体育馆空调节能设计 本文以漳州体育馆的空调设计为例，结合该工程大空间半透明屋盖的特点，介绍了观众席座椅送风，比赛场地分层空调的空调系统。分析了这种空调系统与传统的混合通风相比，节省了初投资和运行能耗。来自互联网，作者不详。 引言 体育馆建筑空调系统的设计重点一般集中在比赛大厅的设计上，包括其空调负荷的计算和大厅内空调气流组织的设计。由于体育馆本身的特点，其空调系统具有不连续运行且使用时间较短的特点，因此在设计中应着重考虑在满足舒适性要求的前提下，尽量减少空调负荷和设备初投资，节省能耗，本文以漳州体育馆的设计为例进行具体分析。
体育馆空调节能设计
本文以漳州体育馆的空调设计为例，结合该工程大空间半透明屋盖的特点，介绍了观众席座椅送风，比赛场地分层空调的空调系统。分析了这种空调系统与传统的混合通风相比，节省了初投资和运行能耗。来自互联网，作者不详。引言
体育馆建筑空调系统的设计重点一般集中在比赛大厅的设计上，包括其空调负荷的计算和大厅内空调气流组织的设计。由于体育馆本身的特点，其空调系统具有不连续运行且使用时间较短的特点，因此在设计中应着重考虑在满足舒适性要求的前提下，尽量减少空调负荷和设备初投资，节省能耗，本文以漳州体育馆的设计为例进行具体分析。
建筑概况
漳州市体育馆为多功能民用体育馆，建筑总面积为13111m2，其中看台面积2066 m2，比赛场地面积1683 m2，比赛大厅体积43000m3。比赛大厅内设固定观众座位2836个，并可增设活动座位500个。它主要用于进行体育训练、比赛，另外还要进行一些文娱歌舞演出、音乐会、群众聚会等。
该建筑外形为椭圆型，屋面结构采用两片张开的双曲壳形钢网架结构，上敷氟碳涂料铝板。两片花瓣型壳体之间采用半透明的复膜结构，使馆内白天有良好自然采光，晚上屋盖也透出白色的室内光。建筑外形见下图所示。
体育馆外景图空调系统设计
漳州位于福建省南部，气候湿热。空调只考虑夏季供冷，冬季不供暖。
1、空调主要设计参数
（1） 室外设计气象参数：
夏季空气调节室外计算干球温度：34.9℃
夏季空气调节室外计算湿球温度：28℃
夏季通风计算干球温度：33℃
（2） 室内空调设计参数：
温度：25~27oC，相对湿度：55~65﹪
室内噪声级：NR 40
新鲜空气量：比赛大厅每人每小时12.5 m3
风速：比赛场地0.2~0.5m/s。
2、空调冷负荷
空调冷负荷（包括新风负荷）计算结果为：观众席所需冷负荷量为635kW，比赛场地冷负荷量为387.4kW，与比赛大厅活动有关的休息厅等其他房间所需冷负荷量为956kW，属于经常性开放和使用的管理用房等冷负荷量为468kw。空调总冷负荷为2446.4kW。
3、空调方式
由于建筑半透明屋盖的特点，使比赛大厅的围护结构负荷占总负荷的比例很大，其中比赛场地的围护结构负荷占室内负荷（不包括新风负荷）的比例为66％，观众席的围护结构负荷占室内负荷的比例为26％。而且比赛场地层高大于15米，而观众席最上方距屋面也超过10米，因此观众席采用下送上回的座椅送风方式，比赛场地采用分层空调方式，以满足工作区的温湿度、新风量、风速及噪声要求，避免使大部分的灯光负荷和屋顶的冷负荷带入工作区，大量减少了空调冷负荷。
4、气流组织
4.1观众席区
观众席区的气流组织见图2。在观众席座位下台阶侧壁上安装D125的旋流风口，经过处理的冷空气由风口低速送出。因为冷空气有向下流动的特点，为使观众席上下区的温度比较均匀，采用阶梯式旋流风口，该风口送出的旋转射流具有诱导比大的特点，气流风速衰减很快，为避免冷风感，送风温度取21℃，送风温差5℃，空气处理过程采用二次回风系统以节省再热负荷。当冷空气遇到热源后产生向上的对流气流，温度高的混浊空气随着热对流上升至工作区顶部后由排风管排至室外，回风则由设在观众席上方处的回风管集中然后通过竖井回到空调机房。
观众席区剖面图
室外新鲜空气与一次回风混合后经组合式空调机组过滤、降温处理，再与二次回风混合经过滤、杀菌后送入室内。由热源产生的向上的气流使室内产生垂直的温度梯度，排风排走温度较高及污浊的空气，回风口设在工作区的上部，回风温湿度与工作区相近，空气处理仅需消除工作区的余热余湿，相当于室内冷负荷的63.5％，而不是室内冷负荷。底部风口送出的新鲜空气首先通过人体，余热及污染物在浮力和气流组织的作用下向上运动，所以座椅送风能保证工作区良好的空气品质。下送风D125的旋流风口数量为1254个，送风口出口风速0.8~1.0m/s，每个旋流风口的送风量为90m3/h。
因为座椅送风的换气效率高于混合通风，在保证相同的室内空气品质的前提下，所需新风量少于混合通风所需量。考虑到南方湿热气候，空调新风量取为每人12.5m3/h。经计算，观众席室内计算负荷为265kW，总送风量为112606 m3/h，其中新风量为35450 m3/h，一次回风量为23265 m3/h，二次回风量为53891 m3/h，制冷量635kW。采取二次回风后节省的再热负荷占制冷量的20％。观众席采用置换通风后与全室空调相比，使制冷量下降了20％。由于送风温差不能太大，导致送风量的增加，但由于排风温度提高了，室内负荷减少了，所以送风量仍比混合通风略小。
4.2比赛场地
比赛场地的平均层高为18.4米，热力分层明显。由于比赛场地对风速有要求，不宜设地面送风口，因此采用分层空调，可采用最大送风温差送风。在4.4米高度处设送风管，集中在场地两端送风，送风口为喷口，使用时通过遥控调节喷口的送风角度，使场地内风速不超过0.5m/s，对于小球项目不超过0.2m/s。回风由设在与送风口同侧的比赛场地边下部的回风管井回至空调机房。另外在9米高度处设喷口水平送自然风以形成空气幕，把非空调区和下部空调区分隔开来。排风由比赛场地上方的排风机排至室外。
空气处理仅需消除工作区的余热余湿，以及非空调区向空调区辐射热交换和对流热交换所形成的冷负荷。由于井道面积所限，非空调区的进排风换气次数为2次。经过详细计算，比赛场室内计算负荷为289kw，总送风量为87000 m3/h，制冷量为387.4kw。与全室空调相比，室内负荷减少了30％，制冷量下降了31.5％。由于增加了上部非空调区的送排风量，因此风量的减少不明显，约为13％。
4.3过渡季节运行
在观众席和比赛场地的最上方处均设有机械排风，除满足空调季节的排风要求外，在过渡季节和冬季可遥控关闭空气处理机组的冷水阀和回风管上的阀门，加大新风量和排风量，利用室外空气进行降温。另外，比赛大厅顶部设有不小于地板面积的5％的自然排烟窗，在过渡季节也可根据需要遥控打开，以加强体育馆内的自然通风。
观众席区空气处理过程5、末端设备与自控比赛场地与观众席各选用四台空气处理机组，共八台空气处理机，分别设置在地下室南北两个空调机房内，送风机均配备变频器，以便根据体育馆上座率的变化调整风量。新风口按最大风量设计，保证过渡季节比赛大厅的新风换气次数大于2次/h。
观众席区的空气处理过程在I-d图上的表示如上图所示。
观众席区空气处理机的自控原理图如下图所示。控制模式如下：
观众席区空气处理机自控原理图
（1）当启动空气处理机时，首先开启回风阀F1和新风阀F2至设定开度，然后启动送风机；
（2）检测回风的温湿度T1、H1，计算焓值I1，然后与设定值Io相比较，再对电动两通阀V1进行PI调节；
（3）检测新风温湿度T2、H2，计算焓值I2，然后与设定值In相比较；检测送风的温湿度T4、H4，计算焓值I4，与设定值Io相比较，然后对回风阀F1、F3、新风阀F2及排风机进行如下调节：
I2>In时，新风阀F2调至最小开度，回风阀F1调至最大开度，总送风量不变，两边观众席各开启一台排风机。
a．I4
b．I4>Io时，回风阀F3调小开度，回风阀F1调大开度。
I2<=In时，新风阀F2调至设定最大开度，回风阀F1、F3关闭，水阀V1关闭，通过新风温度T2控制使送风机低速运行，四台排风机均开启。
（4）检测过滤器两侧压差，超过设定值报警。
（5）当空气处理机停止运行后，新风阀、回风阀和冷水阀回复至全关位置。
由于座位送风容易吹起地面灰尘，因此在二次回风后增加了二次过滤段，以加强对空气的过滤。由于排风温度较高，因此不考虑对排风进行热回收。6、冷源配置本建筑选用2台877kW的螺杆式风冷冷水机组作为冷源，另设1台465kW的螺杆式风冷冷水机组为经常使用的办公室、管理用房等供冷，选用3台流量为166m3/h（二用一备）、2台流量为88m3/h（一用一备）的冷冻水循环泵，扬程为0.19MPa。系统的定压采用低位定压装置。采用环保冷媒R407C。
冷冻水供水温度7℃，回水温度12℃。
总结
对于大空间体育馆建筑中的观众席，采用座椅送风可以减小冷负荷，与二次回风相结合，可以使系统更为节能。
对于屋面为半透明屋盖的比赛场地，运用分层空调可大量减少冷负荷，减少初投资和运行能耗。
在体育馆空调设计中应注意负荷的性质，根据空调最大、最小负荷来考虑机组台数及容量的搭配,使系统在夏季比赛大厅和休息厅不活动时，制冷机也可高效运转，有利于节能。
体育馆建筑的降噪隔声设计附件免费下载！
体育馆声学设计中，首先要考虑比赛大厅所处环境可能存在的内部和外部的干扰噪声类型及其频谱分布，采取合理的隔声降噪措施，以降低它们对语言清晰度的影响。
虽然过长的混响时间会降低厅堂内的语言清晰度，影响听闻条件。但是，当信噪比没有达到要求时，欲达到良好的室内声场特性，片面地增加厅堂内的吸声量，铺贴大量的吸声材料，并不能有效降低混响时间，获得较高的C50和较高的语言清晰度。只有在信噪比满足要求的条件下，增加厅堂内的吸声量，结合装修设计，方能使厅堂混响时间、C50等参数满足良好的声学要求，并确保良好的室内语言清晰度要求。
体育馆内部的噪声控制包括环境噪声控制和设备系统的噪声控制两部分，其控制成效直接关乎大厅内语言清晰度。
体育馆噪声控制的标准
在体育馆噪声控制设计中应遵循相应的设计规范：
JGJ/T131-2000《体育馆声学设计及测量规程》
JGJ/31-2003,《体育建筑设计规范》
在进行体育馆噪声控制设计的过程中，不仅要考虑如何降低体育馆的内部噪声，还要把体育馆作为噪声源考虑其对周边环境的影响，并符合《城市区域环境噪声标准》中规定的允许噪声标准。关于噪音，南社百科曾多次做了简介，请查相关资料。
城市区域环境噪声标准LAeq：dB
环境噪声的控制
一、降低传播途径中的噪声
体育馆围护结构的隔声性能均较差：大面积网架结构、膜结构、轻质屋面是目前普遍采用的结构；墙面又嵌以大面积玻璃窗。因此，现代的体育馆在控制户外噪声干扰时，难以从提高围护结构的隔声能力加以解决，主要依靠建筑用地的合理选择和总平面规划设计、建筑设计以及场馆周围的防噪处理。
主要解决措施：
1.总平面规划中合理布置体育馆的位置
2.声屏障景观的设计
3.自身建筑构件的隔声设计
总平面规划中合理布置体育馆的位置
体育馆建筑在规划布局中应处于合理的城市功能分区之中,远离机场、铁路、城市快速路、工厂等噪声污染严重的区域。面对主要道路时,对交通噪声也应做适当隔离。
例如：国家游泳中心，在场馆与环路、主要城市道路、相邻比赛场馆用绿化带，停车场,广场等隔离，并将比赛大厅与交通噪声源用辅助用房隔开,减少噪声源对其的干扰。
首都体育馆位于北京市海淀区，位于两条道路的交叉口位置。
在规划布局方面，与两侧道路保持一定的距离，以减少交通噪声对体育场馆的影响。
在道路与体育馆之间设有绿化、停车场等隔离。体育馆与周边建筑保持一定的距离并设有广场绿化，不仅满足城市区域规划的要求，也起到隔声降噪的作用。
二、声屏障景观的设计
在用地紧张，规划选址不能满足相应的噪声控制标准时，应在噪声传来的方向设置声屏障。声屏障的设计，一般通过声学设计、外形设计、结构设计，并作了技术经济比较之后，可以算是完成了，但是根据人们生活水平的提高，以及设计水平的提高和要求的深化，声屏障的景观设计也作为整个声屏障设计的一个组成部分。
声屏障景观设计的两种方式：
1.在道路两侧设置隔声屏障景观以减少交通噪声对体育馆的影响，在设计时应从交通安全、视觉影响、生态等各方面进行设计。
2.在体育馆周边设置绿化，通过不同树种的配置，不仅达到优化景观系统的作用，而且达到降噪的效果。
（1）在道路两侧设置隔声屏障景观
道路声屏障景观的设计是声屏障设计的一个重要组成部分，设计时不仅考虑对降噪的要求、面对车道部分整体划一，在背面也应清清爽爽，为了消除这种隔阂，透明声屏障效果最佳，否则，也应考虑在背面有一线条的变化的设计或采用垂直绿化来装点环境。
道路声屏障景观设计实例
北京大学体育馆（乒乓球馆）的绿化景观设计
北京大学体育馆周边绿化配置
绿化设计乔木选用了雪松、白蜡、臭椿、银杏、龙柏，灌木选用的是天目琼花、锦熟黄杨、迎春、紫叶小檗、连翘、金银木等。
常绿的雪松配以色叶的银杏为顶层乔木的配置，四季有绿，景色不同。中层采用紫叶小檗、锦熟黄杨、宽叶麦冬的变化组合，红绿相润，高低错落。
地被采用冷季型草种结缕草，耐践踏、生命力强。
其他绿化区域也互相搭配呼应，运用十几植物组合出高低错落、四季有绿、季季不同的变化丰富的绿化景观效果。这不仅达到了良好的景观效果，对隔声降噪也有重要的作用。
三、自身建筑构件的隔声设计
因体育馆周边会有各式各样的噪声源，如施工工地、工厂、学校、公路、管道等，加之体育馆围护结构的隔声性能均较差，因此为了保证有良好的听声环境或办公环境，除了采取合理的规划和设置声屏障等措施，还必须对体育馆自身的构件进行隔声处理。
体育馆自身构件隔声的薄弱部位：
（1） 墙体、屋面的隔声设计
（2）门、窗的隔声设计
（3）管道穿墙处的隔声设计
（1）墙体、屋面的隔声设计
1.体育馆多为钢架轻体墙结构——钢架与轻体墙之间往往有缝容易透声；屋顶和四周墙壁面结合处一定要严格密封，要求密封处有厚度，厚度与体墙一致，密封严实。
2.体育馆屋面多为轻质金属夹芯屋面板，本身隔声性能较差，尤其是防雨噪声的性能更差。解决这个问题比较有效的方法是采用复合的金属夹芯屋面板，在原有屋面板中加入保温、隔声等材料。在提高屋面板隔声性能的同时，对控制体育馆的混响时间也有良好作用，同时，还有保温作用。
（2）门、窗的隔声设计
门、窗的隔声能力较低，且需经常开启，应提高外墙门、窗的隔声能力。对隔声要求较高的体育馆，应设置声闸、采用双层玻璃窗。门、窗的隔声能力除玻璃厚度因素外，密封更为重要，其影响约为4~10分贝。此外，双层窗间的距离，门、窗的边框内有无吸声材料均影响其隔声能力。如果选用不同厚度的玻璃组合，将有助于减弱低频共振和中高频的吻合效应。
（3）管道穿墙处的隔声设计管道穿墙处是隔声的薄弱环节——管道穿墙处是往往留有孔洞，不仔细处理，则留下噪音隐患，使其它隔声措施前功尽弃，而一旦装修完毕，属于隐蔽工程，极不好发现及处理。应使用喷涂式泡沫隔声材料或美国进口喷涂式环保植物型隔声棉，不遗留孔洞，遮挡严实。
空调系统噪声的控制
限制噪声源
空调系统是体育馆内的主要噪声源。由于容积大，空调负荷很大，大功率的风机、冷冻机产生巨大的噪声和振动，必须进行噪声控制。对国内体育馆的声学调查表明，大约60%的体育馆，由于空调噪声超标，影响赛后的多功能使用。
空调系统噪声控制主要包括消声和隔振两方面。
消声设计主要针对风机的噪声控制；
隔振设计主要是空调、制冷设备的噪声控制。
但无论是消声或隔振，共同目标是满足比赛大厅允许噪声标准——NR—35(NR—40)。
空调系统噪声控制设计程序图：
1. 风机的消声处理
常规情况下，体育馆空调风主风道流速应控制在8m/s以内，支风管风速低于4一5m/s，出风口风速小于2m/s。由于体育馆空调负荷大，所用消声器的数量和面积都很大，选用消声器时，应考虑造价，尽可能选用价廉、耐久、效果好的产品。
风机消音器主要用于降低各种风机风口、风道和封闭式机房进风口的空气动力性噪声。
2. 空调、制冷设备的隔声设计
关于空调、制冷设备的隔振，通风机应采用金属隔振器或隔声罩，因为风机的转数低，扰动频率低，要求隔振器有较低的自振频率，以便获得低的频率比，从而取得良好的隔振效果。
对于水泵、冷冻机，一般转数较高，可采用自振频率较高的橡胶隔振器或隔声罩。目前，国内有多种定型产品可供选用。
其他制冷设备，如压缩机、冷却塔等，不仅要考虑消声与减振措施，同时还必须注意防止周围环境的干扰，必要时还应设置声屏障等隔离措施。
（1） 隔振器的应用
隔振器是连接设备和基础的弹性元件，用以减少和消除由设备传递到基础的振动力和由基础传递到设备的振动，以减少噪声的产生，降低对周围声环境的干扰。
（2）隔声罩（间）的应用
隔声罩（间）通常是具有隔声、吸声、阻尼、隔振和通风、消声等功能的综合体，也可以具有其中几项功能。它可以有效地阻隔噪声的外传和扩散，以减少噪声对环境的影响。
实例分析—国家奥林匹克运动中心综合体育馆
1.体育馆概况
国家奥林匹克体育中心体育馆是一座多功能的体育馆。综合体育馆在亚运会期间将在这里进行多项球类、体操比赛的决赛，会后供多功能使用,因此，该馆按多功能厅堂作声学设计。
体育中心综合馆的形式、规模和声学设计指标
2.体育馆噪声控制（1）环境噪声控制
1.体育馆在规划布局中远离城市道路，以减少交通噪声的影响。2.在综合体育馆与道路之间设置了多层隔声屏障。
· 广场
· 成排树木
· 草地
· 道路两边的隔声设施
这些不同层次的景观设置不仅能够起到美化环境的作用，还能起到良好的降噪效果。
（2）设备系统的噪声控制
馆内噪声源主要是空调、制冷系统。对此,在系统的送、回风机与风管的接口处配置了室式和阻抗复合式消声器, 在进人馆内时又追加了ZK型阻性消声器。为了控制系统的低频噪声, 在系统的立管内（即馆端部的塔楼内）砌置了共振频率f为125一250Hz的共振吸声砖。
阻抗复合消声器原理图
阻抗复合消声器：是指将声吸收（阻性）和声反射（抗性）恰当地组合起来的消声器。它同时既有阻性消声器消除中、高频噪声和抗性消声器消除低、中频噪声的特性，具有宽频带的消声效果。（请看南社相关百科）
为了防止气流噪声的干扰，管内流速控制在如下标准范围内：
主风道：<7.5m/s
支风道：<6.0m/s
馆内出风口：<4.0m/s
此外,馆内所有空调、制冷设备均作了隔振基础，以防止固体声才传递。
3.声学监测与评价
各项声学指标的测定结果如下表
其中背景噪声为37分贝，小于设计要求的≤40分贝，复合要求。
对综合体育馆的评价：
馆内噪声低，语言清晰度高，没有音质缺陷。
