第二炮兵某部文化活动中心空调和防排烟系统设计经验交法交流

邵进良

摘要：本文介绍了第二炮兵某部文化活动中心空调布置方案、冷热源的选取、空调风系统、空调水系统、通风、防排烟，以及节能和自控等方面的设计方法和经验。

关键词：置换通风；地道风；气流组织；节能

1.工程概况

第二炮兵某部在拆除原简易礼堂处兴建一座集文艺演出、电影放映、大型集会、文化娱乐为一体的大型多功能文化活动中心。该活动中心中部为单层，是一座拥有1200个座位的甲级歌舞剧场兼电影放映厅，其中池座900人，楼座300人，配有机械舞台和升降乐池。四周为三层，布置有舞台技术用房、演出服务用房、排练厅、保龄球室、健身房、能容纳50人的舞厅、6个能容纳30人的团级会议室和一个贵宾室、以及文艺演出队的化妆室、库房和宿舍。舞台和后台下有一层地下室，布置有中央空调机房、变配电室和消防泵房等。共计占地面积2600m²，建筑面积8764m²，空调面积6652m²。

2.空调布置方案

本工程空调系统依据各功能场所使用方式和时间不同，为了使用灵活和节能运行，以及不影响建筑外观效果，采用了集中与分层、分室相结合的空调布置方案。

2.1观众厅采用单风道全空气集中处理系统。安装在舞台两侧地下室内的2台TZK-25型组合式空气处理机组，沿左右地下风道对称送入观众厅池座和楼座的座椅下，经专门订制的通风型座椅送入观众厅。在观众厅吊顶内设回风口和回风管，沿大厅前两侧左右回风道回至地下室，与采集的室外新风或地道风混合后进入空气处理机组，经过滤、加湿、冷热处理后，再送入观众厅内，实现空调置换通风气流组织方式。

2.2舞台采用单风道全空气集中处理系统。安装在舞台右侧地下室内的1台TZK-30型组合式空气处理机组，分左右两侧风道送到舞台后墙第一层天桥下和侧台上空。主台采用可调球形旋流喷口和可调百叶风口向斜下方送风，根据演出剧情的需要可自动调节送风的方向和角度。侧台采用固定方型散流器向下送风。回风口和回风管设在舞台后墙第二层天桥下，经右侧回至地下室，与采集的室外新风或地道风混合后进入空气处理机组，经过滤、冷热处理后，再送入舞台内。

2.3观众厅和舞台在过渡季节利用室外新风进行换气，在冬季和夏季利用地道风进行换气。地道风来自营区大型地下防空洞内。利用地道风还可保证在疫病防治期间采用全新风运行负荷的要求。在地道风入口处设有中效型空气净化器和紫外线灭菌仪，确保了地道风的清洁度。分别在观众厅和舞台的上空安装4台带消音器的低噪音耐高温双速轴流风机，用于平时排风、火灾时排烟。

2.4男女更衣室、化妆室、舞台机械操作室、南北门厅和贵宾室采用风机盘管系统，配套安装了HRV全热回收式新风换气机。前厅采用吊顶式空气处理机组，方型散流器顶送风，上回风。

2.5 网络中心、健身房、舞厅、保龄球室和六个团级会议室采用多联机（VRV）空调系统，室内机采用四周吹风中间回风卡式盘管，室外机放置在屋顶，室内配套安装了HRV全热回收式新风换气机。

2.6根据以往剧场使用反映的经验，舞台上空高达约25m，舞台与观众厅前区有大功率舞台灯和面光灯的照射，易形成舞台区域冷热空气的上下对流，冬季舞台上空的冷空气会沿舞台的后墙下降，沿舞台台面侵袭到舞台演出区、乐池和池座的前区，使该区域的温度场极不稳定，使演员、乐队和前区观众很不舒服。为此，在舞台后墙安装6组较大的铜铝复合型散热器，来拦截沿舞台后墙下降的冷空气进行加热，并在舞台上空采取FBT-Q稀土复合墙体保温材料对外墙进行内保温。

3.空调冷、热负荷和冷、热源

3.1为了节能，该文化活动中心采用了外墙外保温措施，保温材料采用FBT-Q稀土复合墙体保温材料，厚度60m，耐火等级为A级，外挂花岗岩抛光墙板，以达到既节能防火，又美观大方的效果。

3.2空调房间的冷负荷、热负荷、湿负荷的计算是确定空调系统送风量和空调设备容量的基本依据。本工程夏季最大冷负荷为1107.8kW。其中中央空调系统部分为796kW，多联机空调系统部分为311.8kW。冬季最大热负荷为1073.3kW。其中中央空调系统部分为761.9kW，多联机空调系统部分为311.4kW。

3.3由于剧场和演出服务用房为间歇性使用，其它场所的使用时间和频率也不尽相同，因此针对不同的场所采用了不同的冷热源。并考虑因间歇运行和不同时运行所带来的场所急剧温升和温降，以及场所之间的传热的影响，适当加大单个区域的主机和末端设备性能参数，确保不同场所独立运行时所需的冷、热量。

3.3.1中央空调系统冷热源选用两台RSA一130H型风冷螺杆式冷水（热泵）机组。每台制冷量462kW（39.3万kcal/h），制热量495kW（42.6万kcal/h）。实现夏季供冷水（出水7℃，回水12℃），冬季供热水（出水60℃，回水50℃）。风冷热泵机组安装在舞台后侧的配楼屋顶，机座加橡胶减振垫。

3.3.2多数厂家生产风冷热泵机组在冬季温度低于5℃后将因盘管融霜困难而影响春节前后温度较低时段的空调供暖效果，而此时段正是影剧院使用的高峰期。为此，在地下空调机房安装了一台QTZQ-L-K-1.4型空调用湍流式汽-水换热器，与热泵机组串联运行，利用营区供热蒸汽锅炉的蒸汽对空调循环水进行辅助加热，并可切换单独运行，改善了空调厂家靠电辅助加热来满足冬季供暖的不良工况。

3.3.3多联机空调（VRV）系统的冷热源采用风冷热泵型，夏季制冷、冬季制热，选用冬季能在-10℃正常运行的机组。本工程根据使用场所的功能和运行时间不同，共安装风冷热泵型室外机组7台，室内盘管机42台。

4.空调风系统

4.1为了降低剧场噪声，观众厅和舞台均采用低速单风道供、回风系统。风管采用隔音性能较好的节能型玻镁复合风管，在送风道弯头处设置复合消声弯头。为防止震动和噪声的传导，尽量利用土建风道。为防止冷热损失过大，保证送风的清洁度，土建风道内壁抹厚30mm的FBT-Q稀土复合保温材料和厚10mm的1：1水泥砂浆压光。

4.2为减少现浇钢筋混凝土楼板工程造价，观众厅池座座椅下的送风道由原定的1.8m架空现浇层现改为砖砌和预制混凝土风道，主风道沿中间和两侧人行道下布置，配风道沿座椅下布置，并按座椅间距和位置排定，在地坪和台阶浇注时预埋好，安座椅时连接对正。配风道纵断面呈丫字型与主风道衔接。池座下方利用三角空间作静压层，按座位预埋坐椅风口。

4.3为调节风量和风压平衡，在观众厅地下配风道进口处安装插板式调节阀，调节每个通风型座椅下多孔柱脚的送风量45～50m3/h、风速0.15～0.3m/s的舒适度要求。座椅的多孔柱脚的孔数和孔径是根据风压、风量和风速经孔口出流计算确定。

5.空调水系统

5.1由于空调规模为中小型、系统间歇运行，所以冷热水采用一套循环水泵3台（2运1备）。因夏季空调冷水供回水温差小，循环流量大，系统水流阻力大，所以循环水泵的流量和扬程以冷水循环工况参数选取。

5.2由于间歇运行，系统会因静置的时间过长而使整个系统的水温降至与环境温度一致，这样冬季剧场停用时间长了管内会冻结，而正真使用时又可能无法运行。若采用放空方法，不但造成水的浪费，而且操作麻烦。为此，在主循环泵侧加一台辅助循环泵，用于冬季非空调期间的防冻，辅助循环流量按系统水容积并保证最不利管段流速在0.6m/s左右选定，若流速过小照样会有冻结的可能。

5.3空调水系统采用双管闭式系统，考虑到水系统的补水的可靠性和运行的稳定性，采用安在舞台第三层天桥上的高位膨胀水箱补水和定压。补水泵的开停由膨胀水箱的水位传感器自动控制。补水采用自动软化器软化水，并在总回水管上设电子除垢防垢仪，并对水箱和管件采取了保温措施。

5.4管道穿越防火墙时设阻火圈，穿越沉降缝时设金属软管节，并与大功率的演出灯具保持l_Om以上的安全距离。

6.主要场所的通风措施

6.1本工程为综合性观演、文化娱乐场所，除少部分附属用房有直接对外开启的门窗外，多数场所为封闭型，因此平时使用期间的通风方式以机械通风为主，辅助于自然通风。

6.2新风量的选取：观众厅按每座13m3/h，舞台按舞台空间的1次/h换气次数，演出辅助用房按30m3/h.人，会议室、健身娱乐场所按45m3/h.人，贵宾室按50m3/h.人（有吸烟场所）。

6.3主要场所的气流组织：

观众厅：采用与中央空调相结合的方式，池座与楼座座椅下送风，顶部两侧各设2台加有消音弯头的低噪音轴流排风机，实现置换通风方式，排风量15000m3/h。

舞台：采用第一层天桥下送风，在栅顶上设4台加有消音弯头的低噪音轴流排风机，实现低送上排的通风方式，以利排除舞台上空不清洁的空气，排风量为6000m3/h。

前厅、健身房、娱乐室和会议室：采用顶送顶排的换气方式，利用HRV全热回收新风换气机进行通风换气，在冬季和夏季设定机组处于全热交换状态，在春季季节设定机组处于全面换气状态。

地下室设备用房：采用机械送风、机械排风、定时通风换气方式，以保证地下设备场所不致于湿度太大，以及污浊空气太浓而通过舞台面和乐池串入舞台表演区和观众厅。

7.主要场所的防排烟措施

7.1建筑物发生火灾后，产生的烟气对人的危害极大：一是使房间和通道能见度降低，不利于人员疏散；二是使人员中毒、窒息而丧失逃生的能力。新修订的《建筑设计防火规范》严格了对游艺娱乐场所的安全防火措施。本工程为比较典型的大型多功能文化娱乐场所，且政治意义重大，因此必须按规定进行严格的防排烟设计。

7.2水平防火分区：按使用功能和火灾危险等级的不同，用防火墙、防火门和防火幕将各层水平方向分成5个防火分区：舞台、观众厅、观众厅周边、后台附跨和地下保龄球室。

7.3垂直防火分区：以每层划分防火分区，对观众厅的周边区域利用带防火门的封闭楼梯间进行了垂直分区，地下室设备用房与上部楼房之间采用防火门进行了垂直分区。舞台台口与观众厅之间采用防火幕并配备水幕保护系统进行防火分区。地下保龄球室有单独对外出口。

7.4防烟分区：主要集中在观众厅周边健身游艺娱乐场所。每层划分两个防烟分区，在走廊的中间设自动下垂式挡烟垂壁，使每个防烟分区的建筑面积不超过500m2。观众厅按一个防烟分区进行划分。

7.5防排烟方式：后台的辅助用房利用可开启的外窗进行自然进风和自然排烟。台仓、地下设备用房利用耐高温风机进行机械送风和排烟。舞台、观众厅和观众厅周边的封闭走廊利用门窗进行补风利用耐高温风机进行排烟。

7.6排烟量：凡设有机械进风和机械排烟的防烟分区分别按60m3/m2.h或换气次数6次/h的排烟量设计。

7.7防排烟风机：采用耐高温消防双速轴流风机，并配带防火阀，平时低速运行用于通风换气，火灾时高速运行用于排烟。

7.8防排烟风机、防火门、防火幕均与空调、消防设施进行联动。火灾时关闭空调设备，打开防排烟设备，启动消防设备。

8.节能处理措施与自动控制

本工程空调系统的节能和自动控制措施主要有以下几项：

8.1建筑物围护结构采用传热系数低的建筑材料和外墙外保温结构体系，玻璃采用热反射镀膜玻璃，在舞台的上空直接与室外接触的外墙采用FBT—Q稀土复合保温材料进行内保温法处理。

8.2前厅和左右门厅门口设阻挡室外空气入侵的空气幕。

8.3在盛夏和严冬尽可能利用地道风进行新风换气，节能可达30%左右。

8.4在安装风机盘管和多联机空调器系统，尤其不能开启外窗的房间，安装了HRV全热回收新风换气机进行新风换气，能量回收可达70%左右。

8.5风冷热泵机组能根据回水温度的变化实现无级变频自动控制。

8.6空气处理机组利用电动三通温度调节阀根据观众厅和舞台回风温度的变化自动调节进出表冷器的水量，实现对观众厅和舞台的温度自动控制。

8.7观众厅及周边的地下风道采用FBT-Q稀土复合保温材料和水泥砂浆抹面，减少地下传热消耗。

8.8风机盘管采用电子触摸式调温开关。

8.9多联机的室外机均采用集成变频技术，室内机采用单机遥控自动温度控制技术。

8.10热泵机组和空气处理机组的运行参数的设定和控制实现既可就地控制，又可远传到三楼空调控制室内集中控制。

9.结语

该文化活动中心使用三年多来，空调通风系统冷、热启动快，温度调节稳定，场所噪音很小，空气清新怡人，节能效果明显，很好地保证了多次大型文艺演出效果，部队广大官兵和演出单位对该工程的空调通风使用效果非常满意。整个工程先后荣获中国人民解放军总后勤部军队一等奖、河南省城乡建设优秀勘察设计二等奖和河南省优秀工程勘察设计二等奖。