能问题上只要着眼于节约能源和对舒适性方面的关切。

进入90年代以后，除以上的考虑外，加倍关注空调建筑物对地球环境的阻碍。

应充分利用自然能（太阳、风、雨、土等），以便最大限度的节约能源和资源，并减低对环境的负荷。

传统的行之有效的利用能源的手腕对大空间建筑物仍然是适用的。

在空调方面减少设计负荷（建筑设计上配合），采纳居留区空调，合理确信送风量和新风量，减低空气和水的输送能耗、利用新风供冷、合理的能源组合、选用高效率的制冷设备和空气结尾装置、蓄冷和低位热源的利用等，都是重要的节能方法。

在有条件的情形下，下面的方式能够采纳：

（1）建筑采纳覆土埋入式将体育馆做成下沉式，即半地下化，周围覆以土层，在隔声、保温、提高建筑物稳固性方面十分有利。

（2）利用自然通风关于没有环境噪声干扰的大空间建筑，最大限度地利用自然通风改善室内环境和节约能量消耗是最为合理的。

现今屋顶可开闭式大型体育馆完全实现了这一要求。

（3）土壤热的利用体育馆占地面积大，利用其地下的土壤作为蓄热材料蓄热十分有利。

例如在进厅地面下埋设盘管，利用夜间由廉价电力制冷（热）水，由盘管将热量蓄在土层，白天掏出供空挪用，同时由于地下蓄热，使地板起辐射供冷（热）的作用。

另外，为了减低新风负荷，将新风流经专用的配管沟道进行预冷或预热，间接利用了土壤的热量（土壤与空气换热）。

七、其他问题

（1）系统划分问题

系统划分原那么：

1.大空间建筑风量庞大，从平面上看，应依照方位、面积，分区组织空调系统，一样中大型体育馆均作分区。

2.在以上的基础上，依照上下温度均匀性的要求，多功能利用的可能性，工作时刻的不同予以划分系统。

3.依照具体情形也可把系统细分化，如此不显现大风道，但水系统较复杂。

（2）空气处置问题

1.国外70年代起空气处置箱中均采纳表面换热器，一样设再热器和加湿器。

2.应重视空气过滤问题。

3.新风与排风之间设全热换热器回收能量：

这是减少冷热装置负荷的重要方法，既减小装置容量，节约初投资，有可降低运行费用。

4.直接依照人员的多少操纵进入系统的新风量

5.关于干热地域，依照气象条件的分析，有些大空间建筑可采纳经直接蒸发或间接蒸发冷却器的全新风空气处置系统。

（3）新风预处置方式

1.新风用深井水冷却后再与回风混合，有专门好的经济性，与空气处置后的井水用作制冷机冷凝器的冷却水，能够改善制冷机的工况，当井水应用受限制时，不可行。

2.依照影剧院潜热负荷大、新风比大、空调制冷除湿负荷大的特点，美国有些地域采纳对新风预除湿处置，然后混合回风再经空气冷却处置。

终止语：

随着社会的进步，人民对生活质量的追求，除物质生活之外，对精神、文化、体育方面的乐趣有了愈来愈高的要求，为这人们期盼着有更多的功能合理的质量上乘的环境舒适的公共活动空间的建设。

关于这些空间的环境设备也要求在健康、舒适、能源有效利用和地球环境爱惜方面有新的制造。

同时作为大空间建筑的功能各国都在朝功能综合化进展，以期社会资源的充分利用，亦有利于该类型建筑的经营，即在经济上得以支撑。

因此暖通空调设备如何适应这种需要（对多功能的灵活运行）也是现代大空间建筑设计、运行和治理等方面值得强调的问题。

【参考文献】

1.范存养著.大空间建筑空调设计及工程实录.中国建筑工业出版社.

2.华东建筑设计院编著.高层公共建筑设计实例.中国建筑工业出版社..．