【摘要】 本文介绍了广州白云国际会议2500座观众厅置换通风空调系统的设计计算过程，对观众厅的空调设计参数的选取、通风排烟系统设计、空调自动控制系统和消声措施也进行了介绍。
【关键词】观众厅,置换通风,空调设计
引言
广州白云国际会议中心是广东省重点工程，是以会议为主体，配套展览、酒店等设施的大型综合性会议中心。工程由A、B、C、D、E栋单体组成。2500座大厅是D栋中最大的一个会议厅，共可容纳2500人，主席台可设180座，一层座位1172个，二层座位805个，三层650个，观众区高24m。适合举办各类大型政务和商务会议及国际国内高规格演出。
1 设计参数
1.1室外设计参数
广州市位于夏热冬暖地区，室外设计参数如下：夏季干球温度33.5℃，湿球温度27.7℃，平均风速1.8m/s，主导风向西南向;冬季干球温度5℃，相对湿度70%，平均风速2.4m/s[1]。
1.2 室内设计参数
式中Δts—送风温差，℃;Δtf—地面温升，℃;Δtn—脚踝到头部的温差，℃。
影响人体舒适性的是脚踝到头部的温差Δtn。按照ISO7730(2005)标准[3]，对坐姿人员头部与脚踝处空气温差Δt1.1=t1.1-t0.1<3℃;按ASHRAE55(2004)标准[4]，对站立者头与脚处空气温差Δt1.8=t1.8-t0.1<3℃;根据国家大剧院的设计经验，由于地面温升Δtf较难确定，而测得的Δtf/Δts在0.24~0.49之间。则本工程的的设计送风温差Δts定为4℃，基本能满足国际标准规定的头脚间的温差Δt1.1=t1.1-t0.1<3℃的要求。
1.4空调负荷
观众厅、主侧舞台整个大会堂位于建筑物内区，没有外围护结构，主要负荷为新风负荷，其次为人员负荷。本工程采用鸿业负荷计算软件对空调区域进行了逐项逐时负荷计算，各区域冷热负荷如表2：
由于观众厅的气流组织采用座椅下送风，上部排风的方式，可将观众厅下部负荷简化为人员的全热散热量，上部负荷则为灯具对流散热量。因为演出时灯光全部向舞台照射，向观众区(下部)的灯光辐射热量近似为0。观众厅上部、后部、两侧的面光、追光、耳光等的辐射热全部为舞台负荷，但如果空调系统的回(排)风经过灯具处，其对流热量应视为该空调系统的上部负荷。
2 空调系统设计
2.1系统形式
白云会议中心对室内空气质量有高规格的控制要求，因此采用组合式空调全空气系统，便于精确室内温湿度，同时过渡季节可实现全新风运行，利于节能。因为送风温差较小，采用了二次回风再热的方式，节约能源。
观众厅空间高大，空调系统采用椅下送风，在上部灯廊处及侧墙上回风及排风。采用椅下送风方式能够提高下部工作区的空气质量;上回风方式能够使风量全部通过上部技术层，将灯光热量带走，改善技术层的工作环境;观众厅处于内区，需全年送冷，更适用于新鲜的低温送风靠热浮升力作用，排除热浊空气的送风方式[5]。因此，观众厅采用了椅下送风、在上部灯光密集处回风及排风的气流组织方式。空气处理机组及排风机组采用变频控制，可根据室外空气的焓值调节新风比。空调系统方案如图2所示。
2.2设计步骤
由于冬季室内温度较低，人员散湿量更小，热湿比更小，在一定送风温差下，送风量更大，因此首先按冬季状态计算送风量。计算步骤如下[5]：
(1)按冬季下部热湿负荷及选定的最大送风温差(Δts=4℃)确定冬季送风状态点，算出所需的总送风量;
(2)根据上部负荷量和送风量计算冬季回(排)风状态点
(3)根据最小新风量和总送风量确定冬季新回风混合状态点;
(4)根据送风量计算观众厅满场时的最小加热量和加湿量,并按照不满场时室内最小负荷确定空气处理机组加热器加热量和加湿器加湿量
(5)根据冬季确定的总送风量和夏季下部热湿负荷，确定夏季送风状态点、送风温差(Δts<4℃)及机器露点;
(6)根据上部负荷量和送风量确定夏季回(排)风状态点
(7)根据夏季最小新风量和总送风量确定夏季新回风混合状态点;
(8)根据送风量计算观众厅满场时的最小再热量，并按照不满场时室内最小负荷确定空气处理机组再热器加热量。
空气处理过程如图3所示。
2.3设备选型
该工程空调冷热源来自会议中心冷冻站，冷冻水供回水温度为6/13℃;空调热水供回水温度为45/40℃。考虑到高度不同的池座和楼座所受热压的影响不同,按照座席所在高度划分不同的空调区域,分别设置空气处理机组,以便各区座椅采用不同的送风量,使用时也能够分别调节送风温度。根据以上的计算数据，选用2台冷量为340kW、热量为113kW、风量为45000m3/h的组合式空气处理机为大堂一层池座送风，2台冷量为415kW、热量为138kW、风量为55000m3/h的组合式空气处理机为大堂二、三层楼座送风。组合段包括：混合段+初效过滤段+中效过滤段+表冷段+挡水板+二次回风段+加热段+除菌段+风机段+消声段+出风段。
根据座椅定位，在每个座椅下设置个座椅送风口。由于土建结构的限制,一些座椅下不能设送风器,因地面高差而受热压影响不同,不同高度的楼座和池座的每个座椅应采用不同的送风量;应考虑以上因素确定送风器的送风量及对总送风量进行分配。但考虑到座椅生产厂家供货时间较短，本工程采用的送风器均为直径180mm的圆形座椅送风器，每个送风器的风量为总风量的平均分配，且开孔率满足出风风速为0.2～0.5m/s。
2.4通风及排烟系统设计
观众厅总排烟量为250000m3/h，根据《剧场建筑设计规范》[2]，观众厅的排烟量以13次/h换气次数计算，或按90m3(/h·m2)标准计算，两者取其大，本工程需按13次/h换气次数的标准。观众厅共设有5台排风量为50000 m3/h，风压为500Pa排烟风机，其中4台兼平时排风，采用变频调速，可根据新风量，选择风机开启台数及调速控制保持风量平衡。发生火灾时，所有风机切换到最大风量排烟。
3 自控及监测
本工程的集中空调、通风系统拟采用直接数字式控制系统(即DDC系统)，并归入中央控制系统。风系统和水系统采用定温差、变风量、变水流量的调节方案，变风量调节基本可满足室内恒温恒湿的要求，而且由于送风量减少，可大大减少冷却量和再热量，还可以节省风机功率，是一种节能并可行的控制方法[5]。
3.1风阀的调节
(1)在夏冬季，根据室内空气品质变送器所检测的空气质量值与设计质量值比较，经PID计算，自动调节比例新风阀的开度，引进适量的外气新风以保证室内空气的品质要求;
(2)在过渡季节，当室外焓值低于室内焓值时，则经过PID计算，自动调节新风阀与回风阀的开启比例，引进外气自然冷却。但当室外焓值高于夏季设计送风点焓值时，则按夏季模式调节;但当室外焓值低于冬季设计送风点焓值时，则回到最小新风量，按冬季模式调节;
(3)根据组合式空调箱的送风温度自动调节二次回风阀的开度。
3.2水阀的调节
(1)夏季和过渡季根据冷却器后露点温度温度传感器所检测的露点温度值与所设定温度值比较，经PID计算，控制冷却器水路二通阀开度，由室温传感器所检测的温度值与所设定温度值比较，经PID计算，控制再热器水路二通阀的开度;
(2)冬季当新风阀为最小开度时，根据室温传感器所检测的温度值与所设定温度值比较，经PID计算，控制加热器水路二通阀的开度; 调节水流量以达到室内恒温的目的。
4 消声措施
4.1设备布置
空调设备机房布置在观众厅静压室的下方，既远离了要求安静的观众厅，又不会离空调房间太远而增加了风机的静压要求。机房整体做隔声、消声处理，机房内设备及穿越机房消声墙的风管也做相应的减震、隔震处理。观众厅送风静压箱内贴吸声材料，送回风竖井内做吸声隔热层。组合式空调器空气进出口均设置消声室，送回风主管上设置消声器或消声静压箱。
4.2系统管路流速控制
由于风速过高会引起气流噪声，为避免这种气流噪音的产生，需严格控制风道风速[6]。因此本工程设计风速见表3。
4.3消声器的选择
对比了各类型消声产品后，选择了目前综合性能高效可靠、经济适用的阻性片式消声器作为本工程主导形式的消声器，并进一步拓展和优化结构后形成新型的ZP系列阻性片式消声器结构。在同等外形体积的情况下，它具有比其它微穿孔板消声器、阻抗复合消声器和折板式消声器等类型消声器更好的宽带、低频消声性能以及综合空气动力性能。该系列阻性片式消声器由容重为48kg/m3的离心玻璃棉板作为消声片基材，外包密度16×14以上的优质无碱玻璃布，并在不低于5%压缩率下填塞;消声片外部采用厚度0.8~1mm、孔径Ф3mm、穿孔率20%～25%的镀锌穿孔钢板，构成消声片主体。
5 结语
白云国际会议中心于2007年5月试运行，经过空调及自控系统的调试，2500座大厅的温湿度、声学及其它相关指标的实测值均达到了设计标准。经过四年多的运行，用户对设备的稳定运行及室内的空调效果都给予了高度的评价。
参考文献：
[1] 陆耀庆.实用供热空调设计手册[M].2版,北京:中国建筑工业出版社,2008.
[2] JGJ57-2000,剧场建筑设计规范[S].中华人民共和国建设部，北京：中国建筑工业出版社，2001.
[3] ISO 7730-2005 Moderate thermal environments-determination of the PMV and PPD indices and specification of the conditions for thermal comfort[S].
[4] ASHRAE 55-2004 Thermal environment conditions f or human occupancy[S].
[5] 孙敏生,王威,万水娥.国家大剧院观众厅空调系统和气流组织方式的设计和分析[J].暖通空调, 2003,(03)
[6] 钱滨.岭南大会堂观众厅空调设计[J].制冷空调与电力机械,2009,(04)
[7] 周鹏,李强民.置换通风与冷却顶板.暖通空调,1998,28(5):1-5
[8] 张富成.上海大剧院空调设计.暖通空调新技术1.北京:中国建筑工业出版社, 1999:125-128
