体育馆空调工程设计案例分析

一、工程概况

本次装修主要对体育馆比赛大厅空调进行改造，辅助房间(如运动员、裁判员、贵宾休息室等)的设置，尽可能利用已有房间，确实无房间时，可适当增设。但要考虑这些房间以后的使用，故辅助房间尽量利用已有的分体空调，或设Ⅵ V空调系统。本次设计主要是比赛大厅的空调设计。体育馆比赛大厅主要为篮球场比赛，还可为平时体育课或训练提供较多的场地，同时也可用于展览和文艺演出。

体育馆甲建于二十世纪五六十年代，网架下高度7.6 m，中部无凸起的建筑物;比赛大厅的长和宽为41m×32m。在场地两边设活动座椅，一边利用已有固定座椅。体育馆乙建于六七十年代，网架下高度12.4 m，中部有凸起的观摩廊，观摩廊下部距室内地面为5 m。比赛大厅的长和宽为32 mX 27 m。在场地两边设活动座椅。

两球类馆顶部都为钢结构，屋顶为坡屋顶。本着节约成本做好工程的大原则，考虑空调的使用时间为9月，在上海仍是非常炎热的季节，且运动会场地观众多，活动量大，室内温度较高，故考虑采用单冷的空调系统。因此笔者设计了单冷的空调系统。

二、空调设计参数及空调冷负荷的计算

2.1 空调室内设计参数

空调室内设计参数见表1。

2.2 空调冷负荷的计算

体育馆建筑空调系统的设计重点一般集中在比赛大厅的设计上，由于体育馆本身的特点，其空调系统具有不连续运行且使用时间较短的特点，因此在设计中应着重考虑在满足舒适性要求的前提下，尽量减少空调负荷和设备初投资，节省能耗。因为球类馆一般都是非全天连续使用的，同时又是人员密集的场所，人体热、湿负荷大，另外，为满足人员卫生条件，其新风负荷较大，同时，球类馆照度要求高，故照明灯光等设备发热量也较大。根据以上球类馆空调夏季冷负荷的特点，分析得出空调冷负荷应包括围护结构的冷负荷、人体散热量的计算、灯光照明设备散热量的计算这几方面的内容。空调冷负荷按逐时负荷计算，具体计算参见有关的手册和书籍(建筑屋顶、侧墙及外窗都做隔热处理)。散湿量主要是人员的散湿量。

最后，将各不同时刻的负荷分别叠加，算出最大时刻的冷负荷，并计入各时刻的附加冷负荷(如：新风负荷，通风机、风管、冷水管计送风管漏风等)，此综合最大值为整个体育馆的最大空调冷负荷。若采用分层空调，可简单采用全室空调乘以0.5-0.85系数(一般为0.7)作为房间负荷。两个体育馆空调冷负荷计算结果见表2。体育馆乙采用分层空调，通过上表的比较。分层空调明显节能。

三、空调系统的选择及冷源的选定

空调系统的选择，必须考察体育馆的功能布置及周围情况。因为两体育馆面积均在1500m2以下，故采用直接蒸发式的空调机组作为冷源是最为经济的。空调机组的大小是通过画I—D图来选择的。体育馆甲空调室内外机都安装于辅助用房的屋顶。体育馆乙室外机在与甲方商量后设在室外绿化带内，室内机设在辅助用房一二层中间的夹层中。空调室内外机位置确定后，再定送回风口的形状大小与位置，画出草图，计算风管的管径、风速和系统的阻力，最后选择好空调机组。同时，在计算时必须注意散流器送风的空调系统为低速空调系统，主风管的风速低于7 m/s;喷口送风的空调系统为中高速空调系统，主内管风速控制在13 m/s以下，尽量减少风管风速产生的噪声。

四、空调房间的气流组织

空调房间的气流组织对工程成败起着非常关键的作用。体育馆常采用的气流组织有：上(侧)送风下回风，上(侧)送风侧回风，下送风上(侧)回风。因是改造项.目，地面不宜作太多变动，下送风的形式不宜采用;而且老的体育馆层高无法达到新建体育馆的层高要求，故必须对具体建筑具体分析，采用不同的气流组织。体育馆甲的网架下层高度仅为7.9 m，中部无凸出物，无法作分层空调，采用上送风、侧回风，回风道设在场地的侧墙上。观众厅和比赛区均采用散流器上送风、侧回风的气流组织，比赛区的风速很容易小于0.2 m/s。在屋顶网架内设排风系统。体育馆乙在5 m高处有一观摩廊，送风口设在观摩廊下，仅在工作区送空调风。在屋顶网架内设排风。这样非空调区的大量热量(屋顶、上部侧墙、照明热量)被排风带走，空调区的负荷减少了(即分层空调)，也就节约了空调造价。比赛区前部采用喷口侧送风、同侧下部回风的方式，后部在两侧的观众区设喷口对喷，利用建筑吊顶同侧上回的方式，选用电动可变速和可调节风口方向的喷口风口。喷流的形状主要取决于喷口位置及阿基米德数 =gX XAt /( 0X )，其中， 为喷口直径; 为喷口风速;a为喷口角度;At 为送风温差。回流的形状主要取决于喷流构造、建筑布置和回风口的位置。喷口风速 越大，射流就越远，涡流区越小。当 一定时，喷口直径 越大，射流亦越远。因为观摩廊高度较低，很难满足工 作区域不大于0.5 m/s的风速要求，故要求喷口角度朝上。在实际设计过程中，可不断采用试算法计算喷口的风速及喷口大小，直到满足比赛区的风速小于0.5 m/s。观众厅采用散流器上送风 上回风的形式。

此两体育馆在非过渡季节都是采用最小新风;过渡季节，室内回风全部排掉，最大限度地使用室外新风。实际使用下来，两种空调气流组织反映空调效果良好。空调系统的形式见图1，图2。

五、空调风口的形状位置与装修的配合及空调系统的消声和隔振

由于是装修工程，风口与装修吊顶的布置要紧密配合。体育馆甲的吊顶为镂空吊顶，风口采用圆形与吊顶形式比较协调，体育馆乙喷口的位置也应与装饰配合，使之成为美观大方、协调的装修工程。空调系统设计好后还必须考虑减振和消声的问题，任何球类馆都不希望噪声太大，故空调机组均放置在专用的空调机房内或室外的屋面。空调机组的支座均采用减振台，吊架用弹簧吊架，空调机组和风机的进出口均采用软连接和消声器。这样设计就能较好的保证空调工程的噪音较小。

六、防排烟的设计

参照GB 50016—2006建筑设计防火规范及上海市的DGJ 08.88-2000民用建筑防排烟规程等现行规范的规定，体育馆比赛大厅人员众多可燃物较多，应考虑消防排烟设计。两个体育馆利用已有上空的窗户，全部改为电动窗(电动窗的面积大于室内面积的2%)，火灾时电动打开窗户进行排烟。

七、设计体会及建议

1)装修体育馆面积比较/b(1 500 m2以下)时，采用直接蒸发式的空调机组作为冷源是最为经济的，可减小中间冷媒的能量损耗，初投资及运行费用较小。

2)装修体育馆比赛大厅高大空间空调这类工程，应首选采用分层空调，改造简单可行。a.体育馆的气流组织的选用一定要根据具体情况具体分析，在保证空调实际效果的前提下，选用最经济和适用的形式：可上送上回，上送侧回，侧送侧回等。b.大空间的空调过渡季节应尽量利用全新风。

3)体育馆的防排烟设计，除考虑机械排烟外，还可考虑电动开窗和易熔窗的自然排烟的方式。