浅谈暖通设计与文体类建筑构造的融合

陈世玉

华东建筑设计研究院有限公司

0 引言

文体类建筑作为城市公共文化活动的重要场所，具有人员密集、使用功能复杂的特点。文化类建筑包含展览馆、音乐厅等，展览馆通常为高大通透空间，注重观众的视觉观感，展陈及建筑均致力于对空间中的元素进行组织和规划[1]。体育场作为体育类建筑形式之一，具有巨大的体量，其形态是其周边城市公共空间视觉环境的重要组成部分和影响因素[2]。

文体类建筑的上述特征要求暖通设计应熟悉建筑构造，并与建筑专业密切配合，实现空气调节和消防安全的同时，兼顾建筑形式的表现性。本文通过展示互动中心和体育场项目介绍两种建筑形式下暖通设计与建筑构造的融合方式。

1 展示互动中心

本展示互动中心项目建筑造型采用铝结构曲面设计，外形的弧度随层高变化，见图1。单体主要功能有展厅、陈列室等。外墙窗户及百叶形成钻石图案，与北侧地面水体景观交相辉映。

图1 展示互动中心北侧效果图

1.1 外墙百叶与围护结构造型

展示互动中心二层高度以上区域的外墙弧线角度倾斜向上，若设置新风或排风百叶，易造成雨水从百叶口落入风管，引发机器故障。因此本建筑新风百叶及排风百叶大多设置在一层高度范围内，仅有一处新风百叶设置于二层高度范围内。为避免雨水通过二层百叶落入风管，设计时利用建筑内部无功能空间作为扩大风井，风管从管井东西两侧接出，与百叶间接连接，同时在扩大风井内设置排水口排出雨水，保证进风管路安全。

展示互动中心外围护结构弧长约200 m，在较短的弧长范围内布置整个空调系统及机械防排烟系统的取风和排风百叶，应综合考虑建筑围护结构造型及机房位置，并与外窗造型相适应，保持钻石点缀的效果。空调系统根据建筑左右对称的特点分为两组，机械加压送风进风口和排烟出风口两者最小水平距离满足不小于20 m 的要求。一层外墙百叶设置情况如图2 所示，东西两侧新风百叶为空调系统及正压送风系统兼用，北侧排风百叶为空调系统及排烟系统兼用，东南侧设置排烟百叶。其余两处空调新风及排风百叶按照水平距离不小于10 m 的要求，设置在以上四组百叶的间隔范围内。

图2 一层外墙百叶平面图

1.2 管道井与建筑构造

展示互动中心地上部分内部展区与外部展区的空调系统相互独立，地上一层展示互动主体区按照展示流线及展厅美观要求不设置空调机房。为方便管理，整个展区空调机房集中设置于地下一层，位于内部展区的正下方。空调机房离外墙较远，为了将新风引入空调机房，地下一层设置土建新风管井，但新风路径被一部封闭楼梯间隔断，设计中发现可以利用楼梯间转换平台下部的建筑空腔，将风井与楼梯间下部空腔结合，保证了东西侧新风井道的畅通，见图3、图4。值得注意的是，此时风道截面积在楼梯间转换平台处最小，设计中应校核此处的最大风速满足设计要求。

图3 新风管井和空调管井平面图

图4 楼梯间处新风管井和空调管井剖面图

外部展区南侧空调路径与新风路径一致，其空调管井并列设置于新风管井南侧，回风管和送风管呈上下叠放，如图3、图4 所示。内部展区隔墙外围形成1 m宽的送风空腔，外部展区北侧空调风管布置在空腔内，送风喷口紧贴空腔侧壁布置，结合建筑构造隐藏风管，大厅高大通透，保证了视觉观感，见图2。

2 体育场

本体育场项目建筑设定规模为1.5 万座位，主要举办地区性和全国单项比赛，如图5 所示。

图5 体育场效果图

主要座位布置在西侧主看台区，主看台上部为膜结构顶盖，东侧、北侧及南侧上部均设置少量座位。由于看台阶梯型的特点，东西南北四处看台内部的功能性房间及走道的层高较低。

2.1 排烟百叶（自然排烟窗）与建筑构造

体育场西侧看台主体内大部分房间及走道处于内区，需采用机械排烟方式。但看台上部为膜结构顶盖，机械排烟的烟气不能高空排放，同时体育场内部交通流线复杂，包括观众流线、运动员流线、竞赛管理流线、新闻媒体流线等，因此看台主体内排烟路线的确定应分析建筑构造及人员流线，防止排烟口设置影响人员疏散。最终确定西侧看台排烟风管贴于二层观众入场大平台下部伸出体育场主体外，设置排烟百叶，将烟气排至室外，避免了烟气对一层和二层人员疏散的影响，排烟管道与大平台结合隐藏了排烟管路，也有利于体育场视觉美观性。

北侧看台下部检录大厅排烟百叶设置在上部有膜结构顶盖的区域之外，烟气直接排至室外，避免烟气停留在膜结构顶盖内，提高了疏散安全性，也保证了膜结构顶盖的完整性。

图6 东侧看台剖面图

东侧看台下部主要为器材仓库及商业，走道长度约150 m，受阶梯型看台限制，一层库房及走道梁下净高仅2.6 m，若采用机械排烟方式将会约束走道净高。设计中通过设置挡烟垂壁将走道分为三个防烟分区，每个防烟分区两端减少部分库房，设置室外开放物品暂存区，并于暂存区上部设计满足规范要求的自然排烟窗。将排烟设计与建筑功能结合，简化了排烟系统，走道吊顶内仅有电气桥架及给排水管道，提高了走道净高，见图6。南侧看台下部主要为显示屏控制室，扩声控制室等设备用房，走道长度约75 m，排烟做法与东侧看台走道相同。

2.2 管道井与建筑构造

体育场地下一层主要功能为地下车库、训练用房、设备用房等，其中训练用房处于西侧看台主体下方。由于看台主体内平面功能为小房间格局，为减少训练用房空调及防排烟管井对主体平面功能的影响，风管采用跨防火分区形式进入西侧地下车库，结合地面绿化景观设置出地面管井。训练用房空调新风利用体育场主看台区多处地下室采光井取风，就近从采光井侧面引入新风，缩短风道长度，减少地下室管路交叉。

2.3 室外机布置与建筑构造

体育场采用多联机空调系统，室外机设置需考虑机组安装空间及散热空间，同时应尽量减少对建筑美观性的影响。西侧主看台区域阶梯座位有两层，二层阶梯座位下方约有5 m 高的空间，可用于摆放空调室外机。北侧、南侧看台室外机设置于绿化区域。东侧看台空调面积较小，室外机落地设置。在保证空调运行效果的前提下，室外机采用格栅或绿植遮挡，保持与周边环境的协调性。

3 分析和总结

1）暖通设计与建筑构造密切相关，文体类特殊的建筑形式赋予了暖通设计的独特性，空调及防排烟系统设计可以充分地与建筑构造进行融合，有效地兼顾功能性和美观性。

2）展示馆一般要求顶部通透，视野范围内无风管，外墙百叶适应外立面造型效果。暖通设计可采用土建风道形式，结合建筑构造设计空调空腔，充分利用建筑无功能空间。

3）体育场空间结构及人员流线较为复杂，应结合体育场功能设计防排烟设施。充分利用此类项目特有的采光井、台阶下侧空间等布置空调风管及空调室外机，优化管井设置，减少室外机明露。

4）文体类建筑众多，除本文所列举项目外，剧院项目可利用座位下部空腔作为静压箱并设置座椅送风柱或回风口[3]，体育馆项目可将空调机房布置在看台下部空腔内。建筑风格迥异，暖通设计与建筑构造融合方式也不尽相同，设计过程中应融会贯通。