安天華

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

【關鍵詞】觀眾廳；置換通風；空調設計；

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和商務會議及國際國內高規(guī)格演出。

1設計參數(shù)

1.1室外設計參數(shù)

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

1.2室內設計參數(shù)

表1 室內設計參數(shù)表[2]

Table 1 indoor designing parameter

溫度（℃） 相對濕度（%） 新風量 允許噪聲值

夏季 冬季 夏季 冬季 m3/h·人

25 20 ≤60 ≥30 30 NR25

1.3送風溫差與垂直溫度梯度

Δts=Δtf+Δtn（1）

式中Δts—送風溫差，℃；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。則本工程的的設計送風溫差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空調負荷

觀眾廳、主側舞臺整個大會堂位于建筑物內區(qū)，沒有外圍護結構，主要負荷為新風負荷，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，上部排風的方式，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、兩側的面光、追光、耳光等的輻射熱全部為舞臺負荷，但如果空調系統(tǒng)的回（排）風經(jīng)過燈具處，其對流熱量應視為該空調系統(tǒng)的上部負荷。

2空調系統(tǒng)設計

2.1系統(tǒng)形式

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

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

圖2 空調系統(tǒng)示意圖

Figure 2 air-conditioning system schematic drawing

2.2設計步驟

由于冬季室內溫度較低，人員散濕量更小，熱濕比更小，在一定送風溫差下，送風量更大，因此首先按冬季狀態(tài)計算送風量。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溫差（Δts＝4℃）確定冬季送風狀態(tài)點，算出所需的總送風量；

（2）根據(jù)上部負荷量和送風量計算冬季回(排)風狀態(tài)點

（3）根據(jù)最小新風量和總送風量確定冬季新回風混合狀態(tài)點；

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

（6）根據(jù)上部負荷量和送風量確定夏季回(排)風狀態(tài)點

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

（8）根據(jù)送風量計算觀眾廳滿場時的最小再熱量，并按照不滿場時室內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設備選型

該工程空調冷熱源來自會議中心冷凍站，冷凍水供回水溫度為6/13℃;空調熱水供回水溫度為45/40℃。考慮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區(qū)域,分別設置空氣處理機組,以便各區(qū)座椅采用不同的送風量,使用時也能夠分別調節(jié)送風溫度。根據(jù)以上的計算數(shù)據(jù)，選用2臺冷量為340kW、熱量為113kW、風量為45000m3/h的組合式空氣處理機為大堂一層池座送風，2臺冷量為415kW、熱量為138kW、風量為55000m3/h的組合式空氣處理機為大堂二、三層樓座送風。組合段包括：混合段+初效過濾段+中效過濾段+表冷段+擋水板+二次回風段+加熱段+除菌段+風機段+消聲段+出風段。

根據(jù)座椅定位，在每個座椅下設置個座椅送風口。由于土建結構的限制,一些座椅下不能設送風器,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采用不同的送風量;應考慮以上因素確定送風器的送風量及對總送風量進行分配。但考慮到座椅生產(chǎn)廠家供貨時間較短，本工程采用的送風器均為直徑180mm的圓形座椅送風器，每個送風器的風量為總風量的平均分配，且開孔率滿足出風風速為0.2～0.5m/s。

2.4通風及排煙系統(tǒng)設計

觀眾廳總排煙量為250000m3/h，根據(jù)《劇場建筑設計規(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。觀眾廳共設有5臺排風量為50000 m3/h，風壓為500Pa排煙風機，其中4臺兼平時排風，采用變頻調速，可根據(jù)新風量，選擇風機開啟臺數(shù)及調速控制保持風量平衡。發(fā)生火災時，所有風機切換到最大風量排煙。

3自控及監(jiān)測

本工程的集中空調、通風系統(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)。風系統(tǒng)和水系統(tǒng)采用定溫差、變風量、變水流量的調節(jié)方案，變風量調節(jié)基本可滿足室內恒溫恒濕的要求，而且由于送風量減少，可大大減少冷卻量和再熱量，還可以節(jié)省風機功率，是一種節(jié)能并可行的控制方法[5]。

3.1風閥的調節(jié)

（1）在夏冬季，根據(jù)室內空氣品質變送器所檢測的空氣質量值與設計質量值比較，經(jīng)PID計算，自動調節(jié)比例新風閥的開度，引進適量的外氣新風以保證室內空氣的品質要求；

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

（3）根據(jù)組合式空調箱的送風溫度自動調節(jié)二次回風閥的開度。

3.2水閥的調節(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）冬季當新風閥為最小開度時，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; 調節(jié)水流量以達到室內恒溫的目的。

4消聲措施

4.1設備布置

空調設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，又不會離空調房間太遠而增加了風機的靜壓要求。機房整體做隔聲、消聲處理，機房內設備及穿越機房消聲墻的風管也做相應的減震、隔震處理。觀眾廳送風靜壓箱內貼吸聲材料，送回風豎井內做吸聲隔熱層。組合式空調器空氣進出口均設置消聲室，送回風主管上設置消聲器或消聲靜壓箱。

4.2系統(tǒng)管路流速控制

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

表3氣流速度控制值

Table 3 stream velocity controling value

允許噪聲值 主風道風速m/s 支風道風速m/s 風口風速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形式的消聲器，并進一步拓展和優(yōu)化結構后形成新型的ZP系列阻性片式消聲器結構。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，構成消聲片主體。

5結語

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

參考文獻：

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

[2] JGJ57-2000,劇場建筑設計規(guī)范[S].中華人民共和國建設部，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系統(tǒng)和氣流組織方式的設計和分析[J].暖通空調, 2003,(03)

[6] 錢濱.嶺南大會堂觀眾廳空調設計[J].制冷空調與電力機械,2009,(04)

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

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

注：文章內所有公式及圖表請以PDF形式查看。