孫義豪1  潘大紅1  王亞林1  萬(wàn)匡禹2  

（1.浙江大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司；2.華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司）

2.1 室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)（見表1）

該項(xiàng)目空調(diào)室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)主要依據(jù)GB 50736—2012《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》，具體數(shù)據(jù)見表1。

2.2 負(fù)荷計(jì)算

空調(diào)系統(tǒng)的計(jì)算負(fù)荷根據(jù)各區(qū)域逐時(shí)冷、熱負(fù)荷的綜合最大值確定。經(jīng)過專業(yè)軟件熱負(fù)荷和逐時(shí)逐項(xiàng)冷負(fù)荷計(jì)算，得出該項(xiàng)目水系統(tǒng)區(qū)域計(jì)算冷負(fù)荷為477.4 kW，計(jì)算熱負(fù)荷為203.8 kW；變制冷劑流量多聯(lián)式（VRF）空調(diào)系統(tǒng)區(qū)塊計(jì)算冷負(fù)荷為49.7 kW，計(jì)算熱負(fù)荷為30.7 kW。其主要房間的冷、熱負(fù)荷計(jì)算結(jié)果見表2。

2.3 空調(diào)冷熱源

綜合該項(xiàng)目建筑功能特點(diǎn)、使用需求、節(jié)能等各方面因素，進(jìn)行冷熱源方案比選后，確定采用空氣源熱泵+VRF空調(diào)系統(tǒng)的方案。辦公室及休息室等區(qū)域單獨(dú)配備VRF空調(diào)系統(tǒng)，使整個(gè)項(xiàng)目空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行更加靈活，在不使用展廳及報(bào)告廳的時(shí)間段內(nèi)，避免了制冷主機(jī)的運(yùn)行，有利于減少項(xiàng)目后期空調(diào)運(yùn)行能耗。

其中展廳、門廳、報(bào)告廳等區(qū)域采用水系統(tǒng)集中空調(diào)形式，空調(diào)冷熱源選用2臺(tái)單臺(tái)制冷量為260 kW、制熱量為270 kW的高效型電動(dòng)螺桿式空氣源熱泵機(jī)組，裝機(jī)總制冷量為520 kW。空調(diào)供冷供/回水溫度為7 ℃/12 ℃，供熱供/回水溫度為45 ℃/40 ℃。另外，該項(xiàng)目辦公室、休息室等空調(diào)房間采用1套VRF空調(diào)系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用環(huán)保制冷劑R134a，室外機(jī)放置于通風(fēng)散熱良好的部位，制冷量總計(jì)50.4 kW，室內(nèi)外機(jī)最大配比率為109∶100。該系統(tǒng)空調(diào)新風(fēng)系統(tǒng)采用2臺(tái)吊裝式新風(fēng)機(jī)組，單獨(dú)配置室外機(jī)，其制冷量分別為22.4 kW和14 kW。
2.4 空氣處理過程

該項(xiàng)目展廳、門廳、報(bào)告廳等區(qū)域采用臥式空氣處理機(jī)組，對(duì)空氣進(jìn)行過濾、冷卻（加熱）等處理，新回風(fēng)先混合后再經(jīng)熱濕處理由風(fēng)管送至房間內(nèi)。其中：門廳、展廳及主席臺(tái)采用一次回風(fēng)低速送風(fēng)系統(tǒng)，其夏季空氣處理流程見圖2a，焓濕圖見圖3a；報(bào)告廳的觀眾席由于送風(fēng)溫差不宜過大，采用二次回風(fēng)、座椅送風(fēng)，其夏季空氣處理流程見圖2b，焓濕圖見圖3b。圖2、3中的W為夏季空調(diào)室外空氣狀態(tài)點(diǎn)，N為室內(nèi)空氣狀態(tài)點(diǎn)，N′為回風(fēng)溫升點(diǎn)，C為混合空氣狀態(tài)點(diǎn)，L為機(jī)器露點(diǎn)，O為送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)，ε為熱濕比，M為二次回風(fēng)混合點(diǎn)。

空調(diào)送風(fēng)溫度參照《實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)》選取，考慮到人員的舒適性，地板送風(fēng)的送風(fēng)溫度一般不低于16~18 ℃，地板送風(fēng)口的風(fēng)速不宜超過2 m/s。

由于人員長(zhǎng)時(shí)間停留靜坐，座椅送風(fēng)的送風(fēng)溫度和風(fēng)速選擇有更高的要求。根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)和國(guó)內(nèi)外設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，一般大型影劇院如北京國(guó)家大劇院等，設(shè)計(jì)送風(fēng)溫差通常為2~4 ℃，且座椅送風(fēng)的出風(fēng)速度一般為0.3~0.5 m/s，至人腳踝處不能超過0.2 m/s；有研究表明，當(dāng)劇院冷負(fù)荷率為100%及75%時(shí)，送風(fēng)溫差宜控制在3 ℃，此時(shí)既能較好地滿足室內(nèi)觀眾的舒適度，又能降低空調(diào)能耗。

值得一提的是，上述數(shù)據(jù)是以大型、專業(yè)的影劇院為研究對(duì)象而得出的，多年以來(lái)的實(shí)際工程案例也證明其合理性。然而在一些中小型的劇場(chǎng)及報(bào)告廳的設(shè)計(jì)中，若直接套用上述數(shù)據(jù)會(huì)遇到一個(gè)問題：如果控制送風(fēng)溫差為2~4 ℃，則計(jì)算送風(fēng)量往往會(huì)比較大，這會(huì)使座椅送風(fēng)柱的出風(fēng)風(fēng)速遠(yuǎn)大于0.5 m/s。這主要是由于劇院內(nèi)部的構(gòu)造不同而導(dǎo)致的，簡(jiǎn)單來(lái)講，大型影劇院設(shè)有樓座和池座，除座椅送風(fēng)外，多余的空調(diào)送風(fēng)量還可通過設(shè)置豎井進(jìn)行頂送或者側(cè)送來(lái)進(jìn)行分流，進(jìn)而保證座椅送風(fēng)柱的出風(fēng)風(fēng)速在0.3~0.5 m/s之間，滿足人體舒適度的需求。

普通的小劇場(chǎng)及報(bào)告廳沒有上述可采用的分流送風(fēng)措施，故需提高送風(fēng)溫差以降低送風(fēng)量，送風(fēng)溫差在設(shè)計(jì)時(shí)一般可取5~6 ℃；座椅送風(fēng)柱送風(fēng)風(fēng)速要求不大于0.5 m/s，即在距送風(fēng)柱中心300 mm、高于地面150 mm處，送風(fēng)風(fēng)速不大于0.2 m/s，按上述設(shè)計(jì)原則也能達(dá)到較好的空調(diào)舒適度。該項(xiàng)目觀眾席共設(shè)置254個(gè)座椅送風(fēng)柱，夏季空調(diào)送風(fēng)溫差為5 ℃，單個(gè)座椅送風(fēng)柱的送風(fēng)量為82 m3/h。

根據(jù)空調(diào)房間熱濕負(fù)荷、送風(fēng)溫度及室內(nèi)外設(shè)計(jì)參數(shù)，通過焓濕圖計(jì)算，得出各空氣處理狀態(tài)點(diǎn)參數(shù)，見表3（僅附1層展廳及觀眾席數(shù)據(jù)），風(fēng)量計(jì)算結(jié)果見表4。由于空調(diào)管路較長(zhǎng)，綜合風(fēng)機(jī)及電動(dòng)機(jī)發(fā)熱，考慮了送、回風(fēng)各有0.5 ℃的管道溫升。

2.5 空調(diào)末端

該建筑頂部為半圓造型，為凸顯裝配式結(jié)構(gòu)美感，內(nèi)部空間不設(shè)置吊頂。兼顧實(shí)用性和美觀性，空調(diào)送風(fēng)末端采用了地板送風(fēng)和座椅送風(fēng)相結(jié)合的方式。

門廳、展廳及主席臺(tái)均采用地板送風(fēng)系統(tǒng)。這里僅以展廳為例，介紹空調(diào)地板送風(fēng)系統(tǒng)。展廳暖通空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)布置平面圖見圖4，1層展廳的空調(diào)送風(fēng)管安裝在地下車庫(kù)內(nèi)，2層展廳的風(fēng)管在1層展廳頂部敷設(shè)，管線排列盡量做到簡(jiǎn)潔美觀。空調(diào)回風(fēng)設(shè)置在各層管井的側(cè)墻上，不進(jìn)入房間內(nèi)部，采用帶有造型且通透率≥70%的裝飾百葉作為回風(fēng)口。

一般地板送風(fēng)的設(shè)置方式有2種：一種是如上所述的設(shè)置土建靜壓腔；另一種是在地板上直接開洞，風(fēng)管直接接到地板送風(fēng)口上。后者在送風(fēng)效果上與前者差別不大，但從消防角度考慮，存在安全隱患，此做法變相貫通了上下層防火分區(qū)，不建議采用。

報(bào)告廳的觀眾席采用二次回風(fēng)、座椅送風(fēng)系統(tǒng)。經(jīng)地下1層空調(diào)機(jī)房?jī)?nèi)的組合式空調(diào)機(jī)組對(duì)空氣進(jìn)行熱濕處理后，送入座椅送風(fēng)靜壓室內(nèi)，見圖4c。靜壓室內(nèi)腔設(shè)置50 mm厚離心玻璃棉保溫層，保溫后外貼0.5 mm厚鋁箔保護(hù)。

座椅送風(fēng)裝置構(gòu)造見圖6。由上下兩部分圓柱組成，上部圓柱直徑為0.25 m，均勻設(shè)置了1 008 只直徑8 mm的圓孔，共18排、56列；下部圓柱直徑為0.3 m，均勻設(shè)置了1 340只直徑8 mm的圓孔，共20排、67列，柱內(nèi)設(shè)有風(fēng)量調(diào)節(jié)螺栓和調(diào)節(jié)滑板以調(diào)節(jié)每個(gè)送風(fēng)柱的進(jìn)風(fēng)量。由于該項(xiàng)目為裝配式項(xiàng)目，座椅送風(fēng)柱的預(yù)埋件以預(yù)制件的形式經(jīng)工廠統(tǒng)一生產(chǎn)后，運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝。

3.1 通風(fēng)系統(tǒng)

該項(xiàng)目庫(kù)房采用機(jī)械排風(fēng)，換氣次數(shù)不小于3 h-1；衛(wèi)生間采用機(jī)械排風(fēng)，換氣次數(shù)不小于10 h-1。

考慮到展廳及報(bào)告廳等空調(diào)房間過渡季全新風(fēng)運(yùn)行，單獨(dú)設(shè)置了過渡工況排風(fēng)，風(fēng)機(jī)吊裝在地下室排煙（風(fēng)）機(jī)房?jī)?nèi)。全新風(fēng)工況送風(fēng)量為夏季空調(diào)送風(fēng)量的70%~80%，而過渡工況排風(fēng)量為空調(diào)全新風(fēng)工況送風(fēng)量的70%~80%，具體風(fēng)量見表4。由于該建筑布局較為緊湊，故展廳及報(bào)告廳的過渡工況排風(fēng)考慮與空調(diào)系統(tǒng)的回風(fēng)共用末端，在回風(fēng)管路及排風(fēng)管路匯總前分別設(shè)置電動(dòng)風(fēng)閥，在空調(diào)工況下關(guān)閉對(duì)應(yīng)排風(fēng)管道上的電動(dòng)閥門；過渡季排風(fēng)工況時(shí)關(guān)閉回風(fēng)管道上的電動(dòng)閥門。

上下2層展廳過渡工況排風(fēng)量均為15 000 m3/h，這里選用1臺(tái)雙速離心風(fēng)機(jī)作為排風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)高速排風(fēng)量為30 000 m3/h，低速排風(fēng)量為16 000 m3/h。當(dāng)上下2層展廳需要同時(shí)排風(fēng)時(shí)，風(fēng)機(jī)高速運(yùn)行；當(dāng)僅有其中1層展廳需要排風(fēng)時(shí)，風(fēng)機(jī)低速運(yùn)行。
3.2 防排煙系統(tǒng)

該項(xiàng)目樓梯間均具備自然開窗通風(fēng)防煙的條件，采用開窗自然防煙。展廳、門廳、報(bào)告廳等區(qū)域采用機(jī)械排煙系統(tǒng)。由于該建筑不設(shè)吊頂，考慮到內(nèi)部空間的美觀性，除了1層展廳的排煙口設(shè)置在房間頂部，其余排煙口均設(shè)置在側(cè)墻上。煙氣由機(jī)房?jī)?nèi)的排煙井排出，排煙出口位于屋檐下方，滿足人員疏散及消防撲救的需要。排煙系統(tǒng)流程見圖7。

該項(xiàng)目在二維設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，采用了專業(yè)的建模軟件進(jìn)行了全專業(yè)的BIM建模。BIM是以建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，進(jìn)行建筑信息模型的搭建，通過數(shù)字仿真模擬建筑物的設(shè)計(jì)與建造。BIM技術(shù)的應(yīng)用主要在以下方面：管線優(yōu)化排布和碰撞檢查、基于BIM的施工組織模擬、建筑全壽命周期管理等。BIM技術(shù)的引入極大增加了裝配式建筑實(shí)現(xiàn)的可能性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了多專業(yè)協(xié)同的全過程設(shè)計(jì)，打破了傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)中建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電等專業(yè)相互獨(dú)立進(jìn)行的模式。

該項(xiàng)目建模的主要步驟如下：1） 由建筑、結(jié)構(gòu)專業(yè)先行搭建各自基本模型，然后合模、復(fù)核并調(diào)整，作為機(jī)電專業(yè)工作的基礎(chǔ)；2） 機(jī)電專業(yè)采用中心文件參照的方式，在上述綜合模型的基礎(chǔ)上分別完成各自的模型；3） 建筑專業(yè)進(jìn)行匯總與檢查，提出所有碰撞等問題，與各專業(yè)協(xié)商優(yōu)化調(diào)整方案，各專業(yè)實(shí)時(shí)修改模型；4） 將最終模型交由專業(yè)施工團(tuán)隊(duì)進(jìn)行補(bǔ)充設(shè)計(jì)，主要內(nèi)容有支吊架、預(yù)埋件等，最后提供給工廠進(jìn)行預(yù)制件的設(shè)計(jì)、批量生產(chǎn)。

正向設(shè)計(jì)是未來(lái)的設(shè)計(jì)趨勢(shì)，不僅能減少設(shè)計(jì)過程的管線碰撞問題，更能培養(yǎng)機(jī)電工程師的“空間思維”能力。遺憾的是，由于工期縮短等原因，該項(xiàng)目未能實(shí)現(xiàn)真正意義上的全專業(yè)正向設(shè)計(jì)，但是建模對(duì)二維設(shè)計(jì)的指導(dǎo)作用依然值得肯定。該項(xiàng)目部分三維模型見圖8。

裝配式建筑通過工廠大量生產(chǎn)預(yù)制件，運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)組裝，極大減少了施工錯(cuò)誤，并顯著縮短施工工期，是國(guó)家未來(lái)建筑發(fā)展的主要趨勢(shì)之一。相較于傳統(tǒng)建筑建造方式，其更側(cè)重于精細(xì)化的過程，包括精細(xì)化設(shè)計(jì)、精細(xì)化生產(chǎn)、精細(xì)化施工等，需要各方參與人員全過程緊密聯(lián)系、互相配合。設(shè)計(jì)人員應(yīng)在滿足規(guī)范的基礎(chǔ)上，力求設(shè)計(jì)內(nèi)容簡(jiǎn)潔、實(shí)用、美觀。

裝配式建筑的設(shè)計(jì)需要投入更多的時(shí)間、精力和人力。就該項(xiàng)目來(lái)說，為配合實(shí)現(xiàn)建筑頂部半圓形的特殊造型結(jié)構(gòu)美感，暖通空調(diào)專業(yè)傳統(tǒng)頂送下回的空調(diào)方案及頂部排煙方案均無(wú)法實(shí)施，令設(shè)計(jì)難度增加。此外，機(jī)電專業(yè)管件種類繁多、生產(chǎn)材料駁雜、各類管件型號(hào)各異、施工空間不規(guī)則，也使得裝配式機(jī)電具有獨(dú)特的技術(shù)特點(diǎn)及施工難度，很難實(shí)現(xiàn)一套行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)及施工安裝體系。需要從項(xiàng)目自身的特點(diǎn)出發(fā)，設(shè)計(jì)方與施工方進(jìn)行有計(jì)劃、階段性地配合討論，以落實(shí)各項(xiàng)技術(shù)措施，制定完備的施工方案。

三維模型是實(shí)現(xiàn)裝配式建筑順利完成的基礎(chǔ)，也是設(shè)計(jì)施工人員實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新、落實(shí)新技術(shù)的有力工具。設(shè)計(jì)院應(yīng)加強(qiáng)對(duì)設(shè)計(jì)師的相關(guān)技術(shù)培訓(xùn)，積極落實(shí)裝配式項(xiàng)目的正向三維設(shè)計(jì)，培養(yǎng)設(shè)計(jì)師正向設(shè)計(jì)意識(shí)和水平，才能更有利于后期的施工配合，使優(yōu)秀的設(shè)計(jì)作品落地。

本文刊登于《暖通空調(diào)》2023年第1期