体育馆空气调节系统设计方案

体育馆空气调节系统设计方案引言体育馆作为开展体育竞技、全民健身及大型集会的重要场所，其室内环境品质直接影响运动员的竞技状态、观众的观赛体验以及场馆的使用效率。空气调节系统作为营造舒适室内环境的核心，其设计的合理性、经济性与节能性至关重要。本文旨在结合体育馆建筑功能特点与使用需求，从负荷特性分析、系统方案比选、气流组织设计到节能措施应用，系统阐述体育馆空气调节系统的设计思路与关键技术要点，为相关工程实践提供参考。一、设计依据与参数1.1设计规范与标准设计工作需严格遵循国家及地方现行的《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》、《公共建筑节能设计标准》以及体育场馆相关专项设计规范，确保系统设计的合规性与安全性。同时，需满足业主提出的使用功能要求及相关环保指标。1.2室内设计参数根据体育馆的使用功能，主要区域的室内设计参数如下：*比赛大厅：夏季温度应控制在人体舒适范围，同时考虑运动项目特性，相对湿度不宜过高，以避免影响运动员的体感及运动表现。冬季温度需保证观众及运动员的基本热舒适。*观众席：温度设定应兼顾大多数观众的感受，夏季略高于比赛区，冬季略低于比赛区，以形成合理的温度梯度。*辅助用房（如休息室、办公区、更衣室等）：按常规舒适性空调设计参数执行，确保人员在非比赛时段的舒适体验。*新风量：需满足室内人员卫生要求，根据不同区域的人员密度计算确定，同时考虑过渡季节利用新风降温的可能性。1.3室外设计参数以工程所在地的气象资料为依据，选取夏季空调设计干球温度、湿球温度，冬季空调设计干球温度、相对湿度等关键参数，作为负荷计算与设备选型的基础。二、负荷特性分析与计算2.1负荷构成特点体育馆空调负荷具有以下显著特点：*人员负荷大：比赛时人员高度密集，人体散热散湿量占总负荷比例较高。*照明设备负荷突出：比赛大厅及观众席照明功率密度大，尤其是举办高水平赛事时，灯光散热成为主要热源之一。*设备散热负荷：包括扩声设备、电子记分牌、转播设备等产生的热量。*围护结构负荷：受建筑体型、朝向、围护结构热工性能及室外气象条件影响，夏季以传热得热为主，冬季则为失热。*新风负荷：新风负荷在总负荷中占比不容忽视，且随新风量增大而增加。*间歇使用特性：体育馆使用具有明显的间歇性，赛前需快速降温至设定温度，对空调系统的启动速度和调节性能提出较高要求。2.2负荷计算方法采用专业负荷计算软件，根据上述设计参数及负荷构成特点，分别计算各区域在夏季设计工况、冬季设计工况下的冷负荷、热负荷及湿负荷。计算时需特别注意：*人员密度应区分比赛日与非比赛日、满场与部分满场等不同情况。*照明设备散热应考虑灯具类型、安装方式及开启时间。*合理选取逐时负荷系数，以确定系统的最大负荷及运行调节策略。三、空调系统方案设计3.1系统形式选择针对体育馆不同区域的功能特点，可采用不同的空调系统形式：*比赛大厅及观众席：作为核心区域，其空调系统的选择至关重要。常用的系统形式包括：*全空气系统：如定风量系统、变风量系统。具有空气处理能力强、新风量调节灵活、室内温湿度控制精度高、可实现大规模空气净化等优点，适用于大型体育馆。变风量系统还可根据负荷变化调节送风量，有利于节能。*空气-水系统：如风机盘管加新风系统，在一些中小型体育馆或辅助区域有应用，但在高大空间的气流组织和温湿度均匀性控制方面不如全空气系统。*辅助区域：根据空间大小和使用特点，可灵活选用风机盘管加新风系统、多联机空调系统等。多联机系统具有安装灵活、控制方便、能满足不同区域独立调节需求等优势。3.2气流组织设计气流组织设计是体育馆空调系统成功与否的关键，直接影响室内温度场、速度场的均匀性及人体热舒适感。*比赛大厅：*送风方式：常用的有上送下回（或上排）、侧送下回（或上排）、条缝型风口侧送等。高大空间宜采用喷口侧送或旋流风口上送，以保证送风射程，使冷风能够有效到达人员活动区。对于有条件的场馆，可研究置换通风等新型气流组织形式的适用性。*回（排）风方式：回风口宜均匀布置在观众席座椅下方或比赛场地周边，有利于迅速排除人员散湿散热。*观众席：送风应避免直接吹向人体，尤其在颈部和头部区域，可采用座椅送风或看台下方侧送风等方式。*气流组织校核：必要时通过计算流体动力学（CFD）模拟，对设计方案进行校核与优化，确保达到预期的空调效果。3.3空气处理过程根据设计工况下的室内外参数及新风比，确定空气处理机组的处理流程，如夏季的冷却减湿、冬季的加热加湿（或等湿加热）过程。空气处理机组应具备过滤功能，根据需要设置初效、中效过滤器，改善室内空气质量。四、冷热源系统选择冷热源系统的选择需综合考虑能源供应条件、初投资、运行费用、环境影响、维护管理等多方面因素。4.1常用冷热源形式*电动压缩式制冷机组：如离心式冷水机组、螺杆式冷水机组，适用于电力供应充足、电价适宜的地区。具有制冷效率高、调节性能好等特点。*吸收式制冷机组：如溴化锂吸收式冷水机组，可利用余热、废热或燃气、蒸汽等能源，适用于有相应能源条件或对电力供应有严格限制的场合。*空气源热泵机组：适用于气候温和地区，可同时提供冷量和热量，系统简单。在寒冷地区需考虑冬季制热效率及结霜问题。*地源热泵系统：若工程所在地地质条件适宜，地源热泵是一种高效节能、环保的冷热源形式，但初投资较高，需进行详细的地质勘察和经济技术比较。*锅炉供热：可采用燃气锅炉、燃油锅炉或电锅炉提供采暖热源，需符合当地环保要求。4.2系统配置与优化*机组台数与容量：根据计算冷（热）负荷及部分负荷运行特性，合理确定机组台数及单台容量，确保机组在高效区运行。*水系统：空调水系统宜采用闭式循环。根据系统规模和阻力特性，选择合适的水泵，采用变频调速技术，实现水泵变流量运行，降低输送能耗。*冷却塔：若采用水冷式冷水机组，冷却塔的选型应考虑当地气象条件，保证在设计工况下的冷却效果，并注意噪声控制和飘水问题。五、控制与节能措施5.1自动控制系统*温湿度控制：在各主要区域设置温度、湿度传感器，通过DDC控制器对空调机组、末端设备进行自动调节，维持室内参数稳定。*变风量系统控制：根据室内温度或二氧化碳浓度，调节送风量。*冷热源群控：根据系统负荷变化，优化冷水机组、水泵、冷却塔的运行组合及台数控制，实现系统整体高效运行。*新风量控制：根据室内CO2浓度或人员密度，自动调节新风阀开度，在保证室内空气品质的前提下，最大限度减少新风负荷。*模式控制：设置不同的运行模式，如比赛模式、训练模式、清洁模式、值班模式等，实现按需供能。5.2节能技术应用*高效节能设备：选用能效比高的冷水机组、热泵机组、水泵、风机等设备。*变频技术：对水泵、风机等进行变频调速，实现变流量运行。*热回收技术：在有条件的情况下，设置排风热回收装置，回收排风能量，预热或预冷新风。*免费冷源利用：过渡季节充分利用室外新风进行降温，冬季利用冷却塔提供部分免费冷源（如用于冰场或数据机房等需全年供冷区域）。*照明与空调协同控制：比赛结束后，灯光关闭的同时，空调系统可相应降低负荷或切换模式。*智能管理系统：通过楼宇自控系统（BAS）对空调系统进行集中监控与管理，优化运行策略，实现节能降耗。六、风管与水管系统设计6.1风管系统*材料选择：根据规范要求及使用环境，选用镀锌钢板、复合风管等材料。*风管布置：应与建筑、结构、电气、消防等专业密切配合，力求路径短捷、阻力平衡，避免与其他管线冲突。*风管尺寸确定：根据风量和推荐风速进行计算，兼顾经济性与噪声控制。*防火与排烟：空调风管穿越防火分区处应设置防火阀，风管材料及保温材料需满足防火要求。若空调系统兼作排烟系统，需按排烟要求进行设计校核。6.2水管系统*管材选择：空调冷热水管可选用镀锌钢管、无缝钢管或塑料复合管等。*系统划分：根据建筑平面、负荷特性等因素，合理划分水系统环路，便于水力平衡和独立控制。*水力计算与平衡：进行详细的水力计算，选择合适的管径，并在各环路设置平衡阀，确保系统流量分配符合设计要求。*保温与防腐：管道及设备保温应选用导热系数低、防潮性能好的保温材料，防止冷桥结露和能量损失。水管外表面需进行防腐处理。七、结论与建议体育馆空气调节系统设计是一项复杂的系统工程，其核心目标是为运动员、观众及工作人员创造舒适、健康、安全的室内环境，同时实现系统的高效节能运行。设计过程中，应充分理解场馆的功能定位和使用需求，进行细致的负荷分析，合理选择空调系统形式、冷热源方案及气流组织方式，并高度重视自动控制与节能技术的应用。建议在方案设计阶段进行多方案技术经济比较，选择最优方案；加强与建筑、结构、电