大空间建筑空调设计之浅见

【摘要】：随着大空间建筑的发展，其中很多大空间建筑内的空气需要保持一定的温度湿度、清洁度，许多大空间建筑内需要设置较为完善的通风、空调设备。大空间建筑的发展，大大促进了建筑技术的发展，同进也为采暖、通风空调系统的设计提出了新的课题。

【关键词】：大空间；暖通空调设计；大空间建筑特征

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

我国大空间建筑的暖通空调起步较晚，同国外还有一些明显的差距。随着我国经济的不断发展，高大空间的建筑不断增加，这就使得大空间空调的设计范围日趋扩大，因此，探讨大空间建筑的暖通空调设计方法具有一定的现实意义。

1大空间建筑的特征

1.1空间尺度的特征

①大空间的特征之一是高度高。普通体育馆、音乐厅、剧场高度为10—20m之间；室内棒球场为30—50m；高层建筑的中庭高度达100m以上。这是形成温度梯度的主要原因。②大空间的外墙面积与地板面积之比较大；办公楼建筑标准层为0.2～0.3m2／m2,而大空间可能为1 m2／m2，这就形成了外界界面对室内空间的自然对流影响较大，冬季易在四周造成下降冷气流。

1.2居留区的特征

由于大空间建筑高度大，室内体积亦远较正常建筑为大，大型剧场体积可能为I一2万m3，中型体育场可能为5—8万m3，大型体育场可能为十几万到数十万m3，。而其室内人员比较密集，每m2约1——2人（除体育馆中心比赛场地)，因而人均体积(气积注)显然就不相同(体育馆>10 m3／人，剧场7～8 m3/人)，当然不同于办公楼的标准层(人员密度为0．1～02人／m2)。人均体积大，从卫生角度看是好的，可采用较小的换气次数。

1.3使用特征

现今大空间建筑，除古典音乐厅、大剧院、会堂等只具备有限的功能外，都有多功能要求，如体育运动、杂技、音乐会、展示会，因而要设置临时舞台、活动座椅等装备。不仅对空调带来多种环境要求，而且由于这些装备的存在也影响空调系统的设置。此外对空调系统的控制要求有相当的灵活性。这就使得应对空调系统负荷的分配以及冷热源的配置都作相应的考虑。

2.大空间建筑暖通空调系统的特点

2.1是高大空间建筑防火难度大，对采暖、通风和空调系统的要求更高。例如，大空间建筑往往需要在主体建筑或裙房内布置一些如燃油或燃汽锅炉房、自备发电机房、空调机房和汽车库等一些危险性较大的空间。这方面应在设计中有所体现。

2.2是高大空间建筑设计往往需要有单独的热源，以满足空调、采暖、制冷、热水供应等方面的需求。由于用地紧张和其他—些原因，有些大空间建筑需要在地下室内或屋顶上设置锅炉房。从目前发展趋热来看，这种设计方式越来越多，这使得大空间建筑的热源设计变得更为复杂。

2.3大空间建筑的空调设计气流组织因温度梯度较大需采用合理的送风方式。上送下回方式为从顶棚送风下部回风，现工程多采用可调节风量和射程的风口提高冬季的送风风速；侧送下回方式送风口高度大多在3米左右需要结合建筑装修设计布置风口位置以达到室内美观同时需要精确的空调气流组织计算。

2.4是大空间建筑往往高度较大，这将加重采暖系统的垂向失调，同时由于系统水静压力较大，直接影响到室外管网的水力工况，其系统的形式及与室外管网的连接与多层建筑有较大差异。

3大空间建筑暖通空调系统设计实例

3．1工程概况

某教堂是一座单体建筑。该建筑主体在地上只有一层，利用看台的高度局部设计三层办公用房，建筑面积6000m2。本工程采用集中空调，冬季将热水送入空调系统采暖，夏季将冷冻水送人空调系统降温。

3.2空调室内计算参数

3．2．1夏季：温度24～28℃；相对湿度40～65％；风速

3.2.2冬季：温度18—22℃；相对湿度40～60％；风速

3.2.3新风量标准：教堂：10 m3／人·h；(教堂设计人数为3000人)，非空调区换气次数：n

3.2.4系统总风量：120000m3／h，新风量：30000 m3／h

3.2.5送回风方式：上部喷口送风下回风；

3.2.6负荷：人体负荷30万大卡；新风负荷：2X3000X1.01=24万大卡；建筑负荷：50X200=10万大卡；总负荷共计64万大卡。

3．3冷热源及空调水系统

常规的冷热源，电力型或热力型(如燃气)的压缩式制冷机(或热泵)、吸收式制冷机、直燃式冷热水机组均可用于大空间建筑。从供冷供热的角度出发应该考虑：当所在地区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；在供冷供热的基本方式上应尽可能采用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。

3.4空调自动控制系统

3.4.1制冷机房控制。自动检测冷却水供回水温度：自动检测制冷机、冷却塔的运行状态、故障报警并根据测量值计算系统冷负荷，以实现制冷机运行台数的最优控制。根据冷水供回水压力，自动调节冷水供回水管问旁通阀的开度，以保证管网的压差和流量平衡。

3.4.2空气调节系统。自动检测各机组回风口（新风）温度，各机组盘管回水管上的回水温度，实现防冻保护：各机组防火阀的状态，并实现与送风机连锁：各机组送风机前后压差状态，实现风机故障报警。根据送风温度及设定值，自动调节各机组管回水阀开度，以保证房间温度达到设定值。

3.5水管固定支架的受力计算

从热源出来的空调冷热水总环管直径大、长度长局部区域的水平长度达到100m，故需考虑补偿措施。通过计算，在该直管道上需设置补偿量为70 mm的波纹补偿器，并在其两端设置固定支架和导向支架。由于总环管均需安装在地下室梁下，所以需详细计算固定支架受力，然后提交给结构专业，对安装固定支架的梁进行校核。固定支架所受水平荷载中，仅内压产生的推力就相当大，在此工程中，系统工作压力为1.0MPa,以DN60的水平干管为例经，计算内压所产生的推力为441026N，再加上活动支架的摩擦反力、补偿器的弹性反力，固定支架总的受力约为531000 N。

3．6回风系统

本工程采用一次回风系统，即在集中处理空气过程中，室内回风和室外新风混合后，经过表冷器冷却降湿后，直接送入建筑内部或加热后再送入教堂建筑内部。

在教堂底下一层设有两台排风排烟风机，总排风排烟量为80000m3／h。根据《建筑设计防火规范)》GB50015—2006,教堂内部的排烟量以60m3／h·m2换气标准计算，设两台排烟风机其中一台为变频，平时可根据季节变化选择开启台数．发生火灾需要排烟时，两台风机全部切换到最大排烟状态。

4.结束语

随着社会的进步，人民对生活质量的追求使得大空间建筑越来越多，对于这些大空间建筑的环境设备也要求在健康、舒适，以及能源有效利用等方面更趋合理，并不断完善。因此，暖通空调设备如何适应这种需要也是现代大空间建筑暖通空调设计中值得注意和探讨的问题。

【参考文献】：

【1】范存养．大空间建筑空调设计及工程实录【M】.北京；中国建筑工业出版社，2001．

【2】陈瑾等．大礼堂暖通空调通风设计【J】.南京师范大学学报（工程技术版）2008(2)．