重庆某文化艺术中心空调设计

李智军

中煤科工程集团重庆设计研究院有限公司

1 项目背景

本工程紧邻重庆市人民公园，位于重庆市渝中区上、下半城之间。本建筑大部分为半覆土建筑，其屋顶种植地被植物和桶装乔木等各种绿色植物，既满足了渝中区居民文化活动的需求，又有效延续了公园面积，文化艺术中心与公园浑然一体。文化艺术中心建筑面积12298 m2，其中多功能剧场为800座中型剧场，建筑面积4150 m2。文化艺术中在251.5标高平台以上为公园，251.5标高平台以下为五层地下及半地下的覆土建筑。建筑效果图如图1所示。

图1 建筑效果图

2 中央空调系统设计

2.1 空调负荷及室内设计参数

空调房间室内设计参数见表1。

本建筑吊层部分屋顶覆土层设计厚度达1.50 m，且为半地下结构，为空调系统的节能创造了很好的条件。本工程的空调冷负荷采用鸿业负荷计算软件4.0，采用的基础资料为《重庆市公建筑节能设计标准》中推荐的数据。经逐时冷负荷计算，本工程空调冷负荷综合最大值为：2887.5 kW，单位空调面积冷指标：188 W/m2。峰值出现在16∶00附近。

2.2 空调主机的选择

结合重庆气源较充足而电力紧张的现状，空调系统冷热源设计选用2台16DNH040天然气直燃型空调冷热水机组，单机容量调节范围为25%～100%，额定制冷工况下能效比达1.36，满足国家有关节能规定[1]。考虑多功能剧场运行管理的独立性，原设计拟为剧场单独设置空调主机，但受工程投资和规划方面的限制而放弃，这可能是本工程主机选择的一个遗憾。天然气直燃机房设置于吊四层（平西三街层），根据有关消防规定，直燃机房设有不小于机房地面积10%的通风泄爆口，同时设有与天然气紧急切断阀相联锁的机械排风系统。

2.3 空调系统及节能

本建筑各层均采用风机盘管或吊顶空调器加各层独立的集中新风系统。本着节省投资及能耗并重的思路，本工程主要采用了以下一些节能措施：

1）本工程空调水系统采用2管制机械循环，立管为同程式，各层水平管为异程式。空调水系统采用一次泵系统，一次泵采用变频调速控制。空调主机为定流量运行，末端水系统为变流量运行。空调水系统的定压采用高位膨胀水箱方式。空调冷热水系统的最大输送能效比（ER）不超过0.00433，满足节能要求[1]。

2）空调冷热源系统采用下列自动监测和控制：

①对系统冷、热量的瞬时值和累计值进行监测，直燃机组采用由冷量优化运行台数控制的方式。

②直燃机组、水泵、冷却塔等设备连锁启停。

③对供、回水温度及压差进行监测及控制。

④对主要设备（直燃机组、水泵、冷却塔）运行状态进行监测及故障报警。

3）空调冷却水系统采用下列自动监测和控制：

①直燃机组运行时，冷却水最低回水温度的控制。

②冷却塔风机的运行台数控制 (未采用变速调节)。

4）空调风系统采用下列自动监测和控制：

①室内空气温度的监测和控制。

②设备运行状态进行监测及故障报警。

③组合式机组和吊顶空调机组空气过滤器超压报警或显示。

5）末端空调器设自控装置，可根据房间空调参数测定值与设定值之差，利用电动三通风阀自动调节空调器新回风混合比。还可利用空调器冷、温水管路上的电动二通阀及压差控制阀，自动调整进入空调器的冷、温水流量，使空调房间的室内温度比较稳定地达到要求。末端变水量的风机盘管采用电动温控阀和三挡风速结合的控制方式。

6）为调整各水环路的水力平衡，在系统总供回水管之间设自力式旁通压差控制阀。同时，在各层水平环路上设有压差控制阀，以控制各分支管路的水力平衡，使系统平稳运行。

3 多功能剧场的空调设计

经渝中区政府及文广新局的确认，本剧场为800座中型剧场，建筑面积4150 m2。要同时满足歌舞话剧、放映、大型会议等多功能的使用要求。剧场夏季室内设计温度26～28℃，冬季室内设计温度16～18℃，同时，观众厅人员处室内气流速度不宜大于0.25 m/s，舞台人员处室内气流速度不宜大于0.20 m/s。经与舞台专业设计单位协商，本工程针对观众厅和舞台采用不同的空调气流组织[3]。

1）观众厅建筑面积约 537 m2，设备负荷按13 W/m2、照明负荷按10 W/m2计入负荷计算。观众厅为高大空间建筑，最大空高达17 m以上，共设计座位800个，分为楼座和堂座，设计新风量为20～25 m3/(h·p)。观众厅计算最大冷负荷为246.42 kW，冷指标459 W/m2。

观众厅楼座设组合式空调机组1台，气流组织为上送下回。空调系统采用旋流风口顶送风，座位下设置侧壁单层百叶回风口66个，回风经座位下结构夹层回到空调机房。在堂座2侧各设组合式空调机组1台，气流组织为上送下回。空调系统采用旋流风口顶送风，座位下设置189个回风柱，回风经座位下结构夹层回到空调机房。楼座和堂座的空调机组均为定风量运行[3]。（因受建筑结构的限制，观众厅没有采用分层空调形式。）

2）舞台及侧台建筑面积约555 m2，舞台设备负荷按50 W/m2计入负荷计算。舞台设计单位提供的照明负荷最大可达600～700 W/m2，按250 W/m2计入负荷计算。舞台人员密度按0.1 p/m2计算，设计新风量为30～50m3/(h·p)。舞台计算最大冷负荷为209.45 kW，冷指标377 W/m2。

舞台部分设置组合式空调机组1台，气流组织为上送下回。空调系统利用舞台侧墙上的20个￠400球形喷口送风，在两侧台设置单层百叶回风口，回风经风管引回空调机房。为了尽可能降低空调送风气流对演出的影响，舞台空调机配置双速风机，低速时送风量约为12000 m3/h，可同时满足过渡季通风要求。空调送风球形喷口均为电控风口，可根据舞台演出情况电动调节喷口的转角和启闭。同时，可调节空调机组的风机转速，使喷口射流对演出的影响降到最小。过渡季全新风运行时，空调机组的风机低速运行，满足通风需要[3]。

观众厅及舞台的空调机组均可利用电动三通风阀自动调节新回风混合比。还可利用空调器冷、温水管路上的电动二通阀及压差控制阀，自动调整进入空调器的冷、温水流量，使空调房间的室内温度比较稳定地达到要求。排风系统均采用双速低噪声排风机，空调时低速排风，过渡季时高速运行，满足通风需要。

图2 剧场观众厅及舞台的空调系统布置剖面图

剧场观众厅及舞台的空调系统布置剖面示意图如图2。

4 多功能剧场排烟系统

多功能剧场观众厅及舞台分别设置机械排烟系统，剧场观众厅、舞台净空高度均大于6.0 m，防火分区内不再划分防烟分区。排烟口采用常开单层百叶风口，排烟风机风量按每平方米地面积不小于60 m3/h计算。排烟风管与空调送风管在剧场顶棚下交错不重叠布置。火灾时开启排烟风机及机械补风机，进行排烟。多功能剧场同时设置有机械排风系统，空调时低速排风，过渡季通风时高速排风。火灾时多功能剧场所有平时空调和通风设备均自动关闭。

5 工程难点和问题

文化艺术中心内的多功能剧场，其空调回风采用的是座位下回风，在座位下设有结构夹层，同时在观众厅两侧设有回风用的双墙结构。回风路线为：座位下回风口→座位下结构夹层→2侧双墙→空调机组。

在工程实施时，安装单位应密切配合土建单位进行所有预留洞和预埋件的设置工作，同时土建施工时应随时作好座位下结构夹层和两侧双墙内的清洁工作，确保空调回风路线的畅通和清洁。这是剧场空调系统成败的关键工作。

6 工程进展情况

本工程各项设计于2007年顺利通过渝中区文广新局组织的两次专家评审，整个工程于2010年竣工验收。已举办了多次大型文艺演出和报告会，建筑及空调系统使用良好，达到了设计要求。