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文化艺术中心空调设计研究
文化艺术中心空调设计研究 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
