體育館用中央空調好還是用地暖好？

本文以漳州體育館的空調設計為例，結合該工程大空間半透明屋蓋的特點，介紹了觀眾席座椅送風，比賽場地分層空調的空調系統。分析了這種空調系統與傳統的混合通風相比，節省了初投資和運行能耗。來自互聯網，作者不詳。

引言

體育館建筑空調系統的設計重點一般集中在比賽大廳的設計上，包括其空調負荷的計算和大廳內空調氣流組織的設計。由于體育館本身的特點，其空調系統具有不連續運行且使用時間較短的特點，因此在設計中應著重考慮在滿足舒適性要求的前提下，盡量減少空調負荷和設備初投資，節省能耗，本文以漳州體育館的設計為例進行具體分析。

建筑概況

漳州市體育館為多功能民用體育館，建筑總面積為13111m2，其中看臺面積2066 m2，比賽場地面積1683 m2，比賽大廳體積43000m3。比賽大廳內設固定觀眾座位2836個，并可增設活動座位500個。它主要用于進行體育訓練、比賽，另外還要進行一些文娛歌舞演出、音樂會、群眾聚會等。

該建筑外形為橢圓型，屋面結構采用兩片張開的雙曲殼形鋼網架結構，上敷氟碳涂料鋁板。兩片花瓣型殼體之間采用半透明的復膜結構，使館內白天有良好自然采光，晚上屋蓋也透出白色的室內光。建筑外形見下圖所示。

體育館外景圖

空調系統設計

漳州位于福建省南部，氣候濕熱。空調只考慮夏季供冷，冬季不供暖。

1 空調主要設計參數

（1） 室外設計氣象參數：

夏季空氣調節室外計算干球溫度：34.9℃

夏季空氣調節室外計算濕球溫度：28℃

夏季通風計算干球溫度：33℃

（2） 室內空調設計參數：

溫度：25~27oC，相對濕度：55~65﹪

室內噪聲級：NR 40

新鮮空氣量：比賽大廳每人每小時12.5 m3

風速：比賽場地0.2~0.5m/s。

2 空調冷負荷

空調冷負荷（包括新風負荷）計算結果為：觀眾席所需冷負荷量為635kW，比賽場地冷負荷量為387.4kW，與比賽大廳活動有關的休息廳等其他房間所需冷負荷量為956kW，屬于經常性開放和使用的管理用房等冷負荷量為468kw。空調總冷負荷為2446.4kW。

3 空調方式

由于建筑半透明屋蓋的特點，使比賽大廳的圍護結構負荷占總負荷的比例很大，其中比賽場地的圍護結構負荷占室內負荷（不包括新風負荷）的比例為66％，觀眾席的圍護結構負荷占室內負荷的比例為26％。而且比賽場地層高大于15米，而觀眾席最上方距屋面也超過10米，因此觀眾席采用下送上回的座椅送風方式，比賽場地采用分層空調方式，以滿足工作區的溫濕度、新風量、風速及噪聲要求，避免使大部分的燈光負荷和屋頂的冷負荷帶入工作區，大量減少了空調冷負荷。

4 氣流組織

4.1觀眾席區

觀眾席區的氣流組織見圖2。在觀眾席座位下臺階側壁上安裝D125的旋流風口，經過處理的冷空氣由風口低速送出。因為冷空氣有向下流動的特點，為使觀眾席上下區的溫度比較均勻，采用階梯式旋流風口，該風口送出的旋轉射流具有誘導比大的特點，氣流風速衰減很快，為避免冷風感，送風溫度取21℃，送風溫差5℃，空氣處理過程采用二次回風系統以節省再熱負荷。當冷空氣遇到熱源后產生向上的對流氣流，溫度高的混濁空氣隨著熱對流上升至工作區頂部后由排風管排至室外，回風則由設在觀眾席上方處的回風管集中然后通過豎井回到空調機房。

觀眾席區剖面圖

室外新鮮空氣與一次回風混合后經組合式空調機組過濾、降溫處理，再與二次回風混合經過濾、殺菌后送入室內。由熱源產生的向上的氣流使室內產生垂直的溫度梯度，排風排走溫度較高及污濁的空氣，回風口設在工作區的上部，回風溫濕度與工作區相近，空氣處理僅需消除工作區的余熱余濕，相當于室內冷負荷的63.5％，而不是室內冷負荷。底部風口送出的新鮮空氣首先通過人體，余熱及污染物在浮力和氣流組織的作用下向上運動，所以座椅送風能保證工作區良好的空氣品質。下送風D125的旋流風口數量為1254個，送風口出口風速0.8~1.0m/s，每個旋流風口的送風量為90m3/h。

因為座椅送風的換氣效率高于混合通風，在保證相同的室內空氣品質的前提下，所需新風量少于混合通風所需量。考慮到南方濕熱氣候，空調新風量取為每人12.5m3/h。經計算，觀眾席室內計算負荷為265kW，總送風量為112606 m3/h，其中新風量為35450 m3/h，一次回風量為23265 m3/h，二次回風量為53891 m3/h，制冷量635kW。采取二次回風后節省的再熱負荷占制冷量的20％。觀眾席采用置換通風后與全室空調相比，使制冷量下降了20％。由于送風溫差不能太大，導致送風量的增加，但由于排風溫度提高了，室內負荷減少了，所以送風量仍比混合通風略小。

4.2比賽場地

比賽場地的平均層高為18.4米，熱力分層明顯。由于比賽場地對風速有要求，不宜設地面送風口，因此采用分層空調，可采用最大送風溫差送風。在4.4米高度處設送風管，集中在場地兩端送風，送風口為噴口，使用時通過遙控調節噴口的送風角度，使場地內風速不超過0.5m/s，對于小球項目不超過0.2m/s。回風由設在與送風口同側的比賽場地邊下部的回風管井回至空調機房。另外在9米高度處設噴口水平送自然風以形成空氣幕，把非空調區和下部空調區分隔開來。排風由比賽場地上方的排風機排至室外。

空氣處理僅需消除工作區的余熱余濕，以及非空調區向空調區輻射熱交換和對流熱交換所形成的冷負荷。由于井道面積所限，非空調區的進排風換氣次數為2次。經過詳細計算，比賽場室內計算負荷為289kw，總送風量為87000 m3/h，制冷量為387.4kw。與全室空調相比，室內負荷減少了30％，制冷量下降了31.5％。由于增加了上部非空調區的送排風量，因此風量的減少不明顯，約為13％。

4.3過渡季節運行

在觀眾席和比賽場地的最上方處均設有機械排風，除滿足空調季節的排風要求外，在過渡季節和冬季可遙控關閉空氣處理機組的冷水閥和回風管上的閥門，加大新風量和排風量，利用室外空氣進行降溫。另外，比賽大廳頂部設有不小于地板面積的5％的自然排煙窗，在過渡季節也可根據需要遙控打開，以加強體育館內的自然通風。

觀眾席區空氣處理過程

5 末端設備與自控

比賽場地與觀眾席各選用四臺空氣處理機組，共八臺空氣處理機，分別設置在地下室南北兩個空調機房內，送風機均配備變頻器，以便根據體育館上座率的變化調整風量。新風口按最大風量設計，保證過渡季節比賽大廳的新風換氣次數大于2次/h。

觀眾席區的空氣處理過程在I-d圖上的表示如上圖所示。

觀眾席區空氣處理機的自控原理圖如下圖所示。控制模式如下：

觀眾席區空氣處理機自控原理圖

（1）當啟動空氣處理機時，首先開啟回風閥F1和新風閥F2至設定開度，然后啟動送風機；

（2）檢測回風的溫濕度T1、H1，計算焓值I1，然后與設定值Io相比較，再對電動兩通閥V1進行PI調節；

（3）檢測新風溫濕度T2、H2，計算焓值I2，然后與設定值In相比較；檢測送風的溫濕度T4、H4，計算焓值I4，與設定值Io相比較，然后對回風閥F1、F3、新風閥F2及排風機進行如下調節：

空調工況：

I2>In時，新風閥F2調至最小開度，回風閥F1調至最大開度，總送風量不變，兩邊觀眾席各開啟一臺排風機。

a．I4<Io時，回風閥F1調小開度，回風閥F3調大開度；

b．I4>Io時，回風閥F3調小開度，回風閥F1調大開度。

過渡季節及冬季：

I2<=In時，新風閥F2調至設定最大開度，回風閥F1、F3關閉，水閥V1關閉，通過新風溫度T2控制使送風機低速運行，四臺排風機均開啟。

（4）檢測過濾器兩側壓差，超過設定值報警。

（5）當空氣處理機停止運行后，新風閥、回風閥和冷水閥回復至全關位置。

由于座位送風容易吹起地面灰塵，因此在二次回風后增加了二次過濾段，以加強對空氣的過濾。由于排風溫度較高，因此不考慮對排風進行熱回收。

6 冷源配置

本建筑選用2臺877kW的螺桿式風冷冷水機組作為冷源，另設1臺465kW的螺桿式風冷冷水機組為經常使用的辦公室、管理用房等供冷，選用3臺流量為166m3/h（二用一備）、2臺流量為88m3/h（一用一備）的冷凍水循環泵，揚程為0.19MPa。系統的定壓采用低位定壓裝置。采用環保冷媒R407C。

冷凍水供水溫度7℃，回水溫度12℃。

總結

對于大空間體育館建筑中的觀眾席，采用座椅送風可以減小冷負荷，與二次回風相結合，可以使系統更為節能。

對于屋面為半透明屋蓋的比賽場地，運用分層空調可大量減少冷負荷，減少初投資和運行能耗。

在體育館空調設計中應注意負荷的性質，根據空調最大、最小負荷來考慮機組臺數及容量的搭配,使系統在夏季比賽大廳和休息廳不活動時，制冷機也可高效運轉，有利于節能。