【文章內容簡介】 0第4章 系統(tǒng)分區(qū)及空調方案設計 43 系統(tǒng)分區(qū) 43 典型房間空調方案設計 48第5章 風系統(tǒng)設計 71 風管材料和形狀的確定 71 風管的布置 71 氣流組織設計 71 風管水力計算 73 風機單位風量耗功率計算 76 通風及防排煙系統(tǒng)的設計 77第6章 基于CFD模擬的熱舒適性分析 79 體育館比賽場地氣流組織分析 79 多功能會議廳氣流組織分析 84第7章 水系統(tǒng)設計 87 冷卻水系統(tǒng)設計 87 冷凍水系統(tǒng)設計 89 冷熱水系統(tǒng)輸送能效比計算 93 地源熱泵系統(tǒng)的設計 93 冷凝水管路的設計 96第8章 自動控制與運行控制策略設計 98 冷熱源系統(tǒng)自動控制設計 98 冷卻水系統(tǒng)控制策略 103 冷凍水系統(tǒng)控制策略 103 水泵變頻控制 103 空調設備自動控制設計 107第9章 空調管道保溫設計 110 保溫材料的選用 110第10章 空調系統(tǒng)消聲減振的設計 112 消聲設計 112 減振設計 112參考文獻 114附 錄 115附錄 A 負荷計算方法 115附錄 B 手算負荷匯總 120附錄 C 工程核算法計算運行費用 124附錄 D 設備匯總表 127第一部分 體育館空調系統(tǒng)設計前期準備 基于空調系統(tǒng)熱舒適的湘潭某體育館調研報告針對安徽淮南體育文化中心的設計，我們對湘潭某體育館進行了調研，側重了解體育館各類房間的使用功能、人員流動特點、空調開放時間，以及賽時、賽后不同功能房間對建筑環(huán)境的要求等。 體育館建筑概況湘潭某體育館于2006年10月正式投入使用，設計定位為低于國家甲級、高于國家乙級的體育建筑。全部框架結構，屋面為網架結構，外裝飾為點支式玻璃幕和鋁板幕墻，平面呈矩形（圖1），建筑面積為15000平米，平面尺寸為60m56m。大廳能容納觀眾約4000名，有效容積為45900。表 1 體育館各層用房功能樓層功能地下一層２個籃球訓練場和的1個乒乓球訓練館一層平面健身房、體操和舞蹈訓練廳等功能用房二層平面比賽大廳、休息室、比賽相關辦公室比賽大廳除滿足體育訓練和比賽的要求外，還具有集會、報告、文藝演出等功能（表1）。層承擔過省十一運會成年男籃、少年武術比賽項目，承辦過CUBA全國大學生籃球分區(qū)區(qū)比賽項目、2014年第三屆中國大學生羽毛球超級賽開幕式。圖 1 湘潭某體育館外觀圖 體育館運行時間由于調研期間為冬季，未舉辦大型賽事，對賽時調研主要通過咨詢負責人員。，對比賽館賽時各功能房間運行時間的確定有較好的參考作用。表2 湖南省十一屆運會青少年武術比賽的競賽日程第1比賽日2010年9月21日 星期六 上午單元01開始:09:00結束:11:30比賽場男子長拳女子劍術男子南棍女子南拳男子棍術女子太極拳男子太極拳2010年9月21日 星期六 下午單元02開始：15:00結束: 17:00比賽場女子52公斤級半決賽女子56公斤級半決賽男子56公斤級半決賽男子70公斤級半決賽男子85公斤級半決賽2010年9月21日 星期六 晚上單元03開始:19:00結束: 22:00比賽場女子長拳男子南拳女子南刀女子槍術男子刀術女子太極劍男子太極劍頒獎儀式第2比賽日2010年9月22日 星期日 上午單元04開始:09:00結束: 10:30比賽場女子52公斤級決賽女子56公斤級決賽女子52公斤級頒獎儀式男子56公斤級決賽女子56公斤級頒獎儀式男子70公斤級決賽男子56公斤級頒獎儀式男子85公斤級決賽男子70、85公斤級頒獎儀式體育館房間按功能和運行時間可分為以下4類：比賽大廳、附屬用房、訓練館、健身房，具體功能及運行時段如下:表3 比賽大廳、附屬用房、訓練館、健身房，具體功能及運行時段類別賽時平時功能運行時段功能運行時段比賽大廳羽毛球、籃球、體操等8:0022:30作為羽毛球館向師生出租場地/文藝匯演、演唱會8:0018:00/8:0022:00附屬用房休息室、會議室等6:0022:30體育教學部辦公室8:0018:00訓練館體育選修課籃球、羽毛球乒乓球場地比賽8:0018:00體育選修課籃球、羽毛球乒乓球場地8:0018:00健身房體育選修課瑜伽、健美操，出租作為健身俱樂部8:0022:00體育選修課瑜伽、健美操場地，出租作為健身俱樂部8:0022:00 體育館的內部人流分析觀眾人流路線是體育館的主要流線，觀眾一般從室外廣場上二層平臺通過檢票后進入觀眾廳的觀眾席位。一般8:309:00入場，11：3012:00離開,下午14:3015:00入場，17：3018:00離開，晚上18:3019:00入場，22：0022:30離開。(2)貴賓、領導人流路線通常從一層通過單設的出入口經休息廳進入觀眾廳內的貴賓席或主席臺，入場及離場時間與觀眾相近。(3)運動員人流路線從一層單設的入口進入大廳，再到運動員休息室、更衣室。比賽前可在練習場地做準備活動后，到檢錄處整隊進入觀眾廳比賽場地。由此可見，體育館賽時人流量大，人數波動也大，在 9:00~11:30 與 15:00~17:00 及19:00~22:00時間段呈現人流量高峰，12:00~14:00及18:00~18:30出現人流量低谷。人流量變化規(guī)律對于空調冷熱負荷及新風量的確定影響較大。 體育館的各房間人員設備參數據調查統(tǒng)計，可知典型房間人員設備參數（表4），以及人員作息規(guī)律（圖2）。表4 典型房間人員設備參數房間類型面積人員密度（人/㎡）設備功率（W/㎡）比賽大廳33600籃球訓練廳8000乒乓球訓練館10000檢錄處300休息室150會議室505工作人員辦公室2013健身房3000控制機房1218二層門廳300圖2 典型房間人員設備作息人員設備比賽大廳咖啡茶座新聞發(fā)布室、工作人員休息室等辦公室運動員休息室、貴賓休息室、記者休息室等健身房值班室門廳 湘潭某體育館空調設計冷熱源：比賽大廳，訓練館共用冷熱源，采用空氣源熱泵，機組放置于室外廣場，附屬用房和健身房采用分體空調。氣流組織：比賽大廳觀眾席和比賽場地采用同一系統(tǒng)，回風空調箱均勻分布于大廳靠近屋頂的四周，于上部側送，新風經新風機處理后由新風管送入，自然排風（如圖3）。訓練館采用風機盤管頂送，不單獨設新風系統(tǒng)。根據工作人員介紹,進行羽毛球比賽時，為防止送風氣流干擾，需要關閉空調系統(tǒng)，比賽大廳采用提前預冷方式。一般提前2個小時開啟空調系統(tǒng)，正式比賽時關閉，由于冬季比賽較少，冬季空調開放時間很少，南方地區(qū)冬季氣溫不非常低（冬季干球溫度為2℃），能夠滿足人員的舒適度要求?；@球比賽開啟空調不影響。圖 3 比賽館送風設計 湘潭某體育館與淮南體育文化中心比較 同：兩者均為為多功能體育館，可進行球類（含羽毛球）、體操、文藝演出等。主要功能房間基本相同。對分析淮南體育館室內環(huán)境控制要求和賽時、賽后室內人員數量變化特點具有較好的參考意義。 異：氣象參數：安徽淮南和和合肥相近，℃，冬季計算干球溫度4℃?！?，冬季計算干球溫度2℃?？梢妰烧呦募練鉁叵嗖畈淮螅疽粋€在高于0℃，一個低于0℃，湘大體育館主要側重于夏季供冷，而安徽淮南體育中心需要兼顧冬季供熱與夏季供冷。 規(guī)模：湘潭某體育館比賽大廳3935座看臺，安徽淮南體育文化中心坐席6744個，（其中固定座椅3072個），人員負荷、新風負荷更大，舉行羽毛球比賽預冷在人員滿座的情況下可能無法滿足要求。故要求在開啟空調時，室內氣流組織也能滿足要求。 由于調研時間和地點的限制，團隊成員除實地調研外還閱讀了大量體育館設計的相關文獻，并將閱讀心得總結成了《體育館空調系統(tǒng)設計綜述》。體育館空調系統(tǒng)設計綜述摘要 　結合工程設計以及對部分體育館空調系統(tǒng)的調查，對體育館空調形式、空調系統(tǒng)劃分及氣流組織等進行探討，探求符合體育館多種經營實際所需的、 利于空調系統(tǒng)運行節(jié)能的體育館空調設計方案，為體育館設計提供參考。關鍵詞 體育館 負荷特性 空調系統(tǒng) 氣流組織 　1 體育館室內空調設計參數的要求 體育館建筑設計規(guī)范要求表1 比賽大廳設計空調設計參數夏季冬季最小新風量（m/h人）溫度（℃）相對濕度（%）氣流速度（m/s）溫度（℃）相對濕度（%）氣流速度（m/s）26～2855～65≦16～18≦30≦15～20≦≦指乒乓球、羽毛球比賽時的風速，為建議值，乒乓球的高度范圍取距地3m以下，羽毛球的高度民主范圍取距地9m以下；表2 輔助房間室內設計溫度序號房間名稱室內設計溫度（℃）冬季夏季1運動員休息室2025～272裁判員休息室2024～263醫(yī)務室2026～284練習房1623～255檢錄處一般項目2025～27體操246觀眾休息室1626～287一般庫房、空調制冷機房10— 體育館空調參數設定實例表3 體育館空調參數設計實例室內設計參數深圳大學生運動會主體育館山東文登體育館大連理工大學體育館2 體育館負荷分析比賽場、觀眾席和與比賽有關的附屬用房如檢錄廳、運動員休息室, 教練員、裁判員休息室、新聞媒體用房等有活動才有負荷的，對外營業(yè)場所以及少量的辦公等輔助用房平時也需供冷、供熱，此部分面積占整個建筑面積的比例小，比賽大廳的人員負荷、燈光負荷、新風負荷占空調冷負荷的大部分。 比賽大廳熱濕負荷特征負荷由于體育館內人員密度大(可達到2～㎡) ,比賽場地上方有較大的照明散熱量,大型體育館可達200W/㎡,小型體育館也達到70W/㎡,因此總冷熱負荷主要由人體和照明負荷構成 ,其次是新風負荷及圍護結構負荷。部分體育館的冷負荷數值見表4。表4 部分體育館的冷負荷 體育館熱濕負荷特征體育館屬于大空間建筑，大廳垂直溫度梯度大，空調負荷有效區(qū)域所占的空間占整個空間的比例很低，且大空間的外墻面積與地板面積之比較大，這就造成了外界對室內空間的自然對流影響較大，形成了一個明顯的周邊負荷區(qū)。內場比賽場和觀眾席組成的比賽大廳是體育館的主功能部分，觀眾席冷、濕負荷主要來自人員，且人員數量變化大。在國內體育館中,人員發(fā)熱量占整個大廳余熱量平均為70%左右。選取國內4個體育館的負荷構成如圖2所示。 圖1 觀眾席冷負荷構成 圖2 比賽場地冷負荷構成 通過分析發(fā)現,比賽場室內冷負荷中,屋頂和照明得熱之和占了大約過半的比例見圖。觀眾席的室內冷負荷主要來自于下部人員負荷。因此,觀眾席采用置換通風的方式是比較合理的。濕負荷主要來自觀眾區(qū)人員散濕。由于該區(qū)域人員密集,濕負荷相當大,完全采用降溫除濕的方式能耗較大,可以優(yōu)先考慮采用置換通、頂部設置機械排風的方式來排除室內余濕。對于多功能體育館,在初投資允許的前提下,比賽場空調負荷應兼顧內場加座的情況,同時應具有足夠靈活的可調性,以滿足多功能的用途。3 體育館的空調系統(tǒng)形式與劃分 　體育館的空調系統(tǒng)形式體育館空調系統(tǒng)主要分為集中式和分散式，集中式空調系統(tǒng)具有集中管理,大型設備能效高,可減少裝機容量,可以互為備用等優(yōu)點。但如果不進行體育比賽,僅附屬用房使用時,則系統(tǒng)運行極為不節(jié)能,經常會出現“大馬拉小車”的現象 ,或空調系統(tǒng)根本開不起來, 如廣州天河體育中心體育館、廣東體育館、東莞體育館、潮州體育館、陽江體育館、佛山體育中心、廣東奧林匹克體育中心等。分散式空調系統(tǒng)具有運行靈活,無機房,但設備能效低、系統(tǒng)裝機容量大、 系統(tǒng)投資大等特點。綜合兩者特點, 比賽大廳、 觀眾席以及與比賽有關的附屬用房如檢錄室、 運動員休息室、 裁判員休息室等采用集中式空調系統(tǒng) 。 其余的附屬用房需滿足比賽的要求并兼顧賽后的使用, 宜設置分散式空調系統(tǒng), 如深圳大運會體育中心、寶安體育中心等。 　體育館空調系統(tǒng)劃分《體育館建筑設計規(guī)范》提出：大型體育館比賽大廳可按觀眾區(qū)與比賽區(qū)、觀眾區(qū)與觀眾區(qū)分區(qū)布置空調系統(tǒng)；場館休息廳在氣象條件適當的地方應充分利用自然通風，根據使用要求和當地經濟條件亦可設置空調系統(tǒng)；運動員休息室、裁判員休息室等宜采用各房間可分別控制室溫的系統(tǒng)；計時記分牌機房、燈光控制室等應考慮通風和降溫措施，降溫宜采用獨立的空氣調節(jié)設備。① 門廳、休息廳、練習館、休息室等房間，這些房間是比賽大廳的輔助房間，使用時間一般與比賽大廳相同，所以可以與比賽大廳共用一套冷源，但是室內環(huán)境控制要求不太一樣，空調系統(tǒng)應分開設置。② 轉播室、調光室、擴聲室、醫(yī)務室等房間內一般有貴重設備，對室內溫濕度要求較高，這些房間的空調系統(tǒng)最好不與比賽大廳采用同一套冷源。③ 對外開放的體操房、健身房、訓練館等，使用時間與比賽大廳不同，其空調系統(tǒng)和冷源均應與比賽大廳分開設置。4 體育館的系統(tǒng)形式及冷熱源配置體育館人員密集、設備散熱量大的場所，過渡季節(jié)仍然需要空調降溫。因此采用全空氣低速風道雙風機系統(tǒng)較為合理。室外進入的新風和部分回風混合后，經過濾、冷卻或加熱處理后送人比賽大廳。空調機組新風口、回風口、排風口分別配帶電動風閥，根據室外新風焓值，調節(jié)3個