电影院集中空调系统设计方案

电影院集中空调系统设计方案探讨

中国电子工程设计院 董海洋

电影院为高大空间建筑具有层高较高、空间体积大、使用功能多样化、人员短期密集、跨度大等特点。对电影院而言，集中空调系统庞大的电耗会增加电影院的日常运行成本。因此，对于电影院这种类型的建筑必须选择实用有效的通风空调以及制冷方案，并且既要考虑前期的投资，也要考虑到长期的运行成本，同时保证室内较高的空气质量和环境舒适性。本文结合工程实例探讨电影院空调系统设计方案。

一、建筑空调设计的特点

空调设计时要留意考虑其建筑及使用功能上的特点。

(1)目前新建的电影院均多数考虑在综合商场内的顶层，作为综合商场经营的一部分内容。电影院建筑组成复杂，既有空间高大的观众厅，又有内部设施复杂的的放映室、休息厅、接待室等大小、外形、用途各不相同的房间。包括一些新兴的电影院还有配套的娱乐设施。

(2)电影院的主要厅室是间歇使用的，对空调系统运行时间和要求很不一致。如观众厅为间歇使用，每场使用2～3 h，场间为休息时间;而休息厅、办公室等是非连续、非全天、只集中在一段时间使用的;接待室等则是短时间有人停留。

(3)低纬度地区的电影院观众厅，建筑隔热良好时，空调负荷主要为人体散热负荷，可能全年需要送冷风，但观众少时又要防止室内过冷。

(4)电影院人员集中，新风量需求大，空调系统的新风比较其他类型建筑大。新风系统按照人员集群度为间歇性使用。

(5)观众厅内人体散热负荷为主要空调负荷，热湿比小，为了满足客满时室内相对湿度较低的标准及换气次数的要求，需要送风在冷却减湿处理后作再热处理;而在夏季，热源往往不运行，所以直接利用冷凝器热量作再热热源有一定的节能意义。

(6)要求随着建筑物使用情况和节假日情况的变化能自动控制新风量，达到节能的效果。如在空调系统预冷、预热时间内可以完全封闭新风风阀，停止供新风;在上座率不高时也应能减少新风量。

(7)设计时应考虑减少送风量的可能，满场时设计风量较大，应对系统分区或者采用变风量系统等。

二、空调设计原则：

1、观众厅部分的空调系统一般用低速单风道空调系统。

2、观众厅一般采用一个或者两个独立的空调系统。前部和后部最好分系统或者分区，以适应气流组织的需要或者上座率的变化。当观众上座率减少时，观众集中在前部或者后部，停止一个系统或者部分区域。

3、观众厅空调系统要做好良好的消声和隔声处理，空调设备产生的噪声需要采取措施，噪声不允许超过允许标准。

4、休息厅、办公区等区域，需要独立考虑空调系统。这些区域的使用时间与观众厅系统不同步，区域直接也不同步。

5、空调风系统上需要设置必要的消声器、调节风阀等。

6、根据项目地点不同需要考虑是否冬季供暖，在低纬度地区，观众厅常年供冷，而休息厅则需要考虑供热。在高纬度地区，观众厅和休息厅均需要考虑供热问题。

7、全空气系统需要考虑采用双风机系统，能在过渡季加大新风量，降低系统运行能耗。在其他季节可以根据系统运行情况，灵活调节新风量。

三、空调负荷计算

对于电影院高大空间可使用分层空调设计。分层空调是指仅对下部区域进行空调，而对上部区域不实施空调的空调方式。分层空调以送风V1中心作为分层面，将整个舞台在竖直方向分为两个区域，分层面以下的空间为空调区，分层面以上的空间为非空调区。

与全室空调相比，分层空调夏季可节省冷量30%左右，可减少初投资和运行能耗，但冬季空调并不节能。同时，只有当建筑物高度H≥10 m，建筑物体积> 10 000 m3，空调区高度与空间高度之比h1/H≤1/2时，分层空调才合理。

分层空调负荷计算主要指的是夏季分层空调冷负荷计算，至于冬季，则必须按全室采热方式进行计算，特别是在没有设置空气幕，而且空间上下温度很不均匀时，则必须按照竖直方向温度梯度来确定上部的气温，然后计算围护结构耗热量。

空调区夏季分层空调冷负荷计算，在进行规划设计估算时，可采用经验系数法，即对分层空调建筑物按全室空调方法进行冷负荷计算，然后乘以经验系数。a=空调区分层空调冷负荷/全室空调冷负荷，常由特定性质的高大建筑物经实测与计算得出，通常a=0.5～0.85，当缺乏数据时，可取a=0.7。

在满足使用要求的条件下，分层高度h1越小越节能，分层高度可由下式计算确定：

h 1=h+y+ha (1)

式中h——工作区高度，m;

y——射流竖直落差，m;

ha——安全值，一般舒适性空调可不考虑。

全室空调总冷负荷由以下各项冷负荷组成：外墙冷负荷、人员散热冷负荷、屋面冷负荷、照明冷负荷及新风冷负荷。

按各朝向外墙面积计算出外墙逐时冷负荷，其中的最大冷负荷即为外墙冷负荷。

夏季室外空气比焓值比较大，新风的处理需要消耗比较多的能量，因此，新风量的选择既要考虑到人们的舒适要求，同时也要考虑节约能源。《暖通规范》中规定影剧院中每人最小新风量为20m3/(人·h)。考虑到电影院观众厅等场所职员密集且停留时间较短，为了节能可降低新风量标准。受污染影响，城市某些地区的室外空气CO2浓度可能超过0.03%，当电影院每人所占空间较小时，为冲淡观众厅内臭味所需新风量稍大于冲淡CO2所需要的新风量，以使人感觉空气新鲜，因此人员密集的电影院中人群密度的变化大，因此需要综合考虑集群密度，给出合适的新风量标准。

观众席部分的热负荷特征是：人员密度约达1.8人/m2(办公室为0.1~0.2人/m2)，人体发热负荷大，故人体负荷的取值和计算应力求正确。此外，由于职员众多，新风负荷也随之而增加。电影院外墙虽大，但一般为无窗建筑，故夏季围护结构冷负荷并不大。观众席新风量占总风量的30%以_上，故应尽可能采用全热换热器及CO2新风控制等措施以减少能耗。在设计中采用全热换热器或不采用全热换热器时的冷负荷计算比较表明，使用全热换热器时可使新风负荷从总负荷组成中下降20%~30%左右。

四、空气处理方案

4.1 观众厅空气处理方案

由于建筑规模大、换气量大，观众厅的空调系同一般采用全空气系统。

全空气系统有以下主要优点：

(1)空气过滤效果好。过滤器的过滤效率高，必要时可采用粗、中效两级过滤，确保空气中悬浮颗粒的浓度保持在卫生标准规定的范围。

(2)室内无凝聚水和凝聚水集水盘。避免了霉菌的产生，可以确保室内空气质量。同时也没有冷凝水渗漏题目，室内环境较好。

(3)通过调控，可以确保送风温度合适、气流分布均匀，具有较为理想的温度场和速度场。

(4)空调机组设在专门的机房内，噪声可以有效地控制在标准要求的水平。

(5)年运行费低。过渡季节里可利用室外空气的自然冷却能力进行降温处理，减少制冷机的开启时间，不仅减少了运行用度，而且司以进步室内空气质量。

但由于空气的比热容较小，需要用较多的空气才能达到消除余热余湿的目的，因此要求有较大断面的风道或较高的风速。在观众厅一般均采用一次回风式系统，即回风与室外新风在空气冷却器前混合，经处理后送人室内。

考虑到部分停止送风的可能性，可以将观众厅的前部和后部、上部和下部进行分区，以适应气流组织的需要或上座率的变化。当观众厅上座率减少时，观众一般集中在前部或后部，此时可停止部分分区的空调，达到节能的效果。

4.2 其他房间的空气处理方案

休息厅、办公室等一般使用功能的房间，这些房间的空调方式采用风机盘

管或VRV加独立新风系统。新风系统采用分层设置水平式，将新风处理至等比焓线上，经新风管道直接送人各房间，不承担室内负荷。房间采用二级吊顶，新风管从风机盘管侧面引出，新风下送进房间。各房间不单独设排风系统，通过窗户缝隙渗透排风，厕所设排风扇排风。需要综合考虑气流组织和风系统平衡。

这种空调方式布置灵活，各房间之间空气互不串通，可独立调节室温，冷量可由使用者调节，房间没人的时候可方便地关掉机组(关风机)，不影响其他房间使用，从而比其他系统节省运转用度。在过渡季节，可以封闭制冷系统、风机盘管和新风系统，采用开窗方式进行自然透风降温。独立的新风系统既满足该系统调节和运转的灵活性，又能使进进风机盘管的供水温度适当提高，从而能使水管的结露现象得到改善。

五、冷热源方案选择与经济性分析

因电影院的营业时间和综合商场的营业时间不一致，因此电影院一般均设置独立的冷热源系统，独立运行和承担计量费用，便于运行管理。而综合商场内一般不会提供独立的冷源空间给电影院，因此在此原则基础上，一般以下2种方案进行比较。

方案1：风冷热泵式冷水机组;

方案2：VRV系统加直膨式风管机。

根据分析得到的一些数据和根据经验进行初投资及运行用度估算得出，方案2为最经济方案，其初投资费用及运行费用均最低。

风冷热泵机组的主机，但其辅助设备比较简单，机房占用空间较小。同时，风冷热泵及水泵可放置在屋顶，水泵房为独立小设备房，与方案1和方案2相

比，多了水泵房的辅机设备间。夏季可供冷，冬季可供热，且其热量直接取于室外空气，可以节省能量，有助于环保。但风冷热泵式机组的冬季COP较低，当室外温度低于标准工况的温度时，风冷热泵能够提供的热量会有所下降，而且COP也会下降，特别是在冬季使用时还要考虑到为防止水系统冰冻造成系统瘫痪，在电影院不适用期间风冷热泵需要持续低温运行。因此节能型差。同时风冷热泵在冬季运行时除霜的不稳定性，会对系统的稳定运行造成影响。

方案2采用VRV 加直膨式风管机相比，采用的氟利昂系统，没有水系统，冬季不存在防冻问题，因此系统可以灵活运行。同时目前市场上主流的VRV和直膨风管机产品均针对北方地区采用了二次增焓、辅助电加热等技术措施，能有效的解决冬季系统运行稳定性的问题。而且目前在北京地区有大规模的应用案例（北京总部基地、北辰B5等项目）。均运行情况良好。

综上所述，对该电影院而言采用VRV 加风管机系统的方案是合理可行的。建议选用针对北方地区能有效供热的VRV和直膨风管机。