空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)在古建筑中的應(yīng)用

某城樓位于北京市中心，修繕工程施工內(nèi)容是主要對(duì)城臺(tái)和城樓進(jìn)行全面的修繕改造并提升使用功能。1、空調(diào)系統(tǒng)概況1.1原空調(diào)系統(tǒng)大殿內(nèi)曾改造空調(diào)、通風(fēng)系統(tǒng)，設(shè)多聯(lián)機(jī)空調(diào)（一拖二），室內(nèi)機(jī)采用暗藏風(fēng)管式，空調(diào)室外機(jī)安裝于大殿北側(cè)坎墻旁。室內(nèi)設(shè)新風(fēng)換氣機(jī)通風(fēng)換氣，新風(fēng)換氣機(jī)位于房間屋頂上。其他附屬用房設(shè)有分體空調(diào)，室外機(jī)安裝于屋頂上方大廳內(nèi)，大廳內(nèi)無(wú)空調(diào)設(shè)施。由于空調(diào)室外機(jī)安裝于城樓北側(cè)坎墻邊，與古建筑風(fēng)貌不協(xié)調(diào)，破壞城樓外美觀。大殿內(nèi)附屬用房空調(diào)室外機(jī)設(shè)置于屋頂上方，暴露于大廳內(nèi)，室外機(jī)冷凝器直接向大廳內(nèi)排熱，夏季會(huì)加劇溫度升高且空調(diào)開啟時(shí)會(huì)發(fā)出噪聲。室內(nèi)由于自來(lái)水管漏水潮氣較重，新風(fēng)換氣機(jī)噪聲較大。1.2原通風(fēng)系統(tǒng)大廳采用開啟南側(cè)外門的方式進(jìn)行通風(fēng)換氣；房間內(nèi)設(shè)吊頂式排氣扇通風(fēng)換氣，排風(fēng)直接排至大廳內(nèi)。由于大廳內(nèi)無(wú)對(duì)流通風(fēng)，自然通風(fēng)降溫效果差。大廳內(nèi)夏季高溫天氣室溫較高，衛(wèi)生間等有異味的房間排風(fēng)直接排至大廳，影響大廳內(nèi)空氣品質(zhì)。2、空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)改造方案（1）本項(xiàng)目空調(diào)采用VRV多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)，冷熱媒管采用銅管,空調(diào)室外機(jī)安裝于城臺(tái)北側(cè)東西兩端。室內(nèi)夏季設(shè)計(jì)溫度為26?℃。（2）空調(diào)冷負(fù)荷約為300?kW，室內(nèi)人員活動(dòng)房間及大廳均采用風(fēng)管式多聯(lián)機(jī)空調(diào)室內(nèi)機(jī)制冷；正廳中央會(huì)客區(qū)采用局部送風(fēng)方式，會(huì)客區(qū)兩側(cè)屏風(fēng)底座旁設(shè)落地式多聯(lián)機(jī)空調(diào)室內(nèi)機(jī)制冷，后廳和東、西展廳采用風(fēng)管式多聯(lián)機(jī)空調(diào)室內(nèi)機(jī)制冷。（3）會(huì)議室、員工休息室、倉(cāng)庫(kù)等人員活動(dòng)房間設(shè)新風(fēng)系統(tǒng)，新風(fēng)機(jī)采用風(fēng)管式多聯(lián)機(jī)空調(diào)室內(nèi)機(jī)，取風(fēng)來(lái)自大廳室內(nèi)，所有多聯(lián)機(jī)空調(diào)室內(nèi)機(jī)、新風(fēng)機(jī)均安裝PM2.5空氣過(guò)濾裝置以提高室內(nèi)空氣清潔度。（4）冬季在建筑內(nèi)部周邊采用散熱器采暖方式，由于建筑空間較大且木質(zhì)結(jié)構(gòu)保溫性能不佳，因此僅使用散熱器采暖難以滿足建筑熱負(fù)荷需求。為滿足正廳中央會(huì)客區(qū)采暖需求，可考慮同時(shí)開啟空調(diào)補(bǔ)充供暖。3、空調(diào)系統(tǒng)的選用3.1全空氣直流系統(tǒng)在大殿東北角和西北角附屬用房屋頂上分別設(shè)置4臺(tái)全新風(fēng)機(jī)組，新風(fēng)接自北側(cè)兩端外窗（拆除部分磚墻），送風(fēng)管及風(fēng)口均勻布置于附屬用房屋頂上。要求室內(nèi)各區(qū)域溫度在24~26?℃。該方案的優(yōu)勢(shì)是風(fēng)速低，氣流組織均勻，室內(nèi)空氣品質(zhì)高；劣勢(shì)是對(duì)文物本體擾動(dòng)較大（需拆除北側(cè)部分磚墻，將4扇窗戶玻璃更換為過(guò)濾網(wǎng)）,噪聲及振動(dòng)控制難度較大，附屬用房頂部裝飾擋板增高幅度較大（需增高60?cm），影響大殿觀感。室內(nèi)環(huán)境模擬分析如圖1所示。（a）

（b）（c）

（d）圖1全空氣直流空調(diào)系統(tǒng)室內(nèi)環(huán)境模擬（計(jì)算機(jī)截圖）（a）示意1；（b）示意2；（c）示意3；（d）示意43.2多聯(lián)機(jī)內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)空調(diào)室外機(jī)安裝于城臺(tái)東西山墻兩側(cè)室的外地面上，空調(diào)室內(nèi)機(jī)對(duì)稱設(shè)置于東西兩側(cè)附屬用房屋頂上，采用噴口和百葉風(fēng)口相結(jié)合的送風(fēng)方式。東西展廳設(shè)兩臺(tái)臨時(shí)分體柜機(jī)。室內(nèi)機(jī)和室外機(jī)高差約18?m，冷媒管長(zhǎng)約80?m，滿足多聯(lián)機(jī)空調(diào)設(shè)置要求。室內(nèi)區(qū)域平均溫度在23~25?℃。該方案的優(yōu)勢(shì)是制冷速度快，除濕能力強(qiáng)，占用空間小，減振降噪相對(duì)可控，對(duì)大殿觀感影響小且充分考慮了室內(nèi)外溫度梯度；劣勢(shì)是風(fēng)速相對(duì)較高，均勻性較差，臨近風(fēng)口處有吹風(fēng)感，大廳中央溫度相對(duì)較高（可通過(guò)開啟東西展廳臨時(shí)分體柜機(jī)的方式緩解）。溫度分析：大殿中部人員活動(dòng)區(qū)域（即1.5?m以下）溫度在23~25?℃，由于南門敞開，南側(cè)墻溫度稍高于北側(cè)墻溫度，夏季由附屬用房通過(guò)南門到室外有溫度梯度，溫度逐漸升高，如圖2（a）所示；大殿中部人員活動(dòng)區(qū)域（即1.5?m以下）速度在0.6?m/s以下，如圖2（b）所示。（a）

（b）圖2多聯(lián)機(jī)內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)室內(nèi)環(huán)境模擬（計(jì)算機(jī)截圖）（a）水平截面溫度分布；（b）水平截面風(fēng)速分布4、空調(diào)設(shè)備設(shè)置大殿內(nèi)20臺(tái)室內(nèi)機(jī)對(duì)稱設(shè)置于東西兩側(cè)附屬用房屋頂上，采用噴口和百葉風(fēng)口相結(jié)合的送風(fēng)方式；在東西展廳預(yù)留2臺(tái)設(shè)置臨時(shí)分體柜機(jī)的條件。大殿內(nèi)附屬用房采用多聯(lián)空調(diào)室內(nèi)機(jī)供冷供熱，新風(fēng)引自大殿。該設(shè)置方式的優(yōu)點(diǎn)是可利用現(xiàn)有結(jié)構(gòu)安裝空調(diào)，對(duì)大殿現(xiàn)狀擾動(dòng)較小，能保證大部分區(qū)域供冷效果；缺點(diǎn)是室內(nèi)機(jī)高檔位送風(fēng)時(shí)氣流速度較大。空調(diào)外機(jī)額定輸入功率（室外35/24℃，室內(nèi)27/19℃）約119?kW（東56?kW+西63?kW），最大輸入功率（在室外極端工況下保證出力不衰減）約251?kW（東117?kW+西134?kW）。5、空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)噪聲振動(dòng)控制5.1噪聲控制目標(biāo)會(huì)議室、辦公室及更衣間噪聲值不大于40?dB（A）；大殿噪聲值不大于50?dB（A）（考慮環(huán)境背景噪聲）。5.2減震降噪措施（1）室內(nèi)機(jī)選用直流電機(jī)系列機(jī)組，以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，降低噪聲值，并可根據(jù)不同使用場(chǎng)景通過(guò)線控器設(shè)置室內(nèi)機(jī)自動(dòng)靜音模式。根據(jù)室內(nèi)溫度、人員活動(dòng)情況等啟用自動(dòng)靜音功能，噪聲最低可降低至25?dB。（2）所有通風(fēng)機(jī)均選用低噪聲風(fēng)機(jī)。（3）在機(jī)組送回風(fēng)管上增加消聲裝置，機(jī)組本體增加全封閉消音處理，采用阻抗復(fù)合型消聲器，在消音腔體內(nèi)壁粘貼100?mm厚度的波峰棉，腔體中間用波峰棉隔開，消聲器導(dǎo)流板由常規(guī)的間距20?cm縮小至10?cm，以有效降低噪聲。（4）在多聯(lián)機(jī)空調(diào)室內(nèi)機(jī)設(shè)置減震墊，室外機(jī)設(shè)減震器。（5）在所有通風(fēng)機(jī)進(jìn)出口及風(fēng)管與空調(diào)機(jī)組連接處加設(shè)柔性短管。（6）對(duì)未設(shè)于風(fēng)機(jī)房?jī)?nèi)的通風(fēng)機(jī)加設(shè)隔聲罩進(jìn)行隔聲處理。5.3噪聲測(cè)試空調(diào)設(shè)備安裝完畢后，使用專用數(shù)字式噪聲計(jì)對(duì)所有空調(diào)房間進(jìn)行噪聲測(cè)試，在室外主干道無(wú)汽車噪聲影響的工況下測(cè)得的噪聲數(shù)值見表1。表1噪聲實(shí)測(cè)值

dB在室外主干道有汽車通過(guò)的工況下，大殿室內(nèi)的噪聲值比無(wú)汽車通過(guò)高7~8?dB（A）（測(cè)試時(shí)南側(cè)大門處于開敞狀態(tài)）。5.4測(cè)試結(jié)果分析根據(jù)測(cè)試結(jié)果，在室外主干道上無(wú)汽車通過(guò)時(shí)，大殿內(nèi)房間在空調(diào)運(yùn)行時(shí)，室內(nèi)背景噪聲平均值為30?dB（A），均低于GB50118—2010《民用建筑隔聲設(shè)計(jì)規(guī)范》中辦公室、會(huì)議室的高要求標(biāo)準(zhǔn)[40?dB（A）]；更衣室的空調(diào)背景噪聲也低于GY/T5086—2012《廣播電視錄（播）音室、演播室聲學(xué)設(shè)計(jì)規(guī)范》中的錄音室的噪聲指標(biāo)要求[30?dB（A）]；大殿室內(nèi)空調(diào)背景噪聲平均值為38?dB（A），滿足GB/T50356—2005《劇場(chǎng)、電影院和多用途廳堂建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)規(guī)范》中會(huì)堂、報(bào)告廳和多用途禮堂的噪聲標(biāo)準(zhǔn)[NR-3540?dB（A）]的要求。大殿內(nèi)空調(diào)運(yùn)行背景噪聲均低于設(shè)計(jì)和國(guó)家有關(guān)規(guī)范要求（室外主干道無(wú)汽車通過(guò)情況下），空調(diào)噪聲控制水平與該建筑物的使用功能相匹配，完全滿足重大政治活動(dòng)時(shí)的使用