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【摘 要】阿拉尔体育馆是由比赛大厅、训练馆、前厅、附属用房等组成的多功能体育馆，。介绍了空调系统、通风系统、防排烟系统、冷热源、系统控制等设计，在满足使用功能要求的同时，力求节约能源，降低能耗。
【关键词】体育馆；空调系统；一次回风；节能降耗
[Abstract] The museum is a multi-purpose sports hall， game hall， training hall， lobby， ancillary buildings and the design of air-conditioning systems， ventilation systems， smoke control systems， heat source， system control， meet therequirements at the same time， strive to save energy and reduce energy consumption.
[keywords] Stadium；Air-conditioning system；Primary return air；Energy saving
1.工程概况
图1 阿拉尔体育馆外观
阿拉尔体育馆是阿拉尔地区地标性建筑，是集篮球、羽毛球、兵乓球等比赛于一体的多功能体育场，建筑分类为乙级（可举办地区性和全国单项比赛）。赛后也能举办大型演出和展览会。体育馆总建筑面积为17480m2，建筑基地面积为11970 m2，东西宽109m，南北长152.6m，建筑高度35.0m（至屋面完成面），建筑管桁架底部最高的高度24m。建筑布局按功能分层布置，建筑层数为两层，局部三层，体育馆内设置固定座位2542位，活动座位504位，共计最多座位数2956位，由比赛大厅、前厅、训练馆、办公辅助用房、商业用房等组成。
体育馆建筑外造型柱面采用外挂铝合金板，建筑外墙整体采用玻璃幕墙，屋面采用铝镁锰合金直立锁边屋面板，外观图见图1。
2.主要空调设计参数
室内主要空调设计参数见表1，场馆各区域夏季空调冷负荷见表2。根据该场馆运行的需求，将场馆划分为5个类别的功能分区，即1）比赛区及观众区；2）训练区；3）新闻媒体办公区；4）运动员及裁判员休息区；5）商业区。
3.空调系统
3.1 系统冷源
通过对体育场馆空调系统赛时、赛后等运行模式进行分析，设计冷源为两部分，采用冷水机组搭配直流变频多联机系统的方式，经计算进行设备选型，其结果为：选用两台制冷量为1255.0KW的螺杆式冷水机组、四台制冷量为242KW多联机室外商用机组，总装机容量为2752KW。运行模式分析如下：当体育场馆用作比赛时，全部冷水机组投入运行；当只有训练馆使用时，只开启一台冷水机组；赛后当只有部分附属用房使用时，冷水机组停止运行，仅运行多联机系统，以维持平时房间内的冷热平衡。
水冷螺杆式冷水机组设置在一层北侧设备机房内，夏季供回水温度为7～12℃。冬季空调热源采用经换热机组换得的60～50℃空调热水，冬季空调负荷为357KW（冬季空调辅助供暖）。直流变频多联机室外机组设置在一层附属用房外墙处及主入口楼梯下。冷却塔设置于室外绿化地内，供回水温度为32～37℃。
3.2 空调水系统
空调水系统采用冷热共用两管制一次泵定流量系统，冷源侧定流量，负荷侧变流量。供回水总管间设置压差旁通控制器，空调末端设置电动调节阀改变通过末端的水量。水系统采用变频补水定压泵进行补水定压。
水系统末端装置的设置如下：一层媒体工作区、场馆运行人员用房及运动员和裁判员房间等采用吊顶式风机盘管，二层前厅采用吊顶式空气处理机组，风机盘管和吊顶式空气处理机组安装在梁空之间，从而提高了吊顶下的净空高度；比赛大厅和训练馆采用落地式新风机组。
3.3 空调风系统
空调风系统采用全空气一次回风系统，根据建筑使用功能，为实现过渡季的可调性，依靠调节新风比满足空调室温要求达到节能的要求和空气品质的卫生标准。在过渡季采用全新风系统，以減少能耗。空气处理过程如图2所示：
图2 一次回风空气处理过程
3.3.1 比赛大厅
比赛大厅由比赛场地和观众席组成，比赛场地最大尺寸为40m×20m，观众席由2542个固定座椅和504个位活动座椅组成，共计2956个座位，该区域采用置换通风的方式进行空气调节，全空气空调系统以采用一次回风系统，依靠调节新风比满足空调室温要求达到节能的要求和空气品质的卫生标准。在过渡季采用全新风系统，以减少能耗。在固定看台座位下的阶梯侧面设置圆形旋流送风口，活动座椅后侧设置单层百叶送风口；回风口设置在比赛场地四周，排风口设置在屋面。
空调送风时，由一层空调机房里的组合式空气处理机从室外引入新风，经过降温加湿后送入固定座位下和活动座椅后的送风腔，再经座位下旋流风口和百叶风口送入观众席和比赛场地。空调送风进入室内后，一部分扩散并下沉到比赛场地内，由场地四周的回风口吸入，送回至空调机房的组合式空调处理机组，与室外新风混合后在处理完毕送入室内，依靠调节新风比满足空调室温要求达到节能的要求和空气品质的卫生标准；另一部分遇到人体等热源后产生向上的对流气流，使室内污浊的空气向上部流动，再由屋面夹层的自然排风口排出室外。室内散湿随对流上升的热气流升至屋顶，由自然排风口排出室外。（详见图3，图4）
根据上述空调方式的分析，比赛大厅采用一次回风，如图2所示。采用露点送风，送风温差为7.2℃，总送风量为144000m3/h。
图3 比赛大厅送回风剖面图
图4 座位下风管剖面图 3.3.2 训练馆
训练馆长28m，宽15m，平均高度约为13.5m，不仅可以满足运动员赛前热身的需要，赛后又可举办展览和全民健身运动。该区域采用全空气系统进行空气调节，采用露点送风，并且采用一次回风的方式来节约能源，降低能耗。一次回风空气处理过程与比赛大厅相同（见图2）。训练馆三层西北侧设有专用的空调机房，机房内设置一台组合式空气处理机组，总送风量为144000m3/h。空调采用单层百叶风口顶送风，单层百叶风口顶回风。
3.3.3 其他区域
更衣室、侯检室采用单风道低风速全空气空调系统，不能开外窗的房间如医务室、办公室、组委会、新闻发布等采用风机盘管加独立新风系统。商业用房及新闻媒体办公区等采用直流变频多联机系统分区域控制，制冷剂为R410环保制冷剂。
4.通风系统
无外开启窗的房间均采用机械排风系统，除卫生间采用门、窗缝隙进风外，其余均采用机械补风系统。每个卫生间和浴室均设一吊顶型强制性排风机，通风管在二层顶部相连通后引出屋面，并保证卫生间与人员主通道形成压差，保证卫生间的气流不外渗。赛场、观众厅。回廊的上部空间均在1 8米以上，而在顶部均开有排气的通风口，所以这部分采用自然排风，机械送风。
5.防排烟系统
本工程观众厅的疏散通道分别设置了加压送风系统。地上无开启窗的房间、设置了排烟系统及正压送风系统。具体为：
1）观众厅的疏散通道口设置加压送风系统，保证烟气的侵入和能见度。送风口采用百叶风口，火灾时，由消防中心远距离开启加压送风机，进行加压送风。
2）因屋面为轻钢结构，顶部全部贯通（建筑面积7694 m2）在每屏管桁架侧面设有排气、排烟孔板，有效孔洞面积155 m2（总建筑面积的2%），所以排烟采用自然排烟，利用屋面管桁架的排烟孔板将烟气排至室外。
3）正压送风机共设置四台，本建筑物的南北向各两台，保证烟气的排放。
4）正压送风机由消防控制中心远距离启停控制。送风管道均设置防火阀（70℃白闭），并同步连锁正压送风系统。
5）所有空调风系统的支管均设有70℃熔断的防火阀，当其熔断时联动空调设备风机停止运行。
6）通风、空调风管穿越空调机房的隔墙、楼板的隔墙处，均设置与风机连锁的防火阀（70℃熔断）。
7）防排烟控制：火灾时加压风机均启动，其余的空调机组、新风机组、排风机以及冷、热系统均停止运行。
6.系统控制
本工程采用集中监控系统为主的控制系统，在一层北侧设备间旁设置了设备监控室，将空调、通风、制冷等各系统设备的运行状态及主要运行参数等一并控制。具体控制内容为：
1）制冷系统与冷水泵和冷却水泵变频控制性联动。根据温度传感器控制流量，达到根据需求控制运行制冷机的运行状态和水泵运行状态。
2）冬季供热的换热交换器为变温控制运行，供热循环水泵定流量控制。
3）空调机组和新风机组冷水回水管（供热回水管）上设动态平衡电动双通调节阀，通过调节表冷器的过水量以控制室温或新风机组的送风温度。
4）风机盘管设三速开关，且由室温控制器控制回水管上的双通阀的开度，以调节进入风机盘管水量。
5）空调机组、冷水机组、风机盘管上双通水阀均与风机做联锁控制。同时在空调机组、新风机组停机时，双通水阀应保留5%开度，以防加热器冻裂。
6）空调系统、通风系统采用集散式直接数字自动控制系统（DDC系统），微机控制中心设在设备监控室内。该系统可实现参数检测、参数与设备状态显示、自动调节与控制、设备联锁与自动保护、能量计量等功能。
7.设计体会结语
本工程为一多功能体育馆，不同于一般的体育馆，要完全满足使用功能和设计要求，而且要经济和可靠地运行，在此总结一些设计体会，与广大设计者共勉。
1）为保证系统经济可靠运行，为此采用了供暖和空调相互结合的方法，冬季由供暖系统维持值班供暖温度，正常使用时，根据需要再开启空调系统。根据不同的房间功能性，选择不同的冷源开启，合理启动，充分依据该体育馆的使用情况，达到建筑空调节能的目的，也避免了日常的一些不必要的能源浪费。
2）建筑空调设计应与建筑相互巧妙配合，在满足功能要求的同时又不影响建筑的美观。在最初设计排烟时，在局部三层屋面设置了4台排烟风机，排烟风管设置在桁架下面，影响了室内的美观。最终采用了自然排烟，在管桁架侧面设置了自然排烟孔板，通过热压作用自然排烟，同时也增加了室内的美观程度。达到了较为理想的设计效果。
3）空调系统要满足过渡季节全新风运行，这样在过渡季节采用全新风的运行模式，可以减少制冷机开启时间，降低运行费用，同时提高室内的空气品质，达到了节能的设计要求。
参考文献：
[1]《體育建筑设计规范》JGJ31—2003.
[2]陆耀庆主编《实用供热空调设计手册》2版北京：中国建筑工业出版社，2008.
[3]陆亚俊主编《暖通空调》 北京：中国建筑工业出版社，2002.
[4]《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736—2012.
[5]赵荣义.简明空调设计手册[M].北京：中国建筑工业出版社，1998.
[6]全国民用建筑工程设计技术措施暖通空调·动力（2009版）[M].北京：中国计划出版社，2009.
【关键词】体育馆；空调系统；一次回风；节能降耗
[Abstract] The museum is a multi-purpose sports hall， game hall， training hall， lobby， ancillary buildings and the design of air-conditioning systems， ventilation systems， smoke control systems， heat source， system control， meet therequirements at the same time， strive to save energy and reduce energy consumption.
[keywords] Stadium；Air-conditioning system；Primary return air；Energy saving
1.工程概况
图1 阿拉尔体育馆外观
阿拉尔体育馆是阿拉尔地区地标性建筑，是集篮球、羽毛球、兵乓球等比赛于一体的多功能体育场，建筑分类为乙级（可举办地区性和全国单项比赛）。赛后也能举办大型演出和展览会。体育馆总建筑面积为17480m2，建筑基地面积为11970 m2，东西宽109m，南北长152.6m，建筑高度35.0m（至屋面完成面），建筑管桁架底部最高的高度24m。建筑布局按功能分层布置，建筑层数为两层，局部三层，体育馆内设置固定座位2542位，活动座位504位，共计最多座位数2956位，由比赛大厅、前厅、训练馆、办公辅助用房、商业用房等组成。
体育馆建筑外造型柱面采用外挂铝合金板，建筑外墙整体采用玻璃幕墙，屋面采用铝镁锰合金直立锁边屋面板，外观图见图1。
2.主要空调设计参数
室内主要空调设计参数见表1，场馆各区域夏季空调冷负荷见表2。根据该场馆运行的需求，将场馆划分为5个类别的功能分区，即1）比赛区及观众区；2）训练区；3）新闻媒体办公区；4）运动员及裁判员休息区；5）商业区。
3.空调系统
3.1 系统冷源
通过对体育场馆空调系统赛时、赛后等运行模式进行分析，设计冷源为两部分，采用冷水机组搭配直流变频多联机系统的方式，经计算进行设备选型，其结果为：选用两台制冷量为1255.0KW的螺杆式冷水机组、四台制冷量为242KW多联机室外商用机组，总装机容量为2752KW。运行模式分析如下：当体育场馆用作比赛时，全部冷水机组投入运行；当只有训练馆使用时，只开启一台冷水机组；赛后当只有部分附属用房使用时，冷水机组停止运行，仅运行多联机系统，以维持平时房间内的冷热平衡。
水冷螺杆式冷水机组设置在一层北侧设备机房内，夏季供回水温度为7～12℃。冬季空调热源采用经换热机组换得的60～50℃空调热水，冬季空调负荷为357KW（冬季空调辅助供暖）。直流变频多联机室外机组设置在一层附属用房外墙处及主入口楼梯下。冷却塔设置于室外绿化地内，供回水温度为32～37℃。
3.2 空调水系统
空调水系统采用冷热共用两管制一次泵定流量系统，冷源侧定流量，负荷侧变流量。供回水总管间设置压差旁通控制器，空调末端设置电动调节阀改变通过末端的水量。水系统采用变频补水定压泵进行补水定压。
水系统末端装置的设置如下：一层媒体工作区、场馆运行人员用房及运动员和裁判员房间等采用吊顶式风机盘管，二层前厅采用吊顶式空气处理机组，风机盘管和吊顶式空气处理机组安装在梁空之间，从而提高了吊顶下的净空高度；比赛大厅和训练馆采用落地式新风机组。
3.3 空调风系统
空调风系统采用全空气一次回风系统，根据建筑使用功能，为实现过渡季的可调性，依靠调节新风比满足空调室温要求达到节能的要求和空气品质的卫生标准。在过渡季采用全新风系统，以減少能耗。空气处理过程如图2所示：
图2 一次回风空气处理过程
3.3.1 比赛大厅
比赛大厅由比赛场地和观众席组成，比赛场地最大尺寸为40m×20m，观众席由2542个固定座椅和504个位活动座椅组成，共计2956个座位，该区域采用置换通风的方式进行空气调节，全空气空调系统以采用一次回风系统，依靠调节新风比满足空调室温要求达到节能的要求和空气品质的卫生标准。在过渡季采用全新风系统，以减少能耗。在固定看台座位下的阶梯侧面设置圆形旋流送风口，活动座椅后侧设置单层百叶送风口；回风口设置在比赛场地四周，排风口设置在屋面。
空调送风时，由一层空调机房里的组合式空气处理机从室外引入新风，经过降温加湿后送入固定座位下和活动座椅后的送风腔，再经座位下旋流风口和百叶风口送入观众席和比赛场地。空调送风进入室内后，一部分扩散并下沉到比赛场地内，由场地四周的回风口吸入，送回至空调机房的组合式空调处理机组，与室外新风混合后在处理完毕送入室内，依靠调节新风比满足空调室温要求达到节能的要求和空气品质的卫生标准；另一部分遇到人体等热源后产生向上的对流气流，使室内污浊的空气向上部流动，再由屋面夹层的自然排风口排出室外。室内散湿随对流上升的热气流升至屋顶，由自然排风口排出室外。（详见图3，图4）
根据上述空调方式的分析，比赛大厅采用一次回风，如图2所示。采用露点送风，送风温差为7.2℃，总送风量为144000m3/h。
图3 比赛大厅送回风剖面图
图4 座位下风管剖面图 3.3.2 训练馆
训练馆长28m，宽15m，平均高度约为13.5m，不仅可以满足运动员赛前热身的需要，赛后又可举办展览和全民健身运动。该区域采用全空气系统进行空气调节，采用露点送风，并且采用一次回风的方式来节约能源，降低能耗。一次回风空气处理过程与比赛大厅相同（见图2）。训练馆三层西北侧设有专用的空调机房，机房内设置一台组合式空气处理机组，总送风量为144000m3/h。空调采用单层百叶风口顶送风，单层百叶风口顶回风。
3.3.3 其他区域
更衣室、侯检室采用单风道低风速全空气空调系统，不能开外窗的房间如医务室、办公室、组委会、新闻发布等采用风机盘管加独立新风系统。商业用房及新闻媒体办公区等采用直流变频多联机系统分区域控制，制冷剂为R410环保制冷剂。
4.通风系统
无外开启窗的房间均采用机械排风系统，除卫生间采用门、窗缝隙进风外，其余均采用机械补风系统。每个卫生间和浴室均设一吊顶型强制性排风机，通风管在二层顶部相连通后引出屋面，并保证卫生间与人员主通道形成压差，保证卫生间的气流不外渗。赛场、观众厅。回廊的上部空间均在1 8米以上，而在顶部均开有排气的通风口，所以这部分采用自然排风，机械送风。
5.防排烟系统
本工程观众厅的疏散通道分别设置了加压送风系统。地上无开启窗的房间、设置了排烟系统及正压送风系统。具体为：
1）观众厅的疏散通道口设置加压送风系统，保证烟气的侵入和能见度。送风口采用百叶风口，火灾时，由消防中心远距离开启加压送风机，进行加压送风。
2）因屋面为轻钢结构，顶部全部贯通（建筑面积7694 m2）在每屏管桁架侧面设有排气、排烟孔板，有效孔洞面积155 m2（总建筑面积的2%），所以排烟采用自然排烟，利用屋面管桁架的排烟孔板将烟气排至室外。
3）正压送风机共设置四台，本建筑物的南北向各两台，保证烟气的排放。
4）正压送风机由消防控制中心远距离启停控制。送风管道均设置防火阀（70℃白闭），并同步连锁正压送风系统。
5）所有空调风系统的支管均设有70℃熔断的防火阀，当其熔断时联动空调设备风机停止运行。
6）通风、空调风管穿越空调机房的隔墙、楼板的隔墙处，均设置与风机连锁的防火阀（70℃熔断）。
7）防排烟控制：火灾时加压风机均启动，其余的空调机组、新风机组、排风机以及冷、热系统均停止运行。
6.系统控制
本工程采用集中监控系统为主的控制系统，在一层北侧设备间旁设置了设备监控室，将空调、通风、制冷等各系统设备的运行状态及主要运行参数等一并控制。具体控制内容为：
1）制冷系统与冷水泵和冷却水泵变频控制性联动。根据温度传感器控制流量，达到根据需求控制运行制冷机的运行状态和水泵运行状态。
2）冬季供热的换热交换器为变温控制运行，供热循环水泵定流量控制。
3）空调机组和新风机组冷水回水管（供热回水管）上设动态平衡电动双通调节阀，通过调节表冷器的过水量以控制室温或新风机组的送风温度。
4）风机盘管设三速开关，且由室温控制器控制回水管上的双通阀的开度，以调节进入风机盘管水量。
5）空调机组、冷水机组、风机盘管上双通水阀均与风机做联锁控制。同时在空调机组、新风机组停机时，双通水阀应保留5%开度，以防加热器冻裂。
6）空调系统、通风系统采用集散式直接数字自动控制系统（DDC系统），微机控制中心设在设备监控室内。该系统可实现参数检测、参数与设备状态显示、自动调节与控制、设备联锁与自动保护、能量计量等功能。
7.设计体会结语
本工程为一多功能体育馆，不同于一般的体育馆，要完全满足使用功能和设计要求，而且要经济和可靠地运行，在此总结一些设计体会，与广大设计者共勉。
1）为保证系统经济可靠运行，为此采用了供暖和空调相互结合的方法，冬季由供暖系统维持值班供暖温度，正常使用时，根据需要再开启空调系统。根据不同的房间功能性，选择不同的冷源开启，合理启动，充分依据该体育馆的使用情况，达到建筑空调节能的目的，也避免了日常的一些不必要的能源浪费。
2）建筑空调设计应与建筑相互巧妙配合，在满足功能要求的同时又不影响建筑的美观。在最初设计排烟时，在局部三层屋面设置了4台排烟风机，排烟风管设置在桁架下面，影响了室内的美观。最终采用了自然排烟，在管桁架侧面设置了自然排烟孔板，通过热压作用自然排烟，同时也增加了室内的美观程度。达到了较为理想的设计效果。
3）空调系统要满足过渡季节全新风运行，这样在过渡季节采用全新风的运行模式，可以减少制冷机开启时间，降低运行费用，同时提高室内的空气品质，达到了节能的设计要求。
参考文献：
[1]《體育建筑设计规范》JGJ31—2003.
[2]陆耀庆主编《实用供热空调设计手册》2版北京：中国建筑工业出版社，2008.
[3]陆亚俊主编《暖通空调》 北京：中国建筑工业出版社，2002.
[4]《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736—2012.
[5]赵荣义.简明空调设计手册[M].北京：中国建筑工业出版社，1998.
[6]全国民用建筑工程设计技术措施暖通空调·动力（2009版）[M].北京：中国计划出版社，2009.