/今日咱們來介紹介紹國家體育場的暖通空調(diào)設計原則及空調(diào)冷熱源、風系統(tǒng)、水系統(tǒng)、防排煙系統(tǒng)的設計。不知咱們論壇里有誰親自參加過這個項目沒有:lol1、建筑概況國家體育場(北向剖面示意圖見圖1)為2008年第29屆奧林匹克運動會的主體育場,地下3層,地上7層。地下層除了停車場之外,還有媒體用房、賽事管理用房、運動員及隨隊官員用房、體育場運營管理用房、餐飲用房等,賽后還將增加大面積的附屬商業(yè)區(qū)域。地上1,2,5,6層除了核心筒四周的附屬商業(yè)用房及2層的貴賓休息廳以及5,6層的賽后賓館用房外,都是大面積的開敞集散大廳。地上3,4層為封閉空間,四周由玻璃幕墻和外界隔開,3層為餐廳,4層為包廂(賽后部分包廂將改為賓館客房)。空調(diào)區(qū)域絕大部分集中在地下層及地上3,4層,2層貴賓休息廳,以及分散在各個樓層的核心筒四周的附屬商業(yè)用房。2、設計原則1)以“綠色奧運、科技奧運”為主導設計思想,依據(jù)國際業(yè)余田徑協(xié)會聯(lián)合會、國際足球聯(lián)合會的規(guī)定,滿足運動員對競賽和訓練的要求,滿足奧運會開/閉幕式的要求。

2)為運動員、觀眾和工作人員供應舒適的室內(nèi)空氣環(huán)境,為各種工藝技術用房供應能保證其正常工作所需的室內(nèi)空氣環(huán)境。

3)暖通空調(diào)系統(tǒng)的設計既要滿足奧運會期間的運用要求,又要兼顧奧運會后的商業(yè)運營要求,為商業(yè)運營創(chuàng)建(預留)較為志向的條件。

4)為充分體現(xiàn)“綠色奧運”的設計理念,在能源利用,建筑熱工、室內(nèi)環(huán)境設計等方面接受合理的新技術、新設備,為可持續(xù)發(fā)展供應條件。

3、冷熱源的選擇和設計

3.1供暖、空調(diào)熱源

該工程供暖、空調(diào)一次熱源接受城市熱力管網(wǎng)供應的高溫熱水,在建筑0層東、西兩側各設置1個換熱間,在每個換熱間內(nèi)分別設置供暖換熱系統(tǒng)及空調(diào)換熱系統(tǒng)。供暖系統(tǒng)設計總熱負荷為1350kW,每個換熱間設置2臺換熱器;空調(diào)系統(tǒng)設計總熱負荷為18866kW,每個換熱間設置3臺換熱器。供暖空調(diào)一次熱源熱水供、回水溫度按120℃/70℃設計,供暖系統(tǒng)熱水供、回水溫度為80℃/60℃,空調(diào)系統(tǒng)熱水供、回水溫度為60℃/50℃。供暖、空調(diào)熱水系統(tǒng)均接受閉式氣壓罐定壓,供暖、空調(diào)熱源分別接入0層環(huán)形通道上空的供暖管網(wǎng)及空調(diào)環(huán)形管網(wǎng),為供暖、空調(diào)系統(tǒng)供應熱源。體育場換熱系統(tǒng)圖見圖2。3.2空調(diào)主導冷源

設計原則：既要滿足奧運會賽時的總冷圖3國家體育場制冷系統(tǒng)圖(賽時)負荷要求,又要兼顧賽后商業(yè)運營的要求。依據(jù)奧運會賽時負荷要求設置雙工況冷水主機組,賽后改造時增加蓄冰系統(tǒng),不增設主機,只增設蓄冰設備及溶液泵,降低賽后改造難度。該工程奧運會賽時空調(diào)總冷負荷為14533kW(4133rt)。依據(jù)體育場建筑的特性和為了滿足國家體育場的整體景觀要求,在距體育場東側20～30m處的地下設置2個制冷機房,在制冷機房上部設置冷卻塔。為滿足奧運會賽時的須要,每個機房設計2臺雙工況電制冷冷水機組,每臺機組制冷量為3258kW(927rt)(空調(diào)工況),2個機房總裝機容量為13032kW(3708rt)。體育場冷負荷在賽時易出現(xiàn)瞬時高峰,且多出現(xiàn)在峰電時段,而其他時段負荷較為平穩(wěn),夜間谷電時冷負荷特殊小的負荷特點特殊適合運用冰蓄冷系統(tǒng)。同時,依據(jù)業(yè)主要求,目前的設計依據(jù)奧運會賽時的要求進行,賽后再進行改造。經(jīng)過對奧運會賽時負荷的計算和賽后負荷的估算可知二者相差約為26%,因此考慮接受冰蓄冷方案,按賽時負荷配備制冷機,賽后增加的冷負荷依靠冰蓄冷系統(tǒng)解決,考慮到賽后體育場內(nèi)賓館及配套房間的空調(diào)要求,設置了一套基載主機(地源熱泵系統(tǒng))并聯(lián)運行。這樣賽時電制冷機組可滿足整個體育場的冷負荷要求,賽后不需增加制冷機設備,而僅增加冰蓄冷設備就可滿足賽后冷負荷增加的要求。制冷機房內(nèi)為賽后增加蓄冰裝置預留了位置。賽后機房內(nèi)增設溶液泵,賽時運用的冷水泵賽后接受變頻限制技術,變流量運行,以節(jié)約能耗。冷水供回水溫度賽時、賽后均為5℃/13℃,冷卻水供回水溫度為32℃/37℃。國家體育場的制冷系統(tǒng)圖見圖3,4。3.3地源熱泵空調(diào)冷熱源

為了協(xié)作空調(diào)主導冷源的設計及滿足賽時部分負荷的調(diào)整特性要求,考慮到體育場場地面積較大,地下有較足夠的可埋管空間,能充分利用可再生能源,在設計中選用了地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)。設計總裝機制冷量為1500kW,制冷工況冷水設計供、回水溫度為5℃/13℃,制熱工況熱水設計供、回水溫度為55℃/50℃。地源熱泵空調(diào)冷熱源接入0層空調(diào)環(huán)形管網(wǎng)。為避開地下?lián)Q熱器對足球場草坪產(chǎn)生影響,要求換熱器在草坪下的埋深在5m以上。國家體育場地源熱泵系統(tǒng)圖見圖5。4、空調(diào)水系統(tǒng)

4.1空調(diào)水系統(tǒng)設計

奧運會賽時空調(diào)系統(tǒng)集中運用,空調(diào)負荷波動較小,故空調(diào)水系統(tǒng)接受一次泵系統(tǒng)。水系統(tǒng)接受壓差旁通限制,變流量運行。由于制冷機房為2個,0層及以上層空調(diào)區(qū)域的負荷不均衡,故在0層環(huán)形通道上空設計一個環(huán)形空調(diào)供、回水管網(wǎng),主導冷源及地源熱泵冷熱源均接入環(huán)形管網(wǎng)中。負荷側的空調(diào)水管均從管網(wǎng)上接出至核心筒管井或0層空調(diào)機房。在每個環(huán)路分支處均設置平衡閥,在空調(diào)末端設備處設置變流量動態(tài)平衡電動調(diào)整閥,以解決系統(tǒng)平衡問題。賽后商業(yè)運行模式下,負荷會有較大的波動,故賽后冷水系統(tǒng)接受變水量系統(tǒng),依據(jù)負荷變更,變頻限制冷水泵,實行節(jié)能運行。賽時、賽后空調(diào)水路均為兩管制,空調(diào)(新風)機組水系統(tǒng)為異程式,風機盤管水系統(tǒng)接受豎向同程式布置。環(huán)形空調(diào)冷、熱水管網(wǎng)的水力工況特殊困難,多個冷、熱源聯(lián)網(wǎng)運行,管網(wǎng)中壓力平衡點隨著工況變更、系統(tǒng)調(diào)整而變動。因此必需經(jīng)過精確牢靠的計算,對環(huán)形管網(wǎng)的水力工況進行模擬預料,以指導設計及運行。為此用HydroNet軟件進行了環(huán)形管網(wǎng)及和此環(huán)形管網(wǎng)相連的空調(diào)冷、熱水管支路(包括空調(diào)箱支路及風機盤管支路)的水力工況模擬計算。計算結果表明,若環(huán)形管網(wǎng)各段管徑不同,則各支路流量偏差較大;工況變更時,壓力平衡點變更,部分管段的流向也發(fā)生變更,此時變管徑環(huán)形管網(wǎng)各支路會產(chǎn)生更大的偏差,因此不選取變管徑方案,而接受了DN450的統(tǒng)一管徑,可以達到流量自然分布偏差在±10%以內(nèi)的標準,部分工況比全負荷工況更加簡潔達到自然分布。

4.2環(huán)形管網(wǎng)的溝槽連接方式

體育場空調(diào)水系統(tǒng)和供暖水系統(tǒng)的主輸配管均敷設在0層環(huán)廊上空。由于國家體育場形態(tài)特殊和受空間的限制,水管必需依據(jù)體育場的形態(tài)敷設,而特殊規(guī)的直線敷設。這使得傳統(tǒng)的補償方式并不適合環(huán)形水管,因為傳統(tǒng)方式須要集中設置補償器,而環(huán)形水管的管道支吊架的受力分析尚不明確,存在平安隱患。因此在設計中對環(huán)形水管接受了溝槽連接方式。溝槽式連接方式是指用專用快速接頭將外壁上有規(guī)定尺寸溝槽的管道連接起來的方法。溝槽式連接安裝簡潔、快速;對管道的內(nèi)徑及管道的內(nèi)表面沒有影響,安裝過程不會給管道帶來任何污染,維護便利;最重要的是接受撓性接頭將管道的補償方式由集中補償變?yōu)榉稚⒀a償,在確定管道長度范圍內(nèi)管道的固定支架和導線支架的受力分析明確,提高了平安牢靠性。這種連接方式在蒙特利爾奧林匹克體育館、亞特蘭大奧林匹克體育館、漢城世界杯體育場得到了應用。由于國家體育場0層環(huán)路上空各專業(yè)管道密集、安裝空間小,接受柔性溝槽連接不但可以節(jié)約安裝空間,還能夠靈敏地調(diào)整安裝角度,很好地適應了體育場的安裝要求。圖6為溝槽連接節(jié)點示意圖。5、空調(diào)風系統(tǒng)設計

設計原則為:在通風系統(tǒng)及供暖系統(tǒng)不能滿足調(diào)整室內(nèi)空氣溫濕度的要求時,設置空調(diào)系統(tǒng)。依據(jù)房間的功能及用途分別對應設置全空氣空調(diào)系統(tǒng)、風機盤管加新風空調(diào)系統(tǒng)及分體多聯(lián)式空調(diào)系統(tǒng)等。0層南側候場區(qū)接受全空氣雙風機空調(diào)系統(tǒng)。參照賽后商業(yè)改造方案及防火分區(qū)的劃分設置空調(diào)系統(tǒng),并要求能滿足在過渡季及冬季變新風量運行的要求。該空調(diào)系統(tǒng)賽后作為商業(yè)用空調(diào)系統(tǒng)的一部分,主要用于高檔商業(yè)區(qū),由于空調(diào)機組及主風管安裝條件已按賽后預留,賽后只需依據(jù)建筑及裝修的須要改造支管系統(tǒng)即可。0層辦公用房、賽事管理用房等房間接受風機盤管加新風空調(diào)系統(tǒng)。3層餐廳中的空調(diào)內(nèi)區(qū)全部接受全空氣雙風機空調(diào)系統(tǒng),其他區(qū)域接受風機盤管加新風系統(tǒng)。4層的包廂全部接受風機盤管加新風空調(diào)系統(tǒng)。為滿足賽時(夏季)12個核心筒四周房間的溫度要求,在餐飲服務點、小商店、臨時醫(yī)療站和公共廁所均設置風機盤管空調(diào)系統(tǒng)。對于設備發(fā)熱量較大、運行時間特殊的弱電限制設備用房,增設分體多聯(lián)式空調(diào)系統(tǒng)。

6、通風系統(tǒng)設計

國家體育場的通風分為自然通風和機械通風兩種。主體育場觀眾席接受自然通風方式,車庫、設備用房、廚房和衛(wèi)生間排風接受機械通風方式。

6.1自然通風

為了保證自然通風方式能滿足觀眾區(qū)熱平安的要求及確定合適的開口位置,運用計算流體力學(CFD)模擬手段對夏季典型條件下觀眾區(qū)和競賽區(qū)的自然通風效果進行了模擬分析,得到了各處的溫度、速度等參數(shù)的數(shù)值模擬結果,并對計算結果接受熱平安性評價指標進行了分析。依據(jù)觀眾區(qū)和競賽區(qū)的不同需求、體育場內(nèi)的人員分布特點以及對兩個區(qū)域的不同關注程度,對國家體育場自然通風的效果進行了綜合評價。依據(jù)溫度場和速度場的模擬結果,運用濕黑球溫度作為評價指標,對體育場觀眾區(qū)和競賽區(qū)進行了熱平安評價。依據(jù)計算結果可知,無論是競賽區(qū),還是觀眾區(qū),濕黑球溫度最高均為29℃,體育場各處的濕黑球溫度均低于32℃,這表明,從熱平安角度動身,在開幕式時自然通風可以確保體育場內(nèi)人體不會因為過熱而導致熱損傷。

6.2機械通風

0層通風系統(tǒng)設計原則為:依據(jù)該工程的建筑特性及場地景觀要求,將建筑內(nèi)的排風分為有污染氣體和無污染氣體(僅有溫升的空氣)兩大類,有污染氣體(車庫和廚房排風)在遠離體育場的地方開通風孔干脆排至室外,無污染氣體(空調(diào)系統(tǒng)正壓排風、建筑設備用房的排風)排至0層環(huán)形通道,再由設于0層環(huán)形通道內(nèi)的主排風系統(tǒng)集中排至室外。0層環(huán)形通道內(nèi)的主排風系統(tǒng)的多臺風機接受并聯(lián)方式,可依據(jù)須要變更排風量,滿足平常及火災時的不同風量要求。停車庫均設置機械排風及機械補風(送風)系統(tǒng),并對應設置車庫排煙系統(tǒng),車庫排煙系統(tǒng)能滿足消防排煙時的補風要求。由于部分車庫層高較小,通風系統(tǒng)接受了射流風機,在滿足消防排煙要求的前提下削減了車庫內(nèi)的風管數(shù)量。0層東側餐飲廚房區(qū)設置排風系統(tǒng),在0層設置排風機房,廚房的油煙氣體經(jīng)過專用油煙凈化機組處理后,通過設于地下的排風管道排至室外。補風系統(tǒng)接受新風處理機組,將室外空氣過濾、冷(熱)處理后送入廚房。在廚房內(nèi)設置事故排風系統(tǒng)。設備用房(包括換熱間、水泵房、變配電室等)均按規(guī)定的換氣次數(shù)設置排風系統(tǒng),并對應設置補風系統(tǒng),排風系統(tǒng)將沒有污染的氣體排至0層環(huán)形通道。0層環(huán)形通道作為通風系統(tǒng)連接室外出口的重要部分,設置兩套排風兼排煙系統(tǒng)。作為排風系統(tǒng)時,系統(tǒng)設計最大風量是全部排至0層環(huán)形通道風量的綜合值;作為排煙系統(tǒng)時,依據(jù)消防性能化設計及評估得到的結論,每個系統(tǒng)的排煙量為同時負擔兩個防煙分區(qū)的風量。系統(tǒng)的風量取二者中的大值。在0層設置通風機房及排風口,火災時由消防限制中心打開火災區(qū)域的排煙口排煙。全部核心筒四周的公共廁所均設置豎向機械排風系統(tǒng),主排風機設于每個核心筒的頂層,排風機接受低噪聲風機。為使排風系統(tǒng)平衡,在各層分支處設置定風量平衡風閥。氣體消防房間設置獨立排風系統(tǒng),排風口設于底部,并在穿越該房間的其他空調(diào)通風管上設置電動防火閥,使該房間和其他房間隔絕,氣體消防排風機的限制開關設在氣體消防服務房間門外。7、防排煙系統(tǒng)設計

防排煙系統(tǒng)原則上依據(jù)《高層民用建筑設計防火規(guī)范》(以下簡稱《高規(guī)》)設計,《高規(guī)》不能涵蓋或超越《高規(guī)》的內(nèi)容需經(jīng)北京市消防局同意,并進行消防性能化設計及評估。每個核心筒的防煙樓梯間均設置加壓送風系統(tǒng)。防煙樓梯間每2層設置1個常開式百葉送風口,合用前室每層均設置1個常閉(電動打開)的百葉送風口。

車庫均設置排風兼排煙系統(tǒng),并對應設置排煙補風系統(tǒng)。依據(jù)消防性能化設計及評估要求,在0層環(huán)形通道按500m2面積為一個分區(qū)的原則劃分防煙分區(qū),并設置2套排煙(兼作排風)系統(tǒng),在環(huán)形通道上空布置環(huán)形排煙風管。排煙補風由連接0層環(huán)形通道的室外入口自然補給。本排煙系統(tǒng)還負擔0層環(huán)形通道內(nèi)外側房間的排煙。3,4層封閉空間按消防性能化設計及評估的要求設置機械排煙系統(tǒng)。排煙量按《高規(guī)》要求計算,補風為自然補風。為保證各層集散大廳的平安性,排煙均通過核心筒豎井至體育場頂層排放。

按《高規(guī)》要求,風管在穿越機房、重要房間、防火墻、變形縫兩側處及和主管連接的水平支管上均設置防火閥。

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