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剧场类观演建筑暖通空调设计的几点思考发表时间：2020-09-08T11:43:30.290Z 来源：《城镇建设》2020年3卷12期作者：章峰[导读] 剧场类观演建筑功能的特殊性和运行的交叉性决定了其暖通空调设计的复杂摘要：剧场类观演建筑功能的特殊性和运行的交叉性决定了其暖通空调设计的复杂性。
一般剧场类观演建筑的运行时间不足全年时间的1/2，不同观演场次的上座率各不相同，内场对噪音、温度、湿度等有很高的要求，所以以上因素对暖通空调的设计带来一定的影响。
文章以某地方剧院作为研究对象，详细的阐述其暖通空调系统设计方案。
关键词：剧场建筑暖通空调系统座椅送风空调自动控制0前言剧场类观演建筑特点是层高空间较大、灯光设备复杂、人员密集，所以对暖通空调系统的设计有着更高的要求。
某地一中心剧场，功能结构由排演厅、会议中心、小剧院以及演奏大厅等组成。
地上一层剧院分为观众厅和舞台，附加东西两个休息厅，座位1200；二层设有培训、化妆室等；三、四层为阅览、展厅等。
1设计参数夏季室内设计温度25-27℃，相对湿度50-60%；冬季室内设计温度16-22℃，相对湿度40%；人员新风量14m3/(h·人)；一层剧场照明负荷5W/㎡；中央舞台照明设备总发热量120kW，观影区和追光区的灯光发热量为45kW；整个剧场环境温度≤40℃。
2空调系统的制冷和制热由于该剧场属于多功能类型剧场，暖通空调设计除了要满足中心剧场的各项要求之外还应该考虑其他功能室/厅对空调的要求。
2.1整个中心剧场的空调负荷设计空调的负荷设计首先在考虑到节能环保的前提下，满足剧院所有功能厅/室运行时空调所能够承受的最大负荷值。
所以空调负荷设计需要经过科学的计算，从而选择适当的空调构成。
夏季的冷负荷和冬季热负荷、日常办公和剧场观演等对空调负荷要求有很大的差别，要求设计人员进行独立设计。
2.2空调制热本剧场的空调热源主要来源于F1层的热力站，将城市供热网所提供的高温热水经过热交换机处理之后转换成为低温热水以供整个剧院的冬季热水使用和空调使用。
论岛式舞台水消防系统设计摘要：本项目总建筑面积约9万平方米，其中剧场及其附属设备用房面积约2.3万平方米，舞台的设计非传统的镜框式舞台，而是采用新型岛式舞台，因此带来了各专业消防系统设计的不同难度的挑战，比如舞台区演职人员的疏散、防火幕及防火分隔水幕的取舍、消防排烟量的计算以及排烟口的设置等，其中水消防系统与建筑紧密结合，本篇对舞台区域设置的水消防系统包括室外消火栓系统、室内消火栓系统、雨淋系统、防火分隔水幕系统、钢屋架自动喷淋系统进行了介绍。
重点分析了净空高度为18m的岛式舞台防火分隔水幕系统的设计，在超规范的条件下借鉴了《大空间场所防火分隔水幕应用技术试验研究》中的试验数据。
关键词：舞台；防火分隔水幕；雨淋系统1、项目概况本项目包含博物馆区和大会堂区，总建筑面积约9万平方米。
其中大会堂区地上部分共2层，地下部分共3层，入口层标高-6.0m，-6.0m标高以上总建筑面积约9300平方米，-6.0m标高以下总建筑面积约14000平方米，总计建筑面积约23300平方米。
大会堂区建筑高度为24米。
主要功能为剧场，采用岛式舞台，其中观演区座位数为1191座，根据规范定性为中型乙等剧场。
其平面图及剖面图分别见图1和图2。
图1 平面图图2 剖面图2、舞台防火分隔水幕及防火幕设置的取舍根据《剧场建筑设计规范》（JGJ57-2016）总则条文说明，本规范主要以箱形舞台、镜框式舞台为基础编制的，对伸出式舞台及岛式舞台，仅作出一些基本规定，这些规定在国外实践证明是成熟的，对于我国的国情，还要有一段探索、结合的时间[1]。
这意味着规范对于类似于本项目的岛式舞台需要结合实践再做规定。
本项目舞台净空高度18m，中心式舞台承载演员人数约80人。
根据《剧场建筑设计规范》（JGJ57-2016）及公消（2016）113号文件解读，舞台若设置防火幕，则本项目舞台需设置18m刚性防火幕。
经多方咨询研讨，本舞台设置防火幕存在多个问题：（1）防火幕厂家要求防火幕2min之内需落下且下降速度不得超过7.5m/min。
浅谈剧院建筑大空间空调系统设计田小婷（北京市建筑设计研究院有限公司华南设计中心，广州 510060）[]摘要 根据剧院建筑的特点，简单介绍剧院建筑的空调系统设计，重点阐述了观众厅和舞台等区域的空调设计参数、气流组织形式及系统布置，并简单介绍了相应的案例。
[]关键词 剧院；观众厅；舞台；气流组织[][] 中图分类号 TU831 文献标志码 A doi ：10.3969/J .ISSN. 1005-9180.2019.02.008Discussion on Air Conditioning System Designin Large Space Theater BuildingsTIAN Xiaoting（Beijing institute of architectural design south China design center ，Guangzhou 510623）Abstract: According to the characteristics of the theater building, this paper briefly introduces the design of the air-conditioning system in the theater building. It focuses on the air-conditioning design parameters, air flow organization and system layout in the auditorium and the stage, and simply introduces the corresponding cases.Key words ：Theater ；Auditorium ；Stage ；Air Distribution ；Large Space1.1随着中西文化的交汇，剧院作为综合性的现代艺术娱乐场所，在中国的土地上日益兴起。
大礼堂暖通空调通风设计陈 瑾,张建忠,顾诚新,陈 铁(南京市建筑设计研究院有限责任公司,江苏南京210005)[摘要] 介绍大礼堂空调通风工程设计概况,包括设计标准、空调冷热负荷、空调系统、防排烟系统、节能与自控及消声与隔振处理等内容,着重介绍了观众厅座椅下送风空调系统及二次回风系统在实际工程中的应用.[关键词] 空调通风,防排烟,气流组织,二次回风,座椅下送风[中图分类号]T U831.7 [文献标识码]B [文章编号]167221292(2008)022*******D esi gn of A i r Cond iti on i n g and Ven til a ti on System for Aud itor i umC he n J i n,Zha ng J ianzho ng,Gu C hengxi n,C hen Tie(Nanjing A rchitectural Design and Research I nstitute Co .L td,Nanjing 210005,China )Abstract:The paper intr oduces a design of air conditi oning and ventilati on syste m for audit oriu m,which includes the design standards,air conditi oning heating/cooling l oad,air conditi oning syste m,s moke contr ol syste m,energy saving and aut omatic contr ol syste m,vibrati on is olati on and noise eli m inati on and s o on,and the app licati on of the secondary air supp ly syste m and seat air supp ly in p ractical p r ojects is highlighted .Key words:air conditi oning and ventilati on,s moke contr ol,air distributi on,secondary air supp ly,seat air supp ly 收稿日期:2007204218.基金项目:南京市人才发展计划项目(98711)资助项目.作者简介:陈 瑾,高级工程师,研究方向:暖通空调设计.E 2mail:cj3483128@ 工程建筑由大礼堂、小礼堂及军史馆组成.其中大礼堂是整个礼堂建筑群中体量最大的建筑,其主要功能是可以满足全军区的重大集会、重要会议、立体声电影放映的要求,而且考虑了大型歌舞、音乐会、戏剧、综艺演出的需要,有升降乐池,因此定位为多功能剧场.观众厅两层,没有1056个座位,底层设有738个座位,二层没有318个座位,规模为中型.按照乙等剧场的标准设计[1].大礼堂属高大空间建筑物,人员密集,负荷强度大.由于空调负荷有效区所占的空间与整个空间相比比值低,其空气调节具有分层调节的特点,垂直方向上温度梯度较大.鉴于此特殊性,采用合理的气流组织方式以达到高效节能的目的显得尤为重要.自从20世纪70年代瑞典开发出置换通风系统以来,在大空间空调应用方面逐渐增多[2].置换通风一般应用于高大空间,并且要求室内冷负荷以人员、设备和灯具为主,人员多为坐姿,活动量较小[3].大礼堂观众厅正符合此特点,因此,观众厅采用了多孔柱脚座椅送风方式以及小温差送风,空调末端采用二次回风系统,这样既满足了人体舒适性要求,又达到了节能的目的.观众厅被其它附属房间包围,温差传热量及太阳辐射得热量小,加上室内大量使用吸声材料,使得其围护结构传热的冷热负荷减小[4],主要的热源是观众人体负荷,因此采用座椅下送风方式可将新鲜空气直接送向观众,带走人体散热量,能够提高下部活动区的空气品质;在顶棚设置排风口可以直接将热污染空气排出[5],排风温度远远高于活动区的温度,从而有效地减小系统的冷负荷,产生良好的通风效果和节能效益.为了送风气流分布均匀,观众无吹风感,满足人体舒适性要求,送风温度通常比室内设计温度低2～4℃[2].如果采用一次回风和再热来实现会产生冷热抵消现象[6],浪费能源,因此本工程空调末端采用了二次回风系统.第8卷第2期2008年6月 南京师范大学学报(工程技术版)JOURNAL OF NANJ I N G NORMAL UN I V ERSI TY (ENGI N EER I N G AND TECHNOLOGY E D I TI O N ) Vol .8No .2Jun,20081 空调设计111 室外气象参数[7] 南京地区地理位置:北纬32°00′,东经118°48′,夏季空调室外计算干球温度3510℃,夏季空调室外计算湿球温度2813℃.冬季空调室外计算干球温度-6℃,冬季空调室外计算相对湿度7310%,夏季室外风速216m/s,冬季室外风速216m/s.112 室内设计参数根据《采暖通风与空气调节设计规范》[7]、《剧场建筑设计规范》[1]的具体要求,确定建筑物各部位的设计标准如表1所示.表1 室内设计参数Table1 I n ter i or desi gn param eters房间类型室内温度/℃相对湿度/%夏季冬季夏季冬季新风量/(m3/h·p)噪声指标/(dB(A))空气含浓度/(Mg/m3)观众厅252050～6540～502035≤0115舞台262040～65>301040≤0115前厅、休息廊271840～65>301045≤0115化妆间262040～65>303045≤0115113 空调负荷及冷热源本工程采用HDY-S MAD空调负荷计算软件对空调区域进行了逐项逐时的冷热负荷计算,大礼堂空调设计计算冷负荷为1120k W,冬季空调设计计算热负荷为870k W.考虑到本建筑裙间隙使用特点(每年举行大型活动时才使用),空调冷热源采用无须专人管理的风冷热泵机组,设置在军史馆屋面上.主机提供的设计工况为:夏季,空调供回水温度分别为7℃/12℃;冬季,空调供回水温度分别为45℃/40℃.114 空调系统(1)大礼堂观众厅空间高大,气流组织为座椅下送风、中部回风、上部排风方式,采用组合式空调机组(含湿膜加湿)、二次回风方式,并采用板式及袋式初、中效两级过滤如图1所示.南京师范大学学报(工程技术版) 第8卷第2期(2008年)二次回风夏季处理过程为[6]:依据座椅下送风特点,送风温差t s 取315℃,由焓湿图计算可得:观众厅二次回风系统总送风量为103220m 3/h,一次回风量为25233m 3/h,二次回风量为77967m 3/h,新风量为21120m 3/h .组合式空调器制冷量为44016k W.一次回风系统虽然也能解决小温差送风问题,但必须采用再热器实现,一次回风夏季处理过程为[6]:由焓湿计算可得:观众厅一次回风系统总送风量为103220m 3/h,组合式空调器制冷量为58815k W ,空调再热量为14719k W.根据以上分析,采用二次回风系统比一次回风系统节能14719k W.(2)舞台采用独立空调系统,总送风量为80000m 3/h,采用顶送、顶侧送和下侧回的送回风方式,送风管布置在舞台两个侧台下面.由于舞台高度很高,送风口均采用喷口和垂直条形风口.连接喷口的支风管在与主风管连接处设有电动风阀.当舞台演出有幕布时,关闭电动风阀,由条形风口下送;当舞台用于会议无幕布时,打开电动风阀,喷口侧送.(3)休息廊采用低速风道送风空调方式,气流组织采用上送下回方式.(4)舞台附属用房采用风机盘管加新风系统,新风经新风机处理后送至室内.陈 瑾,等:大礼堂暖通空调通风设计南京师范大学学报(工程技术版) 第8卷第2期(2008年)(5)为了尽量减少空调噪音对观众厅及舞台的影响,本工程末端空调机房均设置在观众厅座位下方的地下夹层内,回风口采用了消声回风口,座椅送风管与座椅连接处设<250的管式消声器一个,另外采用多孔柱脚座椅送风,速度小,空气湍流度低,进一步控制了噪音[8],产生了很好的效果.2 通风及防排烟系统观众厅屋顶设有5台排风排烟风机,总排风排烟量为160000m3/h.根据《剧场建筑设计规范》[1],观众厅的排烟量以13次/h换气标准计算,或90m3/h·m2换气标准计算,两者取其大者,本工程采用了13次/h换气标准计算结果.5台风机其中一台变频,平时可根据季节变化,选择开启台数.发生火灾需要排烟时,5台风机全部切换到最大排烟状态.舞台上空设置机械排风与排烟合用系统,侧顶设有4台排风排烟风机,总排风排烟量为144000m3/h,按4次/h换气标准计算[9].4台风机其中一台变频,平时可根据季节变化,选择开启台数.发生火灾需要排烟时,4台风机全部切换到最大排烟状态.根据《剧场建筑设计规范》的要求,机械化舞台台仓设置了机械排烟[1],其排烟量按60m3/h·m2计算.地下台仓同时设排烟补风,补风风量不小于排烟量的50%.公共卫生间、地下设备用房及耳光室、灯控室等设置了独立的机械通风系统.3 自控与节能大礼堂观众厅通过使用二次回风系统取代了再热,从而减少了冷热抵消所增加的能耗,同时采用座椅下送风方式,不仅改善了空调气流组织,节能效果也很明显.空调水系统采用一次泵系统,末端空调器为变水量温度控制方式,热泵机组与一次泵通过群控根据负荷变化实行台数调节.空气处理机组风机采用变频控制器实行季节性分阶段调节设定风量,结合变水量温控系统,实现最大限度节能.风机盘管采用电动二通阀和三档风速结合的控制方式.各场所排风系统风机采用变频控制,过渡季节最大限度利用室外新风消除房间余热.4 结论本工程设计经过了多方案讨论比较,结合用户使用特点选择合适的冷源方式,采用了下送上回的气流组织方式.目前已施工调试完毕,使用了一个冬季,达到简单、舒适、节能、环保的空调设计效果.(1)观众厅与舞台空调对温湿度、气流组织和噪声的要求都较严格,设计中充分考虑到这些影响,进行了一系列计算分析,采取了相应的措施,效果比较明显.(2)观众厅采用二次回风系统与一次回风系统+再热相比,其节能效果更加明显.(3)考虑到用户间歇使用又无专人管理的特点采用了风冷热泵主机,但在2008年初大雪寒冷气候条件下,空调供水温度不到40℃,末端出力明显下降.热泵的制热能力与样本参数有偏差.一方面希望热泵生产企业提供更正确的样本技术参数,另一方面,设计应考虑实际工程因素,我们的规范与审图机构不要把主机容量的选择规定的过于刻板.强调“主机的设计容量(生产企业的技术参数)不得大于理论计算负荷”的规定,不太适合实际工程要求.系统是否节能,主要看主机等设备组合是否合理,能否使系统全年能效比最高.(4)观众厅底层及二层台座有条件宜各自设置独立的空调系统.本工程尽管分开设置了送风管及控制阀门,由于底层和二层存在较大的温度梯度,有时即使关闭台座送风,台座温度依然偏高.如果空调系统分开设置,此时台座采用加大新风运行,就能很好地满足台座的舒适性.(5)舞台附属用房(化妆间等)由于门开启频繁,演员着装少,宜适当提高该空调区域设计标准.(6)地下风管夹层有条件宜设独立的机械通风系统.[参考文献](References)[1]中华人民共和国建设部.JGJ57—2000剧场建筑设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2001.M inistry of Constructi on .JGJ57—2000Design code of theatre 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某剧场暖通空调设计的要点分析发表时间：2020-12-30T02:11:01.208Z 来源：《中国科技人才》2020年第24期作者：王宏伟[导读] 本项目总用地面积90607m2，总建筑面积61706.57m2，大剧场及辅助用房地上3层，地下1层，建筑高度20.500m。
方舟国际设计有限公司摘要：本文结合某剧场工程实际，归纳总结了暖通空调设计的要点，希望能够为广大同仁提供一定借鉴和参考。
关键词：剧场工程；暖通空调；设计要点1、工程概况本项目总用地面积90607m2，总建筑面积61706.57m2，大剧场及辅助用房地上3层，地下1层，建筑高度20.500m。
2、暖通空调设计的要点2.1空调冷热源设计根据业主要求并结合本工程特点，本工程剧场观众厅、门厅和舞台冷源、热源分别如下。
（1）夏季冷源采用磁悬浮模块冷水机组，机组采用三台模块组合，空调冷冻水供回水温度为7℃/12℃，冷水机组设置于地下一层冷冻机房，机房面积为110m2，约占剧场部分总建筑面积1.2%，制冷机房为空调系统主要噪声源之一，因此制冷机房与剧场区域之间由车库隔开；冷却塔采用三台超低噪音离心式钢塔，为了减少噪音对剧场的影响，冷却塔设置于剧场化妆区屋面。
（2）冬季采用组合式热水器供热，机组采用十二台模块组合每台热水器额定制热量均小于100kW，空调热水供回水温度为60℃/50℃，热水器设置于地下一层热水机房，热水机房临近制冷机房布置。
（3）化妆室、灯光控制室、音响控制室等用房采用风冷热泵型直接膨胀式变冷媒流量多联机加全热交换新风系统；（4）售票大厅采用商用分体空调机组。
2.2空调水系统设计（1）空调水系统为两管制一次泵闭式变流量系统，采用压差旁通流量控制，空调水系统采用自动补水排气定压机组，自动补水排气定压机组设置在水处理间里；空调水系统补水采用经过软化处理的软化水，软化水装置设置在水处理间里。
（2）对应三模块组合的模块磁悬浮模块冷水机组，设置了三台92m3/h的变频冷冻水循环泵、三台130m3/h的变频冷却水循环泵，冷冻水循环泵、冷却水循环泵均设置在冷冻机房内；对应十二台热水器组合的组合式热水器，设置了三台的变频空调热水循环泵，空调热水循环泵均设置在水处理间里。
设计90中国建筑金属结构某5D剧场暖通空调方案设计邓京【摘要】本文以某5D剧场为例，介绍了5D剧场的演出方式及其暖通空调系统设计的特点、难点及解决方法，强调空调风系统与排风系统的控制必须纳入整个演出程序控制系统。
【关键词】高大空间；演出方式；空调冷负荷；CFD模拟；空调通风系统自动控制随着科技的进步，增强现实（AR）与混合现实（MR）技术更多地运用到现场演出中，给观众带来了更为直观的视觉和听觉冲击，让观众身临其境。
这些高科技的运用，也对剧场设计提出了更高要求，特别是暖通专业，空调、通风设计直接关乎演出的成败。
本文结合某5D剧场实例对其暖通空调设计方案进行探讨。
1.项目简介1.1演出方式区别于传统的3D、4D影院，5D 剧场系加入增强现实（AR）与混合现实（MR）技术，通过音响矩阵、3D成像、舞台数控机械矩阵、投影、数控矩阵道具、艺术装置、3D威亚特效等技术，将视觉、音乐、声效、数控机械道具、游客互动体验等艺术手法融为一体，以营造环境演出的方式让游客恍如身临其境。
1.2项目概况本项目剧场演出厅为圆柱形建筑，直径约39m，高16m，面积约1194m2，地上一层为演出厅，地下一层为设备层，层高4m。
2.项目设计特点和难点（1）高大空间，舞台和观众座位融为一体，高度为16m，直径约39m，好的气流组织难以实现。
（2）舞台顶部为钢结构，布置大量的舞台机械、威亚、道具吊杆、工作马道、灯具、音箱等，使空调系统无法立足，且吊杆道具、威亚等不得在演出时被吹动，使空调风系统设计难上加难[1]。
（3）舞台地面中心有升降舞台，四周有升降座椅，地面上还要展示灯光投影，使地板空调送风成为泡影。
（4）屋面为钢结构，其耐火极限很难满足排烟机房要求，因建筑造型需要，屋面又无法布置排烟机房，钢屋架下部各种钢构件及吊装格栅密布，导致机械排烟系统很难实施[2]。
（5）舞台周边布置6m高环形LED屏幕，再加之舞台数控机械矩阵、3D威亚、音响、灯光等，设备发热量远高于普通剧院，空调负荷，主要是显热负荷高[3]。
某报告厅变风量空调系统气流组织的数值模拟随着改革开放进程的日益发展，人们工作、办公水平有了极大的提高，各式各样的办公建筑应运而生，这其中便包含报告厅。
报告厅属于人员密集型建筑，使用时间上随机性也很大，若要求室内参数随时满足人员需求，其空调系统的运行调节便显得尤为重要。
一个空调系统良好的运行策略不仅能带来舒适的室内环境，还能节约大量的能源，对于国家节能减排任务也是一个有力的支持，因此作为建筑耗能大户的空调系统的运行节能自然被重视起来。
对于报告厅这种人员密集型建筑而言，由于其热、湿负荷很大且不均匀性很强，考虑到运行节能及调节方便，最好设计成全空气变风量空调系统（VAV）。
VAV空调系统能较好的适应负荷的变化，随时改变系统风量达到运行节能，但是如果VAV空调系统部分负荷下的气流组织效果不好就难以达到良好的室内空气品质，同时也达不到节能的目的。
为此本文以某报告厅的VAV空调系统为研究对象，运用计算流体力学软件Fluent对此此空调系统部分负荷下气流组织进行数值模拟，并找出部分负荷下优化的系统运行参数。
围绕此课题，本文展开以下工作：第一，对本文模型做简要介绍，并合理简化之后，进行空调系统冷、热负荷的计算。
依据送风温差确定系统冬夏两季的全负荷工况下送风量。
根据模型尺寸确定采用双侧侧送下回的送回风形式，并通过计算确定送回风口尺寸及送风速度，为后面的模拟提供理论依据。
第二，建立报告厅的数学模型，生成三维模型的空间计算网格，同时确定出边界条件。
通过设置求解器，经迭代计算收敛后得到冬夏两季全负荷工况下气流场的模拟结果。
对模拟结果进行分析，可以验证经理论计算得出的送风系统形式是否合理。
第三，对冬夏两季分别按80%、60%的空调负荷进行部分负荷工况下的数值模拟。
通过对两种变风量末端设备的分别模拟可知，不同形式的末端设备形成的室内流场差别很小。
由于本文模型采用双侧送风，所需送风射程较短，因此仅需要采用节流型的末端送风设备即可满足室内气流组织要求，同时还能节省空调系统造价。
剧场建筑集中空调气流组织形式研究随着社会的不断发展和人们精神文化需求的不断提高，剧场建筑作为文化艺术的重要载体，其舞台表演内容、环境设施、集中空调气流组织形式都要求更加实用、优美、高档，以满足人们日益增长的文化需求和生活品质。
而剧场建筑的集中空调气流组织形式，在美学和功能性方面都扮演着重要的角色。
首先，气流的组织对于观感的影响是明显的，不同的气流组织形式能够在视觉上呈现出不同的艺术效果，给人强烈的视觉感受。
其次，剧场集中空调系统为剧场提供了必要的空气调节，使得演出舞台和观众席的温度、湿度、空气质量等都得到了统一的控制。
这对于大型剧场特别重要，因为室内气流的不流畅和温度的过高或过低都会对观众带来不适，进而影响演出效果和舒适感受。
为了使剧场空气流动的艺术效果和气流的功能性达到最佳平衡，剧场的集中空调设计需要从以下几个方面进行考虑：一、空气流动的方向空气流动的方向是决定剧场气流组织形式基本方向的关键，一般可以采用垂直流、水平流、底部进出等不同方向，其选择需要从空气流动的速度、温度、干湿度等因素综合考虑，以达到最佳舒适性和观感效果。
二、空气流动的速度空气流动的速度是影响空气流动形式的关键因素之一，速度高了可以使气流感受强烈，形成冲击感，速度低了则会使气流看起来较为平淡。
因此，在剧场空调系统设计中需要把握好气流速度的大小和变化。
三、空气流动的形状空气流动的形状是气流组织形式的一个重要部分，它可以直接影响观众的视觉体验，因此需要考虑如何改变设备的朝向、喷嘴的角度和流量、进、出口的摆放等因素，以实现空气流动形状的艺术化。
四、空气流动的湿度空气流动的湿度对于剧场的气氛效果直接产生影响，它的大小决定了剧场空间的舒适程度。
在剧场集中空调的设计中，要从空气流动与温度、湿度的相互作用上进行考虑，通过特殊的加湿或降湿系统满足空气湿度要求。
综上所述，剧场建筑集中空调气流组织形式的研究是非常必要的。
在设计中，考虑多方面的因素，通过合理的设计和调节，可以达到良好的气流组织效果和观感效果，同时也可以保证当天演出的人体舒适度，使得所有的观众都能够享受到良好的观演体验。
某音乐会议中心空调系统设计及几点思考山东省建筑设计研究院解勇邵洪波桑海龙于晓明摘要置换通风系统是一种通风效率高，既带来较高的空气品质，又有利于节能的有效通风方式。
置换通风是将经过处理或未经过处理的空气，以低风速、低紊流度、小温差的方式直接送入室内人员活动区的下部。
本文介绍了某音乐会议中心的空调系统设计，着重阐述了观众厅置换通风空调的设计及计算过程，并提出了设计过程中的几点思考。
关键词音乐会议中心空调置换通风节能1 工程概况该音乐会议中心属观演建筑类型。
音乐会议中心主要分为观众厅、舞台区和休息厅三部分。
观众厅建筑面积1812m2,建筑高度18m，共有2000个座位。
观众厅的前部邻接舞台区，周围相邻部分为休息厅，顶部为屋面。
2 观众厅置换通风空调设计2.1 观众厅空调送风形式介绍《公共建筑节能设计标准》GB 50189-2005第5.3.23条规定，“有条件时，空气调节送风宜采用通风效率高、空气龄短的置换通风型送风模式”。
与混合通风系统相比，置换通风的主要优点有：（1）相同设计温度下，活动区里所需的供冷量较少；（2）利用“免费供冷”的时段比较长；（3）活动区内的空气质量更好。
置换通风空调系统一般只适用于建筑的内区。
该会议中心的观众厅虽有外围护结构——屋顶，但考虑到顶棚的照明发热量基本可以抵消屋顶的热负荷，并且观众厅内的人体及设备发热量较大，故仍将观众厅作为内区房间考虑，采用置换通风空调送风模式。
观众厅使用座椅送风柱送风，上部回（排）风，座椅送风柱由一个钢制多孔圆柱管支撑，送风柱的下部与土建结构静压箱相连接。
送风气流经静压箱通过座椅送风柱上的圆孔送入室内。
空调新风比可调，过渡季节可达到的最大总新风比为70%，从而在最大程度上利用室外新风，达到节能效果。
2.2 设计计算标准2.2.1 室内活动区热舒适性活动区内最低设计温度（距地0.1m脚踝处）t min=23℃；活动区内最高设计温度（人员头部）t max=27℃；活动区平均温度t oz=25℃；人体头部与脚踝处（即距地0.1m至1.1m）温差Δt hf=2℃；活动区内温度梯度Δt=2℃/m；活动区送风速度V oz=0.2m/s。
第25卷 第2期空气动力学学报V ol.25,N o.2 2007年06月ACTA AER ODYNAMICA SINICA Jun.,2007 文章编号:025821825(2007)022*******多功能厅岛型舞台采用喷口送风空调方式的数值分析赵相相1,周孝清2,张 燕3(1.广州市建筑科学研究院,广东广州 510440;2.广州大学建筑环境与设备工程研究所,广东广州 510405;3.广州瀚华建筑设计有限公司,广东广州 510440)摘 要:利用CFD技术,以某多功能厅为例,对该多功能厅岛型舞台空调采用喷口送风的三种气流组织方式下的温度场和速度场进行了数值模拟,从舒适节能的角度对三种气流气流组织方式进行了分析比较。
结果表明,喷口对喷的送风方式具有流场对称的特点,但喷口射程偏小容易在中间区域形成涡流高温区,影响人员的舒适性。
受灯光渡桥影响,屋顶回风的方式回风温度偏高,不利于空调系统节能。
最后得出,喷口送风,灯光渡桥局部排风、下回风为针对此类建筑的最佳气流组织方式,从而可以为以后此类建筑的空调设计提供参考。
关键词:CFD;气流组织;喷口送风;节能;局部排风中图分类号:V211.3 文献标识码:AΞ0 引 言 本文选取某大剧院多功能厅作为工程实例,该多功能厅共分三层,其中地下一层为机坑,天桥层设有两架灯光渡桥,可以在天桥任一位置运行,17.5m标高处为栅顶层。
该多功能厅面积大约在400m2左右,共有六种不同的功能,分别为:大厅、会议厅、伸出式舞台、尽端式舞台、T型舞台和岛型舞台。
本文选取了其中的岛型舞台功能进行了分析研究。
结合本工程的实际特点,由于两架灯光渡桥使用功能方面的限制,普通的吊顶下送风的空调方式行不通。
并且两架可移动的灯光渡桥的热负荷较大,每架的安装功率为400kW,人员活动区(即工作区)主要集中在房间下部区域,因此模拟时采用了喷口侧送风与下送风相结合的空调方式。
本文结合实际工程需要,模拟了三种不同的夏季室内空调气流组织方案,计算出了初始设计方案工况下的室内温度场和速度场,针对其存在的问题在初始设计方案基础上提出了改进方案,并对改进方案重新进行了模拟,从而得出了适合于该类工程的最佳送风方式,为该类工程的空调设计提供了参考依据。
1 模型简化 根据岛型舞台功能的建筑图纸,建立了如下数值模拟的物理模型: (1)岛型舞台共有座位400个,人员负荷取108W/人(静坐状态),群集系数为0.89[1]。
模型中将人员负荷简化为厚度为1.2m的热空气层,其发热量与人体散热相同,空气层厚度代表人员活动区,这里取人员静坐时高度按1.2m计算,这种简化方法得到了上海PH OE NICS仿真公司的验证和认可。
(2)考虑到演出时观众区不需要照明,因此模拟时没有考虑日常照明负荷。
(3)岛型舞台的照明负荷主要有两架灯光渡桥来承担,并且实际过程中舞台灯光最高负荷的延续时间不长,因此需要考虑同时使用系数,在这里取016[2]。
图1 岛型舞台物理模型Fig.1 The physical m odel of insular stage2 研究方法2.1 基本控制方程Ξ收稿日期:2006201217; 修订日期:2006204208.基金项目:建设部科技攻关计划资助项目(编号03222127).作者简介:赵相相(19812),男,硕士,主要从事空调、通风及建筑火灾方面的研究工作.和能量守恒方程。
为了使上述方程组得以封闭,必须引入湍流模型。
本文采用带浮升力修正的k 2ε两方程模型。
湍流流动的基本控制方程的通用形式为[3]:5(ρ<)5t+div (ρu <)=div (Γ<grad <)+S <(1)式中,<为通用变量,<=[1,u ,v ,ω,T ,k ,ε],Γ<为输运系数,S <为源项。
直角坐标系中,式中各项的含义见文献[4]。
2.2 边界条件和源项的确定 由于该多功能厅位于剧院内区房间,四周房间均设空调,因此通过四周墙壁的导热可以忽略不计,模拟时简化为绝热边界。
初始设计方案采用喷口送风,屋顶回风的空调方式,送风管安装在灯光渡桥以下,回风管紧贴楼板。
喷口个数为37个,两侧分别有8组喷口,每组都有一个侧喷口和一个下喷口,喷口孔径为400mm 。
另外,在多功能厅前端靠墙位置设置了五个下喷喷口,具体布置图详见图3。
喷口送风的送风温度为16℃,单个喷口风量为1250C MH ,送风方向为侧喷向下15°,下喷向下60°。
回风口尺寸为1m ×0.8m ,共17个,回风口给出压力边界条件。
2.3 数值计算方法 模拟选用D B S palding 教授创立开发的求解三维流动与传热的商用CFD 软件PH OE NICS 进行计算。
离散方法采用有限容积法,差分格式选用混合格式,求解方法为SI MP LE 算法,计算网格采用正交的结构化网格。
3 计算结果分析和讨论3.1 初始方案的结果分析 图2(a 、b )给出了X =8m 处横断面的温度和速度分布。
从图2(a )可以看出,喷口送风所形成的温度场比较对称,人员座位区温度在26℃左右,能够满足设计的要求。
中间区域温度稍高,温度在26℃～28℃之间,这是由于两侧对喷喷口射程偏小(图2b ),在中间区域形成了一个温度较高的涡流区造成的。
另外,从图2(a )还可以看出,回风口温度已达到34℃左右,这一情况不利于空调系统的节能。
图2(c 、d )为Y =8m 处纵断面的温度和速度分布图。
图2(c )中舞台上方有个明显的高温区,温度在28℃～30℃左右。
贴近舞台表面温度更高,已有32℃,容易对人员造成不舒适感。
这是由于两架灯光渡桥之间上升的热气流正好处在岛型舞台的上方造成的(图2d )。
其它人员座位区温度在26℃左右,能够满足设计要求。
另外,从图2(b 、d )的速度向量图还可以看出,人员区风速在0.25m/s [2]以下,满足了对人员无吹风感的要求,这说明初始设计的下喷喷口的风速和送风角度比较合适。
3.2 改进方案1的结果分析 由3.1的分析可知,初始方案主要存在两个问题,一是由于侧喷喷口的射程偏小造成的中部涡流高温区;二是灯光渡桥散热量对舞台上方和回风的影响很大,造成舞台上方和回风的温度偏高。
针对以上提到的两个问题,提出了以下的两个整改措施:(1)在风量不变情况下将侧喷喷口孔径调整为200mm ,从而增大了侧喷喷口的风速,以此来解决问题一中提到的涡流高温区。
(2)在灯光渡桥上加设局部排风装置,将灯光渡桥部分热量直接排到室外,以此来解决问题二。
由于空调系统的排风量不应该超过该系统的新风量,按人员算得该房间的最小新风量大约为10000C MH ,这里排风量选择8000C MH ,并且在每架灯752第2期 赵相相等:多功能厅岛型舞台采用喷口送风空调方式的数值分析光渡桥的上部和两侧分别均匀的布置了10个大小为0.5m ×0.8m 和0.3m ×0.5m 的局部排风口(图3d )。
图3为改进方案的模拟结果。
从中可以看出,改进方案的人员区和舞台上方的空调温度大约在24℃～26℃之间(图3(a 、c )),回风口温度大约在30℃左右(图3a ),初始方案中存在的两个问题已基本得到解决。
同时,从图3(b 、d )还可以看出,人员工作区风速在0.25m/s 左右,不会对人员造成吹风感。
3.3 改进方案2的结果分析 从节能角度分析,改进方案中30℃的回风温度还是有所偏高,这是由于灯光渡桥局部排风只能排走渡桥的部分热量,并且由于采用屋顶回风,灯光渡桥对回风的影响还是比较大。
因此,在改进方案基础之上,将屋顶回风改为下回风(图4d ),以减少灯光渡桥对回风温度的影响。
图4给出了改进方案2的模拟结果。
从中可以看出,该方案的人员区和舞台区温度在24℃～26℃之间(图4(a 、c )),回风温度在26℃～28℃左右。
由此可见,该方案为针对此类建筑最为合适的气流组织方式。
4 结 论 喷口对喷的送风方式具有流场和温度场对称的特点,但是倘若喷口的射程不够,将会在两侧对喷喷口的中间区域形成涡流高温区,从而使得该区域无法满足人员的舒适性要求。
为了减小灯光渡桥的散热量对回风温度和舞台区空调效果的影响,采用了在灯光渡桥上加设局部排风装置的措施,模拟结果表明该方法可行。
该方法虽然在初投资方面有所增加,但由于其节能效果显著,从长期运行的角度来看仍然是经济的。
从节能和舒适角度出发,本文最后通过模拟得出,采用喷口送风,灯光渡桥局部排风、下回风的空调方式既可以满足人员的舒适性要求,又具有节能的效果,为针对此类建筑的最佳气流组织方式。
参 考 文 献:[1] 王鸿章,李惠风.影剧院空调设计[M].北京:中国建筑工业出版社,1995.852空 气 动 力 学 学 报 第25卷[2] 路延魁等.空气调节设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2001.[3] S ・V ・帕坦卡著,张政译.传热与流体流动的数值计算[M].北京:科学出版社,1984.[4] 陶文铨.数值传热学[M].西安:西安交通大学出版社,2001.Numerical analysis of the air 2conditioning method in themulti 2function theater with insular stageZH AO X iang 2xiang ,ZH OU X iao 2qing ,ZH ANG Y an(1.Guangzhou Institule o f Building Science ,Guangzhou 510440,China ;2.Engineering Institute o f Building Environment and Service ,Guangzhou 510405,China ;3.Guangzhou Hanhua Architects &Engineers LTD ,Guangzhou 510440,China ) Abstract :With the exam ple of a multi 2function theatre ,the paper simulates numerically the tem perature and airflowfields at three different air conditioning schemes by CFD s oftware ,and analyzes the three air 2conditioning schemes aiming at com fort and energy saving.The results show that the tem perature and vector distribution are symmetrical with ejector type air supplying method ,but the v olute high tem perature fields are forming at small ejector distance and affect the thermal 2com fort of people.Being affected by lighting bridge ,roof air return method is no help to the energy saving because of the high re 2turn air tem perature.The best air 2conditioning method 2ejector air supplying ,local exhaust over lighting bridge and bottom air returning is obtained at last ,s o it can provide referenced basis for the air 2conditioning design of similar building. K ey w ords :CFD ;air conditioning scheme ;ejector air supplying ;energy saving ;local exhaust952第2期 赵相相等:多功能厅岛型舞台采用喷口送风空调方式的数值分析。
