合川文化艺术中心剧场负荷分析与气流组织设计

夏 虹

（重庆市设计院 重庆 400015）

合川文化艺术中心剧场负荷分析与气流组织设计

夏 虹

（重庆市设计院 重庆 400015）

通过对合川文化艺术中心剧场冷负荷的计算及分析，笔者认为在剧场等间歇性使用且人员密集场所的大空间公共建筑中，构成空调冷负荷的主要部分是人体发热及新风负荷；因此在空调系统的使用过程中，应根据人员密度的变化来调节系统的运行，达到节能的目的。在气流组织设计时，宜选用倾角可调的喷口来满足冬、夏工况的使用要求。

剧场；冷负荷分析；气流组织；节能运行

1 建筑概况

合川文化艺术中心位于重庆市合川区，与合川区政府隔街相望。建筑面积约5万m2，建筑功能主要包括剧场、会展、中庭及培训中心等，其中剧场、会展、中庭均为高大空间。本文主要分析剧场空调负荷的分布负荷特征情况及气流组织设计要点。

2 空调负荷的计算及分析

根据《公共建筑节能设计标准》及《采暖通风与空气调节设计规范》，对集中空调系统必须进行热负荷及逐项逐时的冷负荷计算。本工程空调热负荷及逐时逐项冷负荷的计算软件采用的是上海华电源信息技术有限公司与上海现代建筑设计集团有限公司开发的HDY-SMAD暖通空调负荷计算及分析软件；室外设计参数以重庆市的气象参数为依据；室内计算参数见表1，通过软件的计算结果见表2。夏季总冷负荷采用综合最大值，即从各空调区逐时冷负荷相加之后得出的数列中找出的最大值。

2.1 主要房间室内设计参数（表1）

表1

2.2 负荷计算结果（表2）

表2

围护结构参数按照建筑节能计算报告书确定。由于剧场及会展不会同时使用，因此空调系统总冷负荷按剧场与会展中的大值与中庭相加确定。

2.3 剧场负荷特征

以下是夏季剧场舞台及观众厅逐项空调冷负荷的计算值，冷负荷最大值的出现时间为16：00。由于负荷的大小与室外空气焓值紧密相关，所以冷负荷的最大值一般也出现在室外焓值较高的时刻。

2.3.1 舞台（表3）

面积:995.00m2；人员密度:由演出人数确定；

夏季总冷负荷(含新风/全热)为321.1kw；

夏季新风冷负荷为107.5kw；

夏季人员冷负荷(全热)为25.1kw；

夏季设备及其它冷负荷为138.0kw；

夏季照明冷负荷为28.1kw；

夏季围护冷负荷为22.4kw；

夏季总湿负荷为26954.55g/h。

表3

2.3.2 观众厅（表4）

面积:780.00m2；人员密度:由座位数确定；

夏季总冷负荷(含新风/全热)为414.8kw；

夏季新风冷负荷为171.8kw；

夏季人员冷负荷(全热)为152.3kw；

夏季设备及其它冷负荷为48.5kw；

夏季照明冷负荷为9.6kw；

夏季围护冷负荷为32.6kw；

夏季总湿负荷为166626.72g/h。

2.3.3 剧场观众席部分与舞台部分夏季冷负荷的区别

从以上舞台、观众厅空调冷负荷的构成比例来看，剧场观众席部分与舞台部分夏季冷负荷有很大的区别。观众席部分的负荷特征为：人员密度大，因此人体发热点总负荷及所需求的新风负荷比较大，舞台部分的负荷主要由设备发热需求的冷负荷及人员需求的新风负荷构成。对于围护结构而言，外墙面积虽大，但一般均为无窗建筑或外窗很小，所以围护结构的冷负荷并不大。

表4

剧场建筑是非常年运行的、间歇性使用的建筑物，人员短期密集，最大负荷出现的时间与运行时间并非一致；同时剧场是一个封闭的具有一定蓄热能力的空间，具有较大的预冷（预热）负荷，因此在可提前开启空调系统，并在新风管道上设置电动控制阀，预冷及预热的时间内将新风完全关闭，达到节约能源的目的。

3 剧场空调气流组织设计

3.1 风口确定

剧场舞台、观众厅均为高大空间，因此设计采用单风道低速全空气系统。送风口采用喷射风口。喷口送风是依靠喷口吹出的高速射流实现送风的方式，其主要特点是送风速度高、射程远，射流带动室内空气进行强烈混合，使得速度逐渐衰减，并在室内形成大的回旋气流，从而使空调区获得较均匀的温度场及速度场。喷口送风特别适合于高大空间公共建筑空调工程使用。

3.2 风口的校核计算

采用不同的空调方式和气流组织对室内温度的分布有较大影响，分层设置空调送风可以更好地保证人员活动区域的空调效果。本设计采用喷口侧送，并在侧墙下部即靠近人员活动区域处集中设置空调回风口。为减少空间上部区域向空调区的热转移，在舞台及观众厅的上部分别设置有机械排风系统用以排出建筑物上部的热空气。

剧场舞台及观众厅的空调送风量分别为40000m3/h及60000m3/h。设计中根据与建筑专业的配合确定空调送回风管道及风口的平面布置。参照《实用供热空调设计手册》喷口送风速度vs：

式中的阿基米德数Ar在不同的喷口倾角时其计算公式不一致。

当β=0且送冷风时：

当β角度向下且送冷风时：

当β角度向下且送热风时：

下面是对空调喷口布置的校核计算，以观众厅空调支管上风口为例(按照妥思喷口校核)，其结果满足使用要求。

3.2.1 剧场观众席（空调送风量8800 m3/h）

喷口选择：DUK系列，型式：可调式，规格：DUK-V/315，数量：10台。

3.2.2 剧场舞台（空调送风量10000 m3/h）

喷口选择：DUK系列，型式：可调式，规格：DUK-V/400，数量：8台。

通过计算得知，夏季工况供冷时的送风角度为15°，冬季工况供热时的送风角度为45°。冬季送风角度超过最大翻转角度30°，喷口宜接管倾斜向下15°。

4 结论

（1）在剧场观众厅等人员密集的大空间公共建筑中，构成空调冷负荷的主要得热量是人体发热量及新风热量，这两部分热量分别占室内计算空调冷负荷的37%及41%左右，而通过围图3 热风送风示意图护结构传入的热量仅为8%。

表5 已知参数

图1 剧场空调布置图

表6 夏季工况

图2 冷风送风示意图

表7 冬季工况

（2）通过对剧场逐时计算负荷值的分析，最大负荷的出现时间是16：00，但剧场随室外气温的变化而产生的波动较小，剧场总冷负荷几乎可认为是一个定值。应当指出计算软件对室外新风的焓值未作任何修正，这与实际情况不符，但可作为有利因素而忽略新风焓值的下降。

（3）根据人员数量的变化制定运行调节方案是系统节能的关键。因此剧场等人员密集场所应设置二氧化碳探测仪，并根据其浓度的变化来调节新回风比和冷冻（热）水流量以确保系统节能运行。

（4）大空间的空调效果，需要合理的气流组织设计来保证。若采用喷口送风，则喷口的倾角应可任意调节，尤其是冬季使用时间，应调节风口的送风角度，以防止热射流上浮。

[1]陆耀庆.实用供热空调设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2007.

[2]全国民用建筑工程设计技术措施暖通空调动力[M].北京:中国计划出版社,2009.

责任编辑：余咏梅

悬挑构件工程变更改变配筋

1工程变更原因

某职工宿舍楼为钢筋混凝土框架结构，因受场地限制，只能建造单排宿舍，北立面二层以上为悬挑走廊，外挑净长1800mm，砖砌栏板120mm厚，1050mm高。由于该宿舍楼邻近汽车运煤道路，灰尘较大，开工以后。建设单位提出在一层地面增加栏板墙基础，把地面一层走廊以及二层以上的走廊全部封闭，走廊外侧对应每间宿舍设一大窗，位置居中，窗台面即为栏板顶面，窗口上平面为上一层走廊边梁(连续梁)梁底，在各窗间设砖垛，两砖垛间增设抗震构造柱。构造柱中线位置与走廊挑梁中线在同一轴线上。构造柱施工后成为原设计走廊挑梁的端支点，使走廊挑梁的受力情况由框架施工阶段的悬臂梁变为围护工程完成以后的外伸梁。

2挑梁配筋设计

原设计挑梁上部纵筋为受力主筋。主体框架施工阶段，走廊挑梁的受力符合原设计意图，但变更增加走廊围护后，挑梁下有钢筋混凝土抗震构造柱，且底层围护结构增加了基础，走廊挑梁受力形式改变。挑梁下出现了构造柱支点，悬臂梁已变为外伸梁。因此，及时联系设计单位对该构件配筋设计进行了修改。

3工程竣工后构件状况

目前，该工程已竣工投入使用，经定期观测，该构件关键部位均无变形、裂缝等缺陷。全面考虑钢筋混凝土构件在工程变更后，其受力形式若发生改变，应及时联系设计单位，修改混凝土构件的配筋。

(摘自：《建筑工人》）

Load Analysis and Air Distribution Design Adopted in Building A Theater in Hechuan's Culture and Art Center

Having done calculation and analysis on theater of Hechuan Culture and Art Center,the author drew a conclusion that in public buildings with large space theaters which have high occupant density and which are not operated continually.major cooling load are heat releasing from human body and the fresh air cooling load.So the operation of HVAC system should be adjusted according to occupant density during its usage for the sake of energy.It is suggested that jets with adjustable angles to be applied to satisfy condition shift between summer and winter.

theater;cooling load analysis;air distribution;energy saving operation

TU831.2

A

1671-9107（2011）08-0035-04

10.3969／j.issn.1671-9107.2011.08.035

2011-05-09

夏虹（1965-），女，重庆人，高级工程师，主要从事暖通专业的设计及技术管理工作。