安天華

【摘要】本文介紹了廣州白云國際會議2500座觀眾廳置換通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計計算過程，對觀眾廳的空調(diào)設(shè)計參數(shù)的選取、通風(fēng)排煙系統(tǒng)設(shè)計、空調(diào)自動控制系統(tǒng)和消聲措施也進行了介紹。

【關(guān)鍵詞】觀眾廳；置換通風(fēng)；空調(diào)設(shè)計；

中圖分類號：S611文獻標識碼：A文章編號：

Design of Air Conditioning System for Shiji Hall's Auditorium in

Guangzhou International Conference Centre

An Tianhua

(1. Guangzhou Pearl River Foreign capital Construction Design instituteGuangzhou510060)

【Abstract】The design and calculate process of air conditioning system for the Shiji hall's auditorium in Guangzhou international conference centre are introduced in this article, the design variable's selection of the audience hall's air conditioning, ventilation and discharges fume system's design, automatic control system of the air conditioning system and noise elimination measure have been introduced emphatically.

【Keywords】auditorium； replacing ventilation； air conditioning design

引言

廣州白云國際會議中心是廣東省重點工程，是以會議為主體，配套展覽、酒店等設(shè)施的大型綜合性會議中心。工程由A、B、C、D、E棟單體組成。2500座大廳是D棟中最大的一個會議廳，共可容納2500人，主席臺可設(shè)180座，一層座位1172個，二層座位805個，三層650個，觀眾區(qū)高24m。適合舉辦各類大型政務(wù)和商務(wù)會議及國際國內(nèi)高規(guī)格演出。

1設(shè)計參數(shù)

1.1室外設(shè)計參數(shù)

廣州市位于夏熱冬暖地區(qū)，室外設(shè)計參數(shù)如下：夏季干球溫度33.5℃，濕球溫度27.7℃，平均風(fēng)速1.8m/s，主導(dǎo)風(fēng)向西南向；冬季干球溫度5℃，相對濕度70%，平均風(fēng)速2.4m/s[1]。

1.2室內(nèi)設(shè)計參數(shù)

表1 室內(nèi)設(shè)計參數(shù)表[2]

Table 1 indoor designing parameter

溫度（℃） 相對濕度（%） 新風(fēng)量 允許噪聲值

夏季 冬季 夏季 冬季 m3/h·人

25 20 ≤60 ≥30 30 NR25

1.3送風(fēng)溫差與垂直溫度梯度

Δts=Δtf+Δtn（1）

式中Δts—送風(fēng)溫差，℃；Δtf—地面溫升，℃；Δtn—腳踝到頭部的溫差，℃。

影響人體舒適性的是腳踝到頭部的溫差Δtn。按照ISO7730（2005）標準[3]，對坐姿人員頭部與腳踝處空氣溫差Δt1.1=t1.1-t0.1<3℃；按ASHRAE55（2004）標準[4]，對站立者頭與腳處空氣溫差Δt1.8=t1.8-t0.1<3℃；根據(jù)國家大劇院的設(shè)計經(jīng)驗，由于地面溫升Δtf較難確定，而測得的Δtf/Δts在0.24~0.49之間。則本工程的的設(shè)計送風(fēng)溫差Δts定為4℃，基本能滿足國際標準規(guī)定的頭腳間的溫差Δt1.1=t1.1-t0.1<3℃的要求。

1.4空調(diào)負荷

觀眾廳、主側(cè)舞臺整個大會堂位于建筑物內(nèi)區(qū)，沒有外圍護結(jié)構(gòu)，主要負荷為新風(fēng)負荷，其次為人員負荷。本工程采用鴻業(yè)負荷計算軟件對空調(diào)區(qū)域進行了逐項逐時負荷計算，各區(qū)域冷熱負荷如表2：

表2 空調(diào)負荷表

Table 2 air conditioning load

區(qū)域 面積㎡ 計算冷負荷

kW 單位面積冷負荷W/㎡ 計算熱負荷kW 單位面積熱負荷W/㎡

觀眾廳 2386 1190 499 355 149

由于觀眾廳的氣流組織采用座椅下送風(fēng)，上部排風(fēng)的方式，可將觀眾廳下部負荷簡化為人員的全熱散熱量，上部負荷則為燈具對流散熱量。因為演出時燈光全部向舞臺照射，向觀眾區(qū)（下部）的燈光輻射熱量近似為0。觀眾廳上部、后部、兩側(cè)的面光、追光、耳光等的輻射熱全部為舞臺負荷，但如果空調(diào)系統(tǒng)的回（排）風(fēng)經(jīng)過燈具處，其對流熱量應(yīng)視為該空調(diào)系統(tǒng)的上部負荷。

2空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計

2.1系統(tǒng)形式

白云會議中心對室內(nèi)空氣質(zhì)量有高規(guī)格的控制要求，因此采用組合式空調(diào)全空氣系統(tǒng)，便于精確室內(nèi)溫濕度，同時過渡季節(jié)可實現(xiàn)全新風(fēng)運行，利于節(jié)能。因為送風(fēng)溫差較小，采用了二次回風(fēng)再熱的方式，節(jié)約能源。

觀眾廳空間高大，空調(diào)系統(tǒng)采用椅下送風(fēng)，在上部燈廊處及側(cè)墻上回風(fēng)及排風(fēng)。采用椅下送風(fēng)方式能夠提高下部工作區(qū)的空氣質(zhì)量；上回風(fēng)方式能夠使風(fēng)量全部通過上部技術(shù)層，將燈光熱量帶走，改善技術(shù)層的工作環(huán)境；觀眾廳處于內(nèi)區(qū)，需全年送冷，更適用于新鮮的低溫送風(fēng)靠熱浮升力作用，排除熱濁空氣的送風(fēng)方式[5]。因此，觀眾廳采用了椅下送風(fēng)、在上部燈光密集處回風(fēng)及排風(fēng)的氣流組織方式。空氣處理機組及排風(fēng)機組采用變頻控制，可根據(jù)室外空氣的焓值調(diào)節(jié)新風(fēng)比?？照{(diào)系統(tǒng)方案如圖2所示。

圖2 空調(diào)系統(tǒng)示意圖

Figure 2 air-conditioning system schematic drawing

2.2設(shè)計步驟

由于冬季室內(nèi)溫度較低，人員散濕量更小，熱濕比更小，在一定送風(fēng)溫差下，送風(fēng)量更大，因此首先按冬季狀態(tài)計算送風(fēng)量。計算步驟如下[5]：

（1）按冬季下部熱濕負荷及選定的最大送風(fēng)溫差（Δts＝4℃）確定冬季送風(fēng)狀態(tài)點，算出所需的總送風(fēng)量；

（2）根據(jù)上部負荷量和送風(fēng)量計算冬季回(排)風(fēng)狀態(tài)點

（3）根據(jù)最小新風(fēng)量和總送風(fēng)量確定冬季新回風(fēng)混合狀態(tài)點；

（4）根據(jù)送風(fēng)量計算觀眾廳滿場時的最小加熱量和加濕量,并按照不滿場時室內(nèi)最小負荷確定空氣處理機組加熱器加熱量和加濕器加濕量

（5）根據(jù)冬季確定的總送風(fēng)量和夏季下部熱濕負荷，確定夏季送風(fēng)狀態(tài)點、送風(fēng)溫差(Δts<4℃)及機器露點；

（6）根據(jù)上部負荷量和送風(fēng)量確定夏季回(排)風(fēng)狀態(tài)點

（7）根據(jù)夏季最小新風(fēng)量和總送風(fēng)量確定夏季新回風(fēng)混合狀態(tài)點；

（8）根據(jù)送風(fēng)量計算觀眾廳滿場時的最小再熱量，并按照不滿場時室內(nèi)最小負荷確定空氣處理機組再熱器加熱量。

空氣處理過程如圖3所示。

圖3 空氣處理過程焓濕圖

Figure 3 air treatment process enthalpy wet chart

2.3設(shè)備選型

該工程空調(diào)冷熱源來自會議中心冷凍站，冷凍水供回水溫度為6/13℃;空調(diào)熱水供回水溫度為45/40℃?？紤]到高度不同的池座和樓座所受熱壓的影響不同,按照座席所在高度劃分不同的空調(diào)區(qū)域,分別設(shè)置空氣處理機組,以便各區(qū)座椅采用不同的送風(fēng)量,使用時也能夠分別調(diào)節(jié)送風(fēng)溫度。根據(jù)以上的計算數(shù)據(jù)，選用2臺冷量為340kW、熱量為113kW、風(fēng)量為45000m3/h的組合式空氣處理機為大堂一層池座送風(fēng)，2臺冷量為415kW、熱量為138kW、風(fēng)量為55000m3/h的組合式空氣處理機為大堂二、三層樓座送風(fēng)。組合段包括：混合段+初效過濾段+中效過濾段+表冷段+擋水板+二次回風(fēng)段+加熱段+除菌段+風(fēng)機段+消聲段+出風(fēng)段。

根據(jù)座椅定位，在每個座椅下設(shè)置個座椅送風(fēng)口。由于土建結(jié)構(gòu)的限制,一些座椅下不能設(shè)送風(fēng)器,因地面高差而受熱壓影響不同,不同高度的樓座和池座的每個座椅應(yīng)采用不同的送風(fēng)量;應(yīng)考慮以上因素確定送風(fēng)器的送風(fēng)量及對總送風(fēng)量進行分配。但考慮到座椅生產(chǎn)廠家供貨時間較短，本工程采用的送風(fēng)器均為直徑180mm的圓形座椅送風(fēng)器，每個送風(fēng)器的風(fēng)量為總風(fēng)量的平均分配，且開孔率滿足出風(fēng)風(fēng)速為0.2～0.5m/s。

2.4通風(fēng)及排煙系統(tǒng)設(shè)計

觀眾廳總排煙量為250000m3/h，根據(jù)《劇場建筑設(shè)計規(guī)范》[2]，觀眾廳的排煙量以13次/h換氣次數(shù)計算，或按90m3（/h·m2）標準計算，兩者取其大，本工程需按13次/h換氣次數(shù)的標準。觀眾廳共設(shè)有5臺排風(fēng)量為50000 m3/h，風(fēng)壓為500Pa排煙風(fēng)機，其中4臺兼平時排風(fēng)，采用變頻調(diào)速，可根據(jù)新風(fēng)量，選擇風(fēng)機開啟臺數(shù)及調(diào)速控制保持風(fēng)量平衡。發(fā)生火災(zāi)時，所有風(fēng)機切換到最大風(fēng)量排煙。

3自控及監(jiān)測

本工程的集中空調(diào)、通風(fēng)系統(tǒng)擬采用直接數(shù)字式控制系統(tǒng)（即DDC系統(tǒng)），并歸入中央控制系統(tǒng)。風(fēng)系統(tǒng)和水系統(tǒng)采用定溫差、變風(fēng)量、變水流量的調(diào)節(jié)方案，變風(fēng)量調(diào)節(jié)基本可滿足室內(nèi)恒溫恒濕的要求，而且由于送風(fēng)量減少，可大大減少冷卻量和再熱量，還可以節(jié)省風(fēng)機功率，是一種節(jié)能并可行的控制方法[5]。

3.1風(fēng)閥的調(diào)節(jié)

（1）在夏冬季，根據(jù)室內(nèi)空氣品質(zhì)變送器所檢測的空氣質(zhì)量值與設(shè)計質(zhì)量值比較，經(jīng)PID計算，自動調(diào)節(jié)比例新風(fēng)閥的開度，引進適量的外氣新風(fēng)以保證室內(nèi)空氣的品質(zhì)要求；

（2）在過渡季節(jié)，當(dāng)室外焓值低于室內(nèi)焓值時，則經(jīng)過PID計算，自動調(diào)節(jié)新風(fēng)閥與回風(fēng)閥的開啟比例，引進外氣自然冷卻。但當(dāng)室外焓值高于夏季設(shè)計送風(fēng)點焓值時，則按夏季模式調(diào)節(jié)；但當(dāng)室外焓值低于冬季設(shè)計送風(fēng)點焓值時，則回到最小新風(fēng)量，按冬季模式調(diào)節(jié)；

（3）根據(jù)組合式空調(diào)箱的送風(fēng)溫度自動調(diào)節(jié)二次回風(fēng)閥的開度。

3.2水閥的調(diào)節(jié)

（1）夏季和過渡季根據(jù)冷卻器后露點溫度溫度傳感器所檢測的露點溫度值與所設(shè)定溫度值比較，經(jīng)PID計算，控制冷卻器水路二通閥開度，由室溫傳感器所檢測的溫度值與所設(shè)定溫度值比較，經(jīng)PID計算，控制再熱器水路二通閥的開度；

（2）冬季當(dāng)新風(fēng)閥為最小開度時，根據(jù)室溫傳感器所檢測的溫度值與所設(shè)定溫度值比較，經(jīng)PID計算，控制加熱器水路二通閥的開度; 調(diào)節(jié)水流量以達到室內(nèi)恒溫的目的。

4消聲措施

4.1設(shè)備布置

空調(diào)設(shè)備機房布置在觀眾廳靜壓室的下方，既遠離了要求安靜的觀眾廳，又不會離空調(diào)房間太遠而增加了風(fēng)機的靜壓要求。機房整體做隔聲、消聲處理，機房內(nèi)設(shè)備及穿越機房消聲墻的風(fēng)管也做相應(yīng)的減震、隔震處理。觀眾廳送風(fēng)靜壓箱內(nèi)貼吸聲材料，送回風(fēng)豎井內(nèi)做吸聲隔熱層。組合式空調(diào)器空氣進出口均設(shè)置消聲室，送回風(fēng)主管上設(shè)置消聲器或消聲靜壓箱。

4.2系統(tǒng)管路流速控制

由于風(fēng)速過高會引起氣流噪聲，為避免這種氣流噪音的產(chǎn)生，需嚴格控制風(fēng)道風(fēng)速[6]。因此本工程設(shè)計風(fēng)速見表3。

表3氣流速度控制值

Table 3 stream velocity controling value

允許噪聲值 主風(fēng)道風(fēng)速m/s 支風(fēng)道風(fēng)速m/s 風(fēng)口風(fēng)速m/s

NR25 ≤4 ≤2 2.0~2.5

4.3消聲器的選擇

對比了各類型消聲產(chǎn)品后，選擇了目前綜合性能高效可靠、經(jīng)濟適用的阻性片式消聲器作為本工程主導(dǎo)形式的消聲器，并進一步拓展和優(yōu)化結(jié)構(gòu)后形成新型的ZP系列阻性片式消聲器結(jié)構(gòu)。在同等外形體積的情況下，它具有比其它微穿孔板消聲器、阻抗復(fù)合消聲器和折板式消聲器等類型消聲器更好的寬帶、低頻消聲性能以及綜合空氣動力性能。該系列阻性片式消聲器由容重為48kg/m3的離心玻璃棉板作為消聲片基材，外包密度16×14以上的優(yōu)質(zhì)無堿玻璃布，并在不低于5%壓縮率下填塞；消聲片外部采用厚度0.8~1mm、孔徑Ф3mm、穿孔率20%～25%的鍍鋅穿孔鋼板，構(gòu)成消聲片主體。

5結(jié)語

白云國際會議中心于2007年5月試運行，經(jīng)過空調(diào)及自控系統(tǒng)的調(diào)試，2500座大廳的溫濕度、聲學(xué)及其它相關(guān)指標的實測值均達到了設(shè)計標準。經(jīng)過四年多的運行，用戶對設(shè)備的穩(wěn)定運行及室內(nèi)的空調(diào)效果都給予了高度的評價。

參考文獻：

[1] 陸耀慶.實用供熱空調(diào)設(shè)計手冊[M].2版,北京:中國建筑工業(yè)出版社,2008.

[2] JGJ57-2000,劇場建筑設(shè)計規(guī)范[S].中華人民共和國建設(shè)部，北京：中國建筑工業(yè)出版社，2001.

[3] ISO 7730-2005 Moderate thermal environments-determination of the PMV and PPD indices and specification of the conditions for thermal comfort[S].

[4] ASHRAE 55-2004 Thermal environment conditions f or human occupancy[S].

[5] 孫敏生,王威,萬水娥.國家大劇院觀眾廳空調(diào)系統(tǒng)和氣流組織方式的設(shè)計和分析[J].暖通空調(diào), 2003,(03)

[6] 錢濱.嶺南大會堂觀眾廳空調(diào)設(shè)計[J].制冷空調(diào)與電力機械,2009,(04)

[7] 周鵬,李強民.置換通風(fēng)與冷卻頂板.暖通空調(diào),1998,28(5):1-5

[8] 張富成.上海大劇院空調(diào)設(shè)計.暖通空調(diào)新技術(shù)1.北京:中國建筑工業(yè)出版社, 1999:125-128

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請以PDF形式查看。