文化艺术中心空调设计研究

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在建筑工程中，优化设计空调系统方案，可以使建筑内空气温度、湿度、气流速度以及洁净度均可以受到控制，并使建筑内环境符合人体舒适度需求，改善建筑室内空气环境[1-3]。福清两馆一中心之文化艺术中心，优化空调设计方案，确保可以为文化艺术中心内的人员带来良好的通风体验，也可确保文化艺术中内空调系统正常运行，为人们营造良好的馆内环境，发挥积极研究意义。

1工程概况

该工程地处福清市，是一个多功能的文化艺术中心建筑。在该文化艺术中心内，主要有前厅、休息厅、观众厅以及舞台等部分。在该建筑内，整体建筑为混凝土框架-剪力墙结构，地上4层，地下1层，建筑高度为30.884m，地上总建筑面积为17247m2，地下建筑面积为4261m2。同时，在本次福清两馆一中心之文化艺术中心的空调设计中，需要将原设计预留的150mm预埋管改成110mm，这样才可以与甲方订制的座椅配套。文化艺术中心内，每个风口的风量为50m3/h，送风支管使用100mm的金属软管，支管上设风量调节阀，并做好相应的消声处理，预埋口定位由厂家提供。空调系统中送风口预埋件的结构图，如图1所示。

2合理划分艺术中心内的空调系统区域

由于该文化艺术中心建筑的功能复杂，在投入使用之后文化艺术中心的隶属单位较多，对此，在优化设计文化艺术中心内的空调系统时，需要做好分区的空调系统设计方案，可以根据文化艺术中心内不同厅使用功能的不同[4]，优化设计不同的空调系统设计方案。2.1观众厅空调系统。应用一次回风低速全空气集中式系统。计算冷负荷为343.7kW，运用2合组合式空调机，单台空调机制冷量是176kW，送风量为30000m3/h。2.2舞台空调系统。应用一次回风低速全空气集中式系统。计算冷负荷为248.2kW，运用2合组合式空调机，单台空调机制冷量是132kW，送风量为25000m3/h。2.3展厅空调系统。应用一次回风低速全空气集中式系统。计算冷负荷为284.4kW，运用1合组合式空调机，单台空调机制冷量是286kW，送风量为45000m3/h。

3优化设计文化艺术中心的空调设计方案

3.1优化舞台空调设计。在福清两馆一中心之文化艺术中心空调设计中，舞台面积约1100m2，舞台至三道天桥处高度约为19.5m，舞台上空灯光和幕布纵横交错，火灾危险性很大。因此，在舞台的室内空间内，有4台排烟风机，单台排烟风机的排烟量达到28400m3/h。所以，在设计文化艺术中心舞台空调系统中，可以合理设计安排空调系统设计与排烟风机的布局，合理设计空间布局，节省舞台空间，也可以进一步降低舞台发生火灾的危险性。在建筑的空调系统设计及舞台空调设计中，噪声会影响演出效果，气流会使幕布晃动影响舞台视觉效果，对此应该处理好噪声与干扰气流的问题【5-7】。实际进行舞台空调设计时，空调、通风系统均采用高效率、低噪声设备，并设置减震装置，提升舞台内人员的舒适性。还应用定风量全空气系统，并且还设置空气处理机组，可以根据室外空气状态调节空调系统新、回风阀开度控制新风比，并根据新风比数据进一步控制排风机的运行速度。还可以采用侧送风、下送风的方式，可以将嵌入式、风管式等吊装式空调室内机与吊装式风机设于吊顶内，还需在四周设活动吊顶或检修口，以便在日后对设备进行检修。在空调系统设计中，通过信息化智能设备，控制好空调系统的主风管与出风口风速，就能够很好控制空调温度，使空调风速可满足舞台要求，有效规避气流对舞台幕布的扰动现象。3.2优化设计文化艺术中心观众厅的空调系统。在初始的观众厅空调系统设计方案中，经对观众厅设计安装好的空调系统进行冬季调试运行，证实在观众厅内一层、二层温度可以达到16~20℃，仅观众厅前几排与后排相比温度略显低。分析可能与观众厅前部侧壁没有设置回风口有关。本来设计中在观众厅前中后部分别留有回风口，但由于内装单位与安装的施工配合出现了一点问题，致使漏设一处风口，导致无法有效控制观众厅温度。在福清两馆文化艺术中心中，优化设计观众厅的空调系统，需要联合观众厅实际情况，考虑到该厅是观众较多的厅，因此，需要提升空调送风量，可以合理调控观众厅的空气环境质量。由于文化艺术中心观众厅高度达到16.3m，且观众厅吊顶下净高达10m，室内面积达1100m2，观众厅的人员密集，若是采用常规的空调系统下送风方式，将很难达到满足观众需求的空调效果，且也会在无形中增大空调能量的消耗。在设计中也需要考虑相邻厅的发热量，不同厅的温差传热会导致空调房产生冷负荷，而冷负荷又不随时间变化，因此，在实际中，可以优化设计观众厅空调系统方案，确保可以降低能源消耗[8]。在计算冷负荷中，能够按下式进行计算：Qc(τ)=AiKi(to.m+△ta-tR)式中：Ki表示文化艺术中心观众厅内维护结构传热系数（如观众厅内墙、楼板的传热系数）；Ai表示观众厅内维护结构面积大小；to.m表示夏季观众厅空调室外的日平均温度；△ta表示附加温升。在文化艺术中心的观众厅空调系统设计中，可以在一层观众厅内运用置换式送风；在观众厅二层，采用空调旋流风口下送风的方式。在实际运行中，能够运用组合式的空调机组，开启新风管的电动调节阀，关闭排风管的电动调节阀，就可以对文化艺术中心观众厅进行补风，从而维护好观众厅的空气环境，调整观众厅温度。3.3优化空调系统的冷源设计。考虑到整个剧场空调系统很少同时使用，供冷系统设计了一大一小两台电制冷机，可以根据文化艺术中心内不同文化厅的实际情况和使用需要开启空调系统。这样的设计方式，可以很好地满足用户在各种情况下的需求，避免了单台机组过大，大部分时间处于低效率运行情况的发生。最初考虑了外部蒸汽热源供热或自备燃气热水炉的方案，但考虑到剧场在冬季的使用频率并不高，使用外部蒸汽热源需要很大一笔增容费，每次使用时又要负担大量的管网损耗，且受到外部因素的影响较大，经济上相当划不来。使用燃气热水炉，也面临同样的问题，由于用气时间短，用气总量小，燃气公司的增容费也居高不下。在文化中心的空调设计中，空调冷冻水回水温度为7~12℃冷冻水系统配3台循环泵，其中1台为备用设备，并运用变频启动方式，低负荷时运用变频运行。同时，本设计中冷冻水管运用冷却塔调节空调的供水温度。此方案几乎无需额外增加电增容费，这就省掉一大笔初投资，另外利用了峰谷电价差，供电部门提供了很好的电价支持，使得运行费用也占有很大优势。由于剧场的使用特性决定了空调的开启具有很大的可预约性，完全可以通过变频的方式提前调控文化中心内的温度。3.4节能减耗设计。在本次设计的福清文化艺术中心空调系统中，为满足艺术中心内公共场所的消防安全，也应该合理对防火分区与排烟分区合理划分，减少设备占用空间，减小排烟风机容量与耗电量，实现节能减耗。在文化艺术中心通风空调设计方面，需要在排烟系统的排烟风机入口位置，安装排烟防火阀，若是排烟温度达到280℃，则需关闭排烟防风阀，并使排烟风机停止运行，确保文化艺术中心内消防排烟安全。在设计空调系统中，将空调系统与建筑空间内其他设备有机结合起来，从而能够在文化艺术中心内形成一个综合的空调系统设计方案，使本次设计的空调系统整体能够体现出安全、节能、减耗的优势，使空调设计方案满足实际使用需求。3.5设计研究小结。在本次设计的福清两馆文化艺术中心空调系统中，从多个方面结合文化艺术中心各个文化厅的实际情况，优化选用空调系统设备，并优化设计空调系统方案，确保能很好地满足房间舒适性要求。同时，在本次设计的文化艺术中心空调系统中，形成复合的空调系统设计方案，将空调系统与文化艺术中心的排风系统、消防系统结合在一起，提高了文化艺术中心内的有效空间，满足文化艺术中心建筑的舒适性要求，也满足实际在文化艺术中心使用空调系统的要求，并且空调系统也可满足文化艺术中心内的节能要求与消防安全要求，是经济合理的空调设计方案。

4结语

综上所述，优化福清两馆一中心之文化艺术中心空调设计方案，提升空调设计方案的质量，可以确保为文化艺术中心内的人员带来良好的通风体验，也可确保文化艺术中内空调系统正常运行，为人们营造良好的馆内环境，发挥积极研究意义。

作者:陈宁 单位:北京华巨建筑设计有限公司福州分公司

参考文献

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