浅谈某体育馆暖通空调设计

浅谈某体育馆暖通空调设计
摘要：本文以某大型体育馆暖通空调系统设计为例，阐述了该工程的主要设计环节，从而达到节能降耗的目的，以供参考交流。

关键词：设计参数；冷热源；供暖系统；节能设计
“节能降耗”是现代化建设的主要方针，暖通空调系统中的节能正引起暖通空调设计者的注意，并且针对不同国家、地区的能源特点和不同建筑的采暖、通风、空调要求发展着相关的节能技术。

研究大空间暖通空调系统的设计与节能，具有很强的现实意义。

一、大空间建筑暖通空调系统的特点
1、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象燃油或燃汽锅炉房、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、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一些原因，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。

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。

4、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。

二、大空间建筑暖通空调系统设计实例
1、工程概况
某体育馆是一座单体建筑，该建筑主体地上1层局部2层，建筑面积19885m2。

体育馆平面呈半径约为58m的圆形，比赛大厅平面呈半径约为44m 的圆形，可举办体操、篮球、排球、羽毛球、乒乓球等国际性单项比赛。

比赛大厅设2层看台，1层看台下空间主要用于布置运动员、管理人员、贵宾、后勤服务人员用房，2层主要用于布置观众休息厅、小卖部、卫生间等。

2、空调室内设计参数
3、冷热负荷及冷热源
3．1冷、热负荷
冷负荷：夏季集中空调系统设计计算冷负荷为4202kW（包括新风负荷），冷负荷指标为206W/m2。

热负荷：有比赛时的设计计算总热负荷为4146 kW（包括新风负荷），热负荷指标为203W/m2；无比赛时和满足值班供暖的设计计算总热负荷为761kW，热负荷指标为37W/m2。

3．2冷、热源源
3．2．1冷源
考虑体育馆使用的间歇性，在比赛与非比赛期间房间使用负荷差异较大，选用3台1410kW水冷螺杆式冷水机组。

冷水供回水温度为7/12℃，冷却水供回水温度为32/37℃，制冷机房独立设置于体育馆西北侧。

3．2．2热源
体育馆冬季采用市政热网供热，一次热水供水温度为110℃，回水温度为70℃。

体育馆空调及供暖系统与市政热网均采用间接连接，分别设置水-水式换热机组进行换热。

换热后二次热水供回水温度为：空调系统60/50℃，散热器供暖系统80/60℃，低温地板辐射供暖系统55/45℃。

4、空调系统
4．1 空调水系统
4．1．1 空调水系统采用冬、夏季共用一套管道的两管制一次泵系统，竖向不分区。

季节改变时，通过转换控制环节手动切换运行工况。

4．1．2 水系统竖向异程、水平异程布置，各层回水支干管处设置静态水力平衡阀，以保证系统的水力平衡。

4．1．3 风机盘管的回水管上设动态平衡电动两通阀，新风机组回水管
上设动态平衡电动两通调节阀。

4．1．4 补水定压：空调冷水系统设置全自动软水器作为补水水源，采用立式气压罐顶压设备进行补水定压，补水点设在循环水泵的吸入口处，补水泵的启、停压力分别为0.25MPa和0.35MPa。

4．1．5 在各类设备控制机房和布置电子显示屏等散热量较大的设备的地方，设计独立的分体空调系统，在设备运行使用期间制冷降温，满足分区空调要求。

4．2 空调自动控制系统及比赛大厅气流组织
4．2．1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间旁通阀的开度，以保证管网的压差和流量平衡。

4．2．2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。

4．2．3观众区送、回风方式
综合考虑建筑使用功能和节能要求，将比赛大厅观众区划分为8个空调风系统，设计了座椅下送风、屋架顶部回风、排风，空调机组设置在空调机房内的空调送风方式，这样既能使观众得到充足的新风，又能避免把灯光负荷和屋顶吸热产生的空调负荷带入观众区，使空调负荷大为减小，节能效果明显。

4．2．4比赛区送回风方式
将比赛场地及活动座位观众区划分为4个空调风系统，设计了喷口上送风、看台下侧回风的空调送风方式，这样既可保证比赛场地及活动座位观众区平时的空调送风，又可在比赛区有小球比赛时关掉喷口侧送风，保证比赛区的风速不大于0.2m/s，满足比赛要求；尤其是在冬季使用场馆时，可提前运行此系统使场地内温度迅速提高，满足使用要求。

5、供暖系统
5．1供暖方式
本建筑采暖方式根据房间的使用情况采用集中采暖与空调采暖相结合的形式。

体育馆办公室及平时训练用房等常用的房间设置集中供暖系统，其中对于大空间大厅，采用低温地板辐射供暖系统；普通房间设置散热器采暖系统。

比赛日使用的比赛场馆及观众区等场所设置空调采暖。

5．2供暖系统
5．2．1 本工程供暖系统为一次泵变流量系统，空调采暖系统、散热器采暖系统及地板辐射采暖系统分别设置热水循环泵，热水循环泵变频控制。

5．2．2 集中暖系统设置为下供下回双管同程式系统；空调采暖系统竖向异程、水平异程布置，各层回水支干管处设置静态水力平衡阀，以保证系统的水力平衡。

5．2．3 采暖系统定压补水系统与空调系统合用，系统定压点位于热水循环水泵吸入口处。

5．2．4冬季供热时换热系统设置气候补偿器，根据室外气象条件自动调节供水温度。

5．2．5 换热机组的一次水进口处设有电动调节阀，根据二次水出水温度调节一次水的水量，以达到环保、节能的目的。

三、节能设计
体育馆内部中央空调系统动态运行节能控制方法：
冷水机组冷冻水供水温度设置的典型值为7℃，不宜降低。

相关研究表明:冷冻水供水温度可升高到9℃或10℃，不会影响中央空调系统的舒适度，但是可以大幅度节约冷水机组消耗的能源；供回水温差设置的典型值为5℃，可以在5℃～8℃之间选择，提倡大温差小流量运行，切忌在小温差大流量状态下运行。

冷却水进水温度设置的典型值为32℃，不宜过高，可以在24℃～32℃之间选择。

一般情况下，压缩式冷水机组宜在24℃～32℃之间选择，吸收式冷水机组宜在28℃～32℃之间选择。

由于不同机组有一定的差异，可以通过实际运行试验选取合适的冷却水进水温度，以保证冷水机组维持较高的COP值。

冷却水进出口水温差典型值为5℃。

各类变频器运行频率的上限频率设置为45Hz，下限频率设置为30Hz。

下限频率设置应满足空调冷水机组冷冻水供水流量超过冷水机组的最小流量。

变频器运行频率的设置主要考虑满足系统的安全性，有时没有实现最佳节能的数值，但换取的是运行安全性大幅度提高。

结语：
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。

此外，由于暖通空调系统的节能占建筑节能的主要部分，所以进行暖通空调的节能设计对于降低建筑物的能耗有着重要的作用。

此外这还关系到国家能源安全、资源消耗和环境污染是关系国计民生和国家可持续发展的重要行业，因此，暖通空调设计的从业人员应给予足够的重视。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。