大型综合娱乐建筑空调节能设计的几点体会

摘要： 以某大型综合娱乐建筑空调工程为例,探讨了此类建筑的节能方式,比较了几种常用的热回收设备的性能,指出了在节能设计和节能运行方面应该重视的问题。

1 概述

长春市某体育娱乐城建筑面积约22000m2,内设人造海滩、人工河流、人工冰场、桑拿间、保龄球馆等多个功能区,是吉林省第一家特大型室内综合娱乐场,该工程1996年设计,1997年竣工,几年来,系统运行正常,节能效果显著。

2 节能技术措施

本工程对空调通风设计提出了较高的要求,例如其中较为突出的室内外温差过大的问题:长春冬季室外空调计算温度为-26℃,而室内戏水乐园要求有热带海滩的 温湿环境,即室内温度达到26-29℃,室内外温差达52℃;夏季空调室外计算温度为30.5℃,而室内滑冰场人工冰面温度为-4.0~-2.2℃,室内 外温差亦达34℃。如此悬殊的室内外温差在大型民用建筑中是比较少见的,室内外温差大,将导致空调负荷的增大,如何减少耗能,节约资金便成为本工程的难点 和重点。

2.1 利用建筑构造实现节能

近些年,由于一些开发商片面追求建筑外形新颖美观,过多地使用玻璃幕墙、玻璃顶棚等保温性较差的建筑材料,而对建筑节能考虑较少。由于空调能耗太高,使得 许多用户不得不减少空调系统的使用。对于本工程,为了减少能波女耗,在建筑方案阶段就有暖通专业人员参与,对窗墙比、外墙及屋顶的导热系数均提出具体要 求,在不对建筑方案造成较大影响的前提下,尽量避免出现后期难以更改的“设计硬伤”。例如:戏水乐园的防结露问题,根据计算要求外墙导热系数小于 0.75W/(m2.℃);屋顶采用隔热保温层外贴吸声材料的作法,导热系数小于0.55W/(m2.℃),这样就可有效减少冬季外墙内表面结露,从而大 大减少了北方地区游泳馆常见的防结露热风系统耗能,仅此一项可减少戏水乐园的冬季热负荷5%~10%。

2.2 利用能量回收系统实现节能

本工程的特点是室内外温差大,这恰恰为热回收系统提供了用武之地,因此笔者对多种热回收系统进行了详细的比较。可以看出热管式换热器在性能及造价方面有以下特点,更适合本工程:

①热管内采用的工质在热管两端相变接近等温过程,换热效率高。

②热管两端的相变过程是可逆的,可以回收余冷和余热。

③戏水乐园类似游泳馆,其排气中有大量有害物质,对此类排气只能热交换,不宜质交换。

④在东北地区,其良好的抗冻性能非常重要。

因此本工程选用热管式热回收系统,根据实测及计算,回收热能达45%,节能效果非常明显。

2.3 利用合理的气流组织实现节能

本工程一方面通过送回风口的合理布置保证气流组织效果;或者,将大的空调系统分为多个运行模式,从而,大大增强了系统运行的可调性和灵活性,以实现节能的 目的。另一方面,由于此类建筑往往有多个功能区,各个功能区之间的合理的气流组织亦会收到明显的节能效果。例如:滑冰场开放时为排除场内地面附近的雾汽, 必须排风,此排风通过热管式换热系统预冷新风,回收部分冷量后,虽然温度已经升高,节能余地有限,但其含湿量相当小,本工程中将此排气分别引人游戏厅、餐 厅等高湿房间,这样降低了上述房间的相对湿度,从而减少了冷冻系统的除湿耗能。又如,风味食街的新风系统与滑冰场的铲冰车房相通,当铲冰车将场内冰渣推人 此房的冰槽内时,随着冰渣的消融,不断涌入的室外新风被降温降湿,同时,冰渣也被加速融化,进人排水系统。此类不同功能区的气流组织调配,其节能多少虽无 法定量计算,但其效果是相当明显的。

2.4 利用设备的合理配置实现节能

工程设计除应选择高效节能的设备外,设备的合理配置非常重要,例如本工程中戏水乐园部分(见图1),屋顶网架下弦高达18m,而人员活动的范围在2m以 下,对类似的大空间通常是采用分层空调的方式,但对本工程是远远不够的:对于2m以下部分主要是保证温湿度;2~5m之间应尽量减少空气对流,防止热量外 泄。m以上则以防止屋顶网架及天窗结露为目标。为此,在2m以下采用以辐射供暖为主的 加热方式,这主要是考虑到戏水乐园中的人穿衣很少且身上有水,空调热 风会加速水分蒸发,使人感到寒冷。普通散热器散热又无法达到预定工作距离,而辐射板供暖就可在空气温度元需太高时,使人感到温暖,因此在这个范围内采用了 壁挂式高温辐射板及低温地板辐射的供暖模式。另外,地面低温辐射板还可以防止游泳人员脚部寒冷。2~5m之间不设送、回风口,尽量减少对流换热,通过调整 壁挂辐射板的角度,减少辐射换热。5m以上部分采用喷口高速送风的方式,对天窗及其附近区域进行定点送风,以防止结露。

2.5 利用严格的运行管理实现节能运行

多功能娱乐体育馆类建筑由于功能复杂,类型多样,因此其运行管理难以总结统一的模式,需要根据具体功能、气候条件、使用状况灵活处理。例如：

①年运行管理问题,主要是过技季如何运行,过渡季占了全年的大部分时间,在这段时间内如何运行,除设计及施工上要充分考虑外,运行管理尤为重要。如何利用 室外新风;在不同室外温度时,新风量取多少;此类问题均是运行管理人员根据运行费的比较需及时总结的。

②日运行管理问题,随着室外温度的变化,应采取不同的日节能运行模式。为实现这一点,首先设计上应充分考虑,例如选择合理的自控系统;设计适当的手动调节 装置等等。但由于此类娱乐建筑各功能区的使用时间、使用量很不规律,存在大量设计方不可预知的因素,这就需要管理人员的灵活处理。例如:过渡季时期,东北 地区夜间较凉,滑冰场能否加大通风量使建筑蓄冷;滑冰场尽量夜间制冰:大空间的场馆周末与平时的日运行应如何区别;哪些系统宜连续运行,哪些间歇运行更 好;如何充分利用现有的设备配置等等。

③建筑预冷预热时间的合理选择。本工程是由多个大空间的体育场馆组成,此类场馆的蓄热相当大,则预冷预热时间的选择将直接影响冷热设备的大小,如何能做到 既不影响正常使用,又能实现节能或节约投资,预冷预热时间是关键。在本工程的设计中,考虑到戏水乐园冬季只在周末及节假日开放,系统间歇运行,因此对该部 分的预热时间为24h。又如,通过多工况运行比较得出结论:东北地区,滑冰场制冰系统在夏季宜连续运行,因此,正常情况下,该系统夏季只启动一次,所以, 预冷时间取48h,从而使系统避免了在日常运行中大马拉小车的情况,实现了满负荷率节能运行,同时也节省了投资。

3 结束语

关于大型综合娱乐建筑的节能问题,在以前的某些工程中,设计方往往对设计工况下的节能比较重视,而对其它工况则完全依靠自控系统或设几个手动调节阀了事, 实际上,大量的节能空间在非设计工况。要实现节能,首先设计方在使系统满足设计工况的基础上,应尽量多作调查研究,使系统的设计尽量贴近全年运行实际情 况;同时,管理方在日常工作中应充分了解系统中各设备及部件的功能及作用,并积极灵活地应用。若双方共同努力,此类建筑的节能降耗问题是不难解决的。