珠海横琴市民艺术中心空调通风设计

朱树园 伍晓峰 陈萍

深圳市建筑设计研究总院有限公司

1 工程概况

本项目位于广东省珠海市横琴新区。总建筑面积为14 万m2，其中地下 6 万m2，地上 8 万 m2，建筑高度为47.15 m。地下共2 层，地上9 层，主要功能为车库，档案库，图书阅览中心，群众艺术中心，科技展览中心，美术馆及配套办公等。外立面效果图见图1。

图1 项目外立面效果图

2 室内设计参数及空调负荷

主要房间的室内设计参数及空调负荷计算，见表1 和表2，室内参数按规范[1-2]选取。

表1 室内设计参数

表2 负荷计算

3 空调冷源及空调水系统设计

3.1 冷源

档案库、信息机房选用两台流量250 m3/ h 的超低噪声不锈钢横流方型冷却塔为恒温恒湿机组和精密空调提供冷源，冷却塔设置在九层屋顶，冷却水供回水温度为32 ℃/37 ℃。

其他区域冷源由横琴2#能源站提供，能源站供回水温度4/12 ℃。板式换热机组设置在地下一层换热机房内，采用三大一小四台板式换热机组，其中小容量板式换热机组换热量1500 kW，二次侧供回水温度9 ℃/14 ℃，专门为地面空调器提供冷源（经厂家配合选型，在此供回水温度下，空调送风温度可达 17.5 ℃，能有效避免地面结露）。大容量板式换热机组换热量2700 kW/台，二次侧供回水温度 7 ℃/13 ℃，为其他区域提供冷源。本项目地处夏热冬暖地区不考虑供暖。

3.2 空调水系统

采用一次泵两管制变流量系统，其中大容量板式换热机组按8 个功能分区设8 路支管，并在换热机房分水器各支管上设计量装置。小容量板式换热机组单独一路支管，并在各功能分区支管上设计量装置。

4 典型空间空调风系统设计

4.1 档案库房

每个档案库房设置独立的水冷（32 ℃/37 ℃）恒温恒湿空调机组，机组设置在专用的空调机房内，机组全年运行，当冬季室内不满足设计温度、湿度时，开启电辅热和电极加湿器加湿，控制装置由厂家自带，并留有BA 接口。每个档案库房另行预留除湿机电源插座，当梅雨季节恒温恒湿机组不能满足除湿要求时，增设除湿机，对室内进行除湿。

4.2 图书阅览中心

本区域为 1～8 层的弧形拱壁渐缩通高空间，有效使用层数为下部1～4 层，建筑梯形上升。空调末端形式采用地面空调器+全空气处理机组+局部吊顶式空气处理机组。地面空调器沿拱壁+墙壁设置，设在结构局部降板凹槽内。全空气处理机组采用地面回风、西侧入口集成带球型喷口侧送风+局部拱壁球型喷口侧送风的空调送风方式。局部区域设置小风量吊顶式空气处理机组，采用侧送下回的空调方式。排风口设置在8 层天窗侧壁处，平时排风管与排烟风管共用。空调风系统示意图见图2。

图2 图书阅览中心空调风系统示意图

对图书阅览中心的空调温度场和速度场进行了CFD 模拟分析，见图3 和图4。从图中可以看出：除东/西两侧幕墙附近非主要人员活动区温度偏高外，室内温度维持在24～26 ℃区间，个别位置有过冷现象，基本满足设计要求。主要人员活动区室内风速维持在0.0～0.3 m/s 之间，满足设计要求。

图3 图书阅览中心纵向剖面温度场

图4 图书阅览中心纵向剖面速度场

4.3 群众艺术中心

本区域为1～3 层的弧形拱壁渐缩通高空间，可从1 层经大台阶上至 2 层，3 层为连接南北两侧 10 米宽的连廊。空调末端形式采用地面空调器+全空气处理机组+局部吊顶式空气处理机组。地面空调器沿拱壁设置在结构局部降板凹槽内。全空气处理机组回风设在西侧首层地面+拱壁（穿孔板）背面封闭空间内。全空气处理机组送风采用东西外墙两侧集成带球型喷口侧送风+台阶侧壁侧送风+3 层天桥球型喷口侧送风及下送风+天桥上方天花下送风。东侧卫生间夹层内设吊顶风柜侧送侧回。排风口设在5 层天窗侧壁处，平时排风管与排烟风管共用，空调风系统示意图具体见图5。

图5 群众艺术中心空调风系统示意图

对群众艺术中心的空调温度场和速度场进行了CFD 模拟分析，见图6 和图7。从图中可以看出：除东/西两侧幕墙附近非主要人员活动区温度略偏高外，室内温度维持在22～26 ℃区间，基本满足设计要求。室内风速维持在0.0 m/s～0.3 m/s 区间，满足设计要求。

图6 群众艺术中心纵向剖面温度场

图7 群众艺术中心纵向剖面速度场

4.4 科技展览中心

本区域为 1～3 层的弧形拱壁渐缩通高空间，拱壁中部为直通三层屋顶的直径为14.6 m 的采光孔洞。空调末端形式采用地面空调器+全空气处理机组。地面空调器沿拱壁设置在结构局部降板凹槽内。全空气处理机组采用拱壁背面封闭空间上回风，首层架空地板上设条形百叶 +圆孔型送风口地面送风，排风口与回风口共用，排风机设置于三层空调机房内，空调风系统示意图见图8。并对科技展览中心的空调温度场和速度场进行了CFD 模拟分析，见图 9 和图10。从图中可以看出：除东/西两侧幕墙附近非主要人员活动区温度偏高外，室内温度维持在22～26 ℃区间（由于科技展览中心后期运营时，室内热源不稳定，设计时适当放大），满足设计要求。室内风速维持在 0.0～0.1 m/s 区间，满足设计要求。

图8 科技展览中心局部空调风系统示意图

图9 科技展览中心纵向剖面温度场

图10 科技展览中心纵向剖面速度场

4.5 美术馆

由于美术馆的等级较高，对室内净高有要求，且对天花上的风口数量限制。本区域空调末端形式采用地面空调器+全空气处理机组。地面空调器沿墙壁设置在结构局部降板凹槽内。全空气机组送风结合科技展览中心的采光孔洞柱体外侧设置球型喷口侧送风，回风采用天花上回风，并兼顾排风，既减少了天花内的管线，又减少了天花上的风口数量。空调风系统示意图见图11。

图11 美术馆局部空调系统示意图

4.6 门厅

档案库入口门厅对净高有较高要求，且对天花上的风口数量限制。本区域调末端形式采用地面空调器+全空气处理机组。地面空调器沿墙壁设置在结构局部降板凹槽内。全空气机组送风管与柱子相结合，采用球型喷口侧送风，回风采用天花上回风，并兼顾排风，满足室内效果要求（见图 12）。

图12 门厅空调系统示意图

5 结语

由于本工程典型空间的建筑和机构的复杂性及方案对效果的严格要求，在设计过程中遇到很多难以处理的问题，对土建、装饰、机电各专业都是一个极大的挑战。另外在设计过程中重点运用了 CFD 模拟技术，对室内温度场和速度场进行反复模拟分析，确定室内空调末端方案，确保室内温度，风速及气流组织满足设计要求，并达到节能运行的目的。