某剧院观众厅空调风系统改造设计、运行优化和测试

某剧院观众厅空调风系统改造设计 运行优化和测试某剧院观众厅空调风系统改造设计 运行优化和测试 摘摘 要要 本文分析了某剧院观众厅原有空调系统温度场分布存在的不足 提出了若干技术 措施 通过设计和运行调试 找到了较优的解决方案 为类似的改造工程积累了经验和教 训 关键字关键字 剧院 空调系统 改造 1 1 概况概况 某剧院始建于 1978 年 它是周恩来总理生前在 1972 年亲自批准建造的一座大型综合 性艺术剧院 建成后的 23 年来 某剧院共接待了 1000 多个国内外艺术团体的 3000 多场演 出 电影放映场次累计 2 万余场 多年来一直是杭州最为重要和知名的文化设施 由于年 久 建筑和设备日显陈旧 在省委 省政府的支持下 1998 年开始立项改扩建 2 2 改造的目标改造的目标 由于上世纪 70 年代建设初期的技术经济条件限制和设备的老化 原来的某剧院的中央 空调系统存在以下不足 1 观众区前排座位尤其是乐池空调温度不满意 夏季偏高 冬季偏低 2 冬季楼座和池座垂直温度梯度过大 池座不热 楼座过热 据了解 冬天观众在池 座穿棉袄时而楼座观众却热得连穿衬衫都穿不住 3 舞台空调不足 某剧院空调系统的改造主要是针对以上问题展开的 但限于篇幅 本文仅讨论与前述 二条相关的问题 3 3 改造方案改造方案 某剧院观众厅原设计空调风系统采用吊顶送风 分区域下回风的设计 空调送风系统 分为楼座系统 池座前排系统和池座后排系统三个系统 回风则楼座为独立的系统 池座 前排和后排回风共用一套土建地下风道 吊顶送风和回风均为 350 x300 固定百叶 吊顶风 口的分布如平面图 1 气流分析得知乐池区和前排区域空调效果不良与下列因素有关 1 池座前部送风量不足 2 送风气流射程不足 复算得知热气流射程仅为 2 5 3 米 气流远 不能到达座席 吊顶距地面 13 米 3 地面回风口过于偏向于后排座位 使得前排局部座 位成为气流死区 考虑到建筑的历史和投资 工期等因素 某剧院的改扩建立足于原有建筑 决定了空 调系统无法改为采用座椅下送风方式 最终的改造方案是在原有管道系统的基础上展开的 沿用了大部分的原有主送风和回风道 问题 1 的解决 改善前排和乐池空调效果采取的措施有 1 增加前排座位的总送风量 原设计为 27000 立方米 时 调整为 36000 立方米 时 2 在乐池上空增加送风口 原设计为一排共 3 只 600 x300 百叶风口 改为 400 风口 二排共 10 只 3 在乐池内增设 1500 x600 回风口二只 避免低于地平面的乐池成为气流死区 该回 风口与地下土建回风道接通 引导气流进入乐池内 4 调整风口式样 前二排靠近乐池的区域改用送风角度可调旋流风口 夏季道叶片 45 60 座席区风速 0 12 米 秒 冬季 90 垂直下送 后面若干排送风口结合 原有吊顶 采用带导流叶片的条形喷口 这些风口在冬季的射程为 5 6 米 此时风 口噪声 Lwa32dB NC26 送风温差 8 修改后的管道平面见图 2 由于风口高于人员活动区 11 9 米 上述调整后的送风口在 冬季仍然不能满足气流射程的要求 进一步加大送风速度则噪声超过剧场标准 为此 设计 考虑了以下运行策略来解决这一问题 首先在演出开始前的预热时 通过电动装置关闭部 分送风管道 使总共 30 只风口中 14 只 或 19 停止送风 将风量集中到剩余的风口中 以 此提高风口的出风风速 经过计算此时的送风射程可达到 11 米 基本满足送风要求 同时 应可显著缩短空场的预热时间 减缓吊顶附近热空气层的形成速度 演出开始后再电动打 开全部送风口 问题 2 的解决 池座与楼座的热空调垂直温度梯度本质上是由热空气浮升力引起的 这是在剧场建筑中采用顶送风方式时面临的又一个技术难点 目前新建的影剧院多采用下 送风 如座椅送风的方式 能在很大程度上解决这一难题 采用顶送风要完全消除热空气 的垂直温度梯度是不现实的 以下是本项目改造时采取的技术措施 以期最大程度缓解这 个矛盾 1 取消原设计设置在楼座后部的回风口 将回风口改在池座贴近地面处 以加大楼座 区空气循环范围 希望由此形成楼座和池座间上下强制对流气流 并借此降低楼座 空气处理机入风温度 2 楼座空气处理机视楼座温度 增减空气加热量 必要时全新风运行 引入不经过加 热处理的室外冷风 以抵消楼座区局部的热量堆积 3 对吊顶上设置的排风口重新排布 加强了楼座区域的排风量和总排风量 以排出吊 顶附近的热气层 图 1 改造前吊顶送风 排风管道平面 图 2 改造后吊顶送风 排风管道平面 4 4 运行测试运行测试 某剧院改扩建竣工距今已有 15 个月 在 2002 年 6 月和 2003 年 1 月对空调系统的供冷 和供热工况进行测试 总共测试了 5 种运行模式 见表 1 测试日室外气温分别为 34 和 2 左右 其中 4 号运行模式 由于当天排风机电源故障 与 2 3 5 项测试不是在同一天进 行 所有数据的记录是在公开演出中进行的 由于楼宇自控系统尚未开通 水侧电动调节 阀开度无法调节 阀门均处于全开状态 温度控制暂时改为风机开环变频调节 乐池温度 由于演出原因 未能测试 测试结果见表 2 可见 供冷工况时室内温度是令人满意的 供热工况 在同样的设备配置下 采用不同的运行方式对室内温度分布产生的影响是显著 的 最坏的运行模式下 室内不同区域的最大温差达 11 6 经过初步优化后 温差减小 为 4 9 表 1 空调系统运行模式表 运行模式编号工况池座前排空调机池座后排空调机楼座空调机排风机 1 制冷 风机变频 混风风机变频 混风风机变频 混风不开 2 供热 风机变频 混风风机变频 混风风机变频 混风不开 3 供热 风机变频 全回风风机变频 全回风风机工频 水阀全关 全新风工况 不开 4 供热 风机变频 全回风风机变频 全回风风机工频 水阀全关 全新风工况 开启 5 预热 风机工频 全回风 风口减半风机工频 全回风工况 不开不开 表 2 不同运行模式下的室内温度分布 池座 1 排池座 22 排楼座 2 排楼座 12 排运行模式 编号 共十四排 123 423 824 525 221 122 230 532 7 318 119 122 824 1 417 818 621 322 7 519 418 8 未测试未测试 5 5 总结总结 1 通过采用若干技术措施 结合运行模式的初步优化 某剧院空调送风系统的改造总 体达到了预期的目标 夏季室内温度分布均匀 主观感觉舒适 冬季楼座 池座温差显注 减小 同时测试表明 这一目标是在良好的噪声控制水平下实现的 全部空调通风设备同 时满负荷运行时附加室内噪声符合 NR30 评价曲线 变频运行时符合 NR25 评价曲线 2 测试表明 冬季空调系统的运行效果与设备的运行方式有极大的关系 因此 在实 验总结的基础上 通过楼宇自控系统建立一套合理的系统调控模式是必须的 3 冬季演出中室内空调热负荷很小 通过改变水侧电动阀开度 减小送风温差 加大 送风量 风机工频 的方法 可望在现有的 3 4 号运行模式下进一步提高前排 乐池区域 的室温 并减小室内垂直温度梯度 但具体能否达到目的仍须试验验证 4 由于 3 4 号运行模式测试时关闭池座二台空气处理机的新风门 导致前排池座空 气品质下降 前排部分观众反映空气混浊 因此 即使在楼座引入全新风 池座前排的空 气处理机仍需引