鳥巢的暖通空調(diào)冷熱源、風(fēng)系統(tǒng)、水系統(tǒng)、防排煙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、 今天咱們來介紹介紹國家體育場的暖通空調(diào)設(shè)計(jì)原那么及空調(diào)冷熱源、風(fēng)系統(tǒng)、水系統(tǒng)、防排煙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。不知咱們論壇里有誰親自參加過這個(gè)工程沒有:lol1、建筑概況國家體育場(北向剖面示意圖見圖1)為2021年第29屆奧林匹克運(yùn)動(dòng)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(yùn)發(fā)動(dòng)及隨隊(duì)官員用房、體育場運(yùn)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層除了核心筒周圍的附屬商業(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,四周由玻璃幕墻與外界隔開,3層為餐廳,4層為包廂(賽后局部

2、包廂將改為賓館客房)?？照{(diào)區(qū)域絕大局部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(gè)樓層的核心筒周圍的附屬商業(yè)用房。2、設(shè)計(jì)原那么1)以“綠色奧運(yùn)、科技奧運(yùn)為主導(dǎo)設(shè)計(jì)思想,按照國際業(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(yùn)發(fā)動(dòng)比照賽和訓(xùn)練的要求,滿足奧運(yùn)會開/閉幕式的要求。2)為運(yùn)發(fā)動(dòng)、觀眾和工作人員提供舒適的室內(nèi)空氣環(huán)境,為各種工藝技術(shù)用房提供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(shè)計(jì)既要滿足奧運(yùn)會期間的使用要求,又要兼顧奧運(yùn)會后的商業(yè)運(yùn)營要求,為商業(yè)運(yùn)營創(chuàng)造(預(yù)留)較為理想的條件。4)為充分表達(dá)“綠色奧運(yùn)的設(shè)計(jì)理念,在能源利用,建筑熱工、室內(nèi)環(huán)境設(shè)計(jì)等方面

3、采用合理的新技術(shù)、新設(shè)備,為可持續(xù)開展提供條件。3、冷熱源的選擇與設(shè)計(jì)3.1供暖、空調(diào)熱源該工程供暖、空調(diào)一次熱源采用城市熱力管網(wǎng)提供的高溫?zé)崴?在建筑0層?xùn)|、西兩側(cè)各設(shè)置1個(gè)換熱間,在每個(gè)換熱間內(nèi)分別設(shè)置供暖換熱系統(tǒng)及空調(diào)換熱系統(tǒng)。供暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)總熱負(fù)荷為1350kW,每個(gè)換熱間設(shè)置2臺換熱器;空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)總熱負(fù)荷為18866kW,每個(gè)換熱間設(shè)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(shè)計(jì),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)均采用閉式氣壓罐定壓,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、

4、空調(diào)系統(tǒng)提供熱源。體育場換熱系統(tǒng)圖見圖2。設(shè)計(jì)原那么：既要滿足奧運(yùn)會賽時(shí)的總冷圖3國家體育場制冷系統(tǒng)圖(賽時(shí))負(fù)荷要求,又要兼顧賽后商業(yè)運(yùn)營的要求。按照奧運(yùn)會賽時(shí)負(fù)荷要求設(shè)置雙工況冷水主機(jī)組,賽后改造時(shí)增加蓄冰系統(tǒng),不增設(shè)主機(jī),只增設(shè)蓄冰設(shè)備及溶液泵,降低賽后改造難度。該工程奧運(yùn)會賽時(shí)空調(diào)總冷負(fù)荷為14533kW(4133rt)。根據(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(cè)2030m處的地下設(shè)置2個(gè)制冷機(jī)房,在制冷機(jī)房上部設(shè)置冷卻塔。為滿足奧運(yùn)會賽時(shí)的需要,每個(gè)機(jī)房設(shè)計(jì)2臺雙工況電制冷冷水機(jī)組,每臺機(jī)組制冷量為3258kW(927rt)(空調(diào)工況),2個(gè)機(jī)房總裝機(jī)容量

5、為13032kW(3708rt)。體育場冷負(fù)荷在賽時(shí)易出現(xiàn)瞬時(shí)頂峰,且多出現(xiàn)在峰電時(shí)段,而其他時(shí)段負(fù)荷較為平穩(wěn),夜間谷電時(shí)冷負(fù)荷非常小的負(fù)荷特點(diǎn)非常適合使用冰蓄冷系統(tǒng)。同時(shí),按照業(yè)主要求,目前的設(shè)計(jì)按照奧運(yùn)會賽時(shí)的要求進(jìn)展,賽后再進(jìn)展改造。經(jīng)過對奧運(yùn)會賽時(shí)負(fù)荷的計(jì)算和賽后負(fù)荷的估算可知二者相差約為26%,因此考慮采用冰蓄冷方案,按賽時(shí)負(fù)荷配備制冷機(jī),賽后增加的冷負(fù)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(shè)置了一套基載主機(jī)(地源熱泵系統(tǒng))并聯(lián)運(yùn)行。這樣賽時(shí)電制冷機(jī)組可滿足整個(gè)體育場的冷負(fù)荷要求,賽后不需增加制冷機(jī)設(shè)備,而僅增加冰蓄冷設(shè)備就可滿足賽后冷負(fù)荷增加的要求。制冷

6、機(jī)房內(nèi)為賽后增加蓄冰裝置預(yù)留了位置。賽后機(jī)房內(nèi)增設(shè)溶液泵,賽時(shí)使用的冷水泵賽后采用變頻控制技術(shù),變流量運(yùn)行,以節(jié)省能耗。冷水供回水溫度賽時(shí)、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。為了配合空調(diào)主導(dǎo)冷源的設(shè)計(jì)及滿足賽時(shí)局部負(fù)荷的調(diào)節(jié)特性要求,考慮到體育場場地面積較大,地下有較充足的可埋管空間,能充分利用可再生能源,在設(shè)計(jì)中選用了地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)。設(shè)計(jì)總裝機(jī)制冷量為1500kW,制冷工況冷水設(shè)計(jì)供、回水溫度為5/13,制熱工況熱水設(shè)計(jì)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)。為防止地下?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

7、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)奧運(yùn)會賽時(shí)空調(diào)系統(tǒng)集中使用,空調(diào)負(fù)荷波動(dòng)較小,故空調(diào)水系統(tǒng)采用一次泵系統(tǒng)。水系統(tǒng)采用壓差旁通控制,變流量運(yùn)行。由于制冷機(jī)房為2個(gè),0層及以上層空調(diào)區(qū)域的負(fù)荷不均衡,故在0層環(huán)形通道上空設(shè)計(jì)一個(gè)環(huán)形空調(diào)供、回水管網(wǎng),主導(dǎo)冷源及地源熱泵冷熱源均接入環(huán)形管網(wǎng)中。負(fù)荷側(cè)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(jī)房。在每個(gè)環(huán)路分支處均設(shè)置平衡閥,在空調(diào)末端設(shè)備處設(shè)置變流量動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)調(diào)節(jié)閥,以解決系統(tǒng)平衡問題。賽后商業(yè)運(yùn)行模式下,負(fù)荷會有較大的波動(dòng),故賽后冷水系統(tǒng)采用變水量系統(tǒng),根據(jù)負(fù)荷變化,變頻控制冷水泵,實(shí)行節(jié)能運(yùn)行。賽時(shí)、賽后空調(diào)

8、水路均為兩管制,空調(diào)(新風(fēng))機(jī)組水系統(tǒng)為異程式,風(fēng)機(jī)盤管水系統(tǒng)采用豎向同程式布置。環(huán)形空調(diào)冷、熱水管網(wǎng)的水力工況非常復(fù)雜,多個(gè)冷、熱源聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行,管網(wǎng)中壓力平衡點(diǎn)隨著工況變化、系統(tǒng)調(diào)節(jié)而變動(dòng)。因此必須經(jīng)過準(zhǔn)確可靠的計(jì)算,對環(huán)形管網(wǎng)的水力工況進(jìn)展模擬預(yù)測,以指導(dǎo)設(shè)計(jì)及運(yùn)行。為此用HydroNet軟件進(jìn)展了環(huán)形管網(wǎng)及與此環(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(fēng)機(jī)盤管支路)的水力工況模擬計(jì)算。計(jì)算結(jié)果說明,假設(shè)環(huán)形管網(wǎng)各段管徑不同,那么各支路流量偏差較大;工況變化時(shí),壓力平衡點(diǎn)變化,局部管段的流向也發(fā)生變化,此時(shí)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,而采用了DN450

9、的統(tǒng)一管徑,可以到達(dá)流量自然分布偏差在10%以內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn),局部工況比全負(fù)荷工況更加容易到達(dá)自然分布。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(shè)在0層環(huán)廊上空。由于國家體育場形狀特殊和受空間的限制,水管必須按照體育場的形狀敷設(shè),而非常規(guī)的直線敷設(shè)。這使得傳統(tǒng)的補(bǔ)償方式并不適合環(huán)形水管,因?yàn)閭鹘y(tǒng)方式需要集中設(shè)置補(bǔ)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(shè)計(jì)中對環(huán)形水管采用了溝槽連接方式。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。溝槽式連接安裝簡單、快速;對管道的內(nèi)徑及管道的內(nèi)外表沒有影響,安裝過程不會給管道帶來任何污染,維護(hù)方便;最重要

10、的是采用撓性接頭將管道的補(bǔ)償方式由集中補(bǔ)償變?yōu)榉稚⒀a(bǔ)償,在一定管道長度范圍內(nèi)管道的固定支架和導(dǎo)線支架的受力分析明確,提高了平安可靠性。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(yīng)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,采用柔性溝槽連接不但可以節(jié)省安裝空間,還能夠靈活地調(diào)整安裝角度,很好地適應(yīng)了體育場的安裝要求。圖6為溝槽連接節(jié)點(diǎn)示意圖。5、空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)原那么為:在通風(fēng)系統(tǒng)及供暖系統(tǒng)不能滿足調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣溫濕度的要求時(shí),設(shè)置空調(diào)系統(tǒng)。根據(jù)房間的功能及用途分別對應(yīng)設(shè)置全空氣空調(diào)系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)及分體多聯(lián)式空調(diào)系統(tǒng)等。0層南

11、側(cè)候場區(qū)采用全空氣雙風(fēng)機(jī)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(shè)置空調(diào)系統(tǒng),并要求能滿足在過渡季及冬季變新風(fēng)量運(yùn)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)的一局部,主要用于高檔商業(yè)區(qū),由于空調(diào)機(jī)組及主風(fēng)管安裝條件已按賽后預(yù)留,賽后只需根據(jù)建筑及裝修的需要改造支管系統(tǒng)即可。0層辦公用房、賽事管理用房等房間采用風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)。3層餐廳中的空調(diào)內(nèi)區(qū)全部采用全空氣雙風(fēng)機(jī)空調(diào)系統(tǒng),其他區(qū)域采用風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)。4層的包廂全部采用風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)。為滿足賽時(shí)(夏季)12個(gè)核心筒周圍房間的溫度要求,在餐飲效勞點(diǎn)、小商店、臨時(shí)醫(yī)療站和公共廁所均設(shè)置風(fēng)機(jī)盤管空調(diào)系統(tǒng)。對于設(shè)備發(fā)熱量較大、

12、運(yùn)行時(shí)間特殊的弱電控制設(shè)備用房,增設(shè)分體多聯(lián)式空調(diào)系統(tǒng)。6、通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)國家體育場的通風(fēng)分為自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)兩種。主體育場觀眾席采用自然通風(fēng)方式,車庫、設(shè)備用房、廚房和衛(wèi)生間排風(fēng)采用機(jī)械通風(fēng)方式。為了保證自然通風(fēng)方式能滿足觀眾區(qū)熱平安的要求及確定適宜的開口位置,運(yùn)用計(jì)算流體力學(xué)(CFD)模擬手段對夏季典型條件下觀眾區(qū)和比賽區(qū)的自然通風(fēng)效果進(jìn)展了模擬分析,得到了各處的溫度、速度等參數(shù)的數(shù)值模擬結(jié)果,并對計(jì)算結(jié)果采用熱平安性評價(jià)指標(biāo)進(jìn)展了分析。根據(jù)觀眾區(qū)和比賽區(qū)的不同需求、體育場內(nèi)的人員分布特點(diǎn)以及對兩個(gè)區(qū)域的不同關(guān)注程度,對國家體育場自然通風(fēng)的效果進(jìn)展了綜合評價(jià)。根據(jù)溫度場和速度場的模擬結(jié)果,

13、使用濕黑球溫度作為評價(jià)指標(biāo),對體育場觀眾區(qū)和比賽區(qū)進(jìn)展了熱平安評價(jià)。根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知,無論是比賽區(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,這說明,從熱平安角度出發(fā),在開幕式時(shí)自然通風(fēng)可以確保體育場內(nèi)人體不會因?yàn)檫^熱而導(dǎo)致熱損傷。0層通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原那么為:根據(jù)該工程的建筑特性及場地景觀要求,將建筑內(nèi)的排風(fēng)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(fēng))在遠(yuǎn)離體育場的地方開通風(fēng)孔直接排至室外,無污染氣體(空調(diào)系統(tǒng)正壓排風(fēng)、建筑設(shè)備用房的排風(fēng))排至0層環(huán)形通道,再由設(shè)于0層環(huán)形通道內(nèi)的主排風(fēng)系統(tǒng)集中排至室外。0層環(huán)形通道內(nèi)的主排風(fēng)系統(tǒng)的

14、多臺風(fēng)機(jī)采用并聯(lián)方式,可根據(jù)需要改變排風(fēng)量,滿足平時(shí)及火災(zāi)時(shí)的不同風(fēng)量要求。停車庫均設(shè)置機(jī)械排風(fēng)及機(jī)械補(bǔ)風(fēng)(送風(fēng))系統(tǒng),并對應(yīng)設(shè)置車庫排煙系統(tǒng),車庫排煙系統(tǒng)能滿足消防排煙時(shí)的補(bǔ)風(fēng)要求。由于局部車庫層高較小,通風(fēng)系統(tǒng)采用了射流風(fēng)機(jī),在滿足消防排煙要求的前提下減少了車庫內(nèi)的風(fēng)管數(shù)量。0層?xùn)|側(cè)餐飲廚房區(qū)設(shè)置排風(fēng)系統(tǒng),在0層設(shè)置排風(fēng)機(jī)房,廚房的油煙氣體經(jīng)過專用油煙凈化機(jī)組處理后,通過設(shè)于地下的排風(fēng)管道排至室外。補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)采用新風(fēng)處理機(jī)組,將室外空氣過濾、冷(熱)處理后送入廚房。在廚房內(nèi)設(shè)置事故排風(fēng)系統(tǒng)。設(shè)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(shè)置排風(fēng)系統(tǒng),并對應(yīng)設(shè)置補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng),排風(fēng)系統(tǒng)

15、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(fēng)系統(tǒng)連接室外出口的重要局部,設(shè)置兩套排風(fēng)兼排煙系統(tǒng)。作為排風(fēng)系統(tǒng)時(shí),系統(tǒng)設(shè)計(jì)最大風(fēng)量是所有排至0層環(huán)形通道風(fēng)量的綜合值;作為排煙系統(tǒng)時(shí),根據(jù)消防性能化設(shè)計(jì)及評估得到的結(jié)論,每個(gè)系統(tǒng)的排煙量為同時(shí)負(fù)擔(dān)兩個(gè)防煙分區(qū)的風(fēng)量。系統(tǒng)的風(fēng)量取二者中的大值。在0層設(shè)置通風(fēng)機(jī)房及排風(fēng)口,火災(zāi)時(shí)由消防控制中心翻開火災(zāi)區(qū)域的排煙口排煙。所有核心筒周圍的公共廁所均設(shè)置豎向機(jī)械排風(fēng)系統(tǒng),主排風(fēng)機(jī)設(shè)于每個(gè)核心筒的頂層,排風(fēng)機(jī)采用低噪聲風(fēng)機(jī)。為使排風(fēng)系統(tǒng)平衡,在各層分支處設(shè)置定風(fēng)量平衡風(fēng)閥。氣體消防房間設(shè)置獨(dú)立排風(fēng)系統(tǒng),排風(fēng)口設(shè)于底部,并在穿越該房間的其他空調(diào)通風(fēng)管上

16、設(shè)置電動(dòng)防火閥,使該房間與其他房間隔絕,氣體消防排風(fēng)機(jī)的控制開關(guān)設(shè)在氣體消防效勞房間門外。7、防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)防排煙系統(tǒng)原那么上按照?高層民用建筑設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)?(以下簡稱?高規(guī)?)設(shè)計(jì),?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(jìn)展消防性能化設(shè)計(jì)及評估。每個(gè)核心筒的防煙樓梯間均設(shè)置加壓送風(fēng)系統(tǒng)。防煙樓梯間每2層設(shè)置1個(gè)常開式百葉送風(fēng)口,合用前室每層均設(shè)置1個(gè)常閉(電動(dòng)翻開)的百葉送風(fēng)口。車庫均設(shè)置排風(fēng)兼排煙系統(tǒng),并對應(yīng)設(shè)置排煙補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)。根據(jù)消防性能化設(shè)計(jì)及評估要求,在0層環(huán)形通道按500m2面積為一個(gè)分區(qū)的原那么劃分防煙分區(qū),并設(shè)置2套排煙(兼作排風(fēng))系統(tǒng),在環(huán)形通道上空布置環(huán)形排煙風(fēng)管。排煙補(bǔ)風(fēng)由連接0層環(huán)形通道的室外入口自然補(bǔ)給。本排煙系統(tǒng)還負(fù)擔(dān)0層環(huán)形通道內(nèi)外側(cè)房間的排煙。3,4層封閉空間按消防性能化設(shè)計(jì)及評估的要求設(shè)置機(jī)械排煙系統(tǒng)。排煙量按?高規(guī)?要求計(jì)算,補(bǔ)風(fēng)為自然補(bǔ)風(fēng)。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(fēng)管在穿越機(jī)房、重要房間、防火墻、變形縫兩側(cè)處及與主管連接的水平支管上均設(shè)置防火閥。jiayou走過路過，千萬不要錯(cuò)過！初出茅廬的肯定有參與過工程的實(shí)施，入行n年的不用說，這種工程見多了，那么就不要吝嗇，亮出你所參加的工程吧，讓我