基于不同活动水平空间分区的大学生活动中心空调节能设计研究

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作为综合型校园公共建筑的大学生活动中心,其内部包含着多种功能空间。在不同功能空间中,使用者有着不一样的活动状态和热舒适需求。目前在炎热的夏季,大学生活动中心通常采用统一的空调参数调控所有功能空间内的热环境,在此情况下不仅会使部分空间使用者处于不舒适状态,而且会使空调制冷耗能巨大,这种现象在具有漫长夏季的湿热地区尤为明显。若基于使用者的活动水平将有相似热环境需求的空间进行分类,基于分类进行分区热舒适调节时考虑空调节能,将可达到舒适高效的节能效果。因此,本文首先将有相似热环境需求的空间分类,并进行热调节分区,然后以空调耗能大的湿热夏季气候作为研究条件,来推荐各类活动水平空间节能型室温值与相应气流参数范围,最后根据不同活动空间提出节能设计策略,并结合具体案例进行节能性分析。为此,本文的主要研究内容如下:首先,对大学生活动中心常设的功能空间按活动特征来分类,可分为:安静坐姿型空间;动态坐姿型空间;轻微走动型空间;运动锻炼型空间。然后采用实测与模拟手段,获知案例现状各类空间的热环境状况,可知如按统一参数来调节,在最热月会使空调调控的温度差几乎都在6℃以上,空调制冷耗能较大。其次,分析各空间使用者活动状态下的人体代谢活动水平,按使用者的活动水平进行分类,可大致归纳具有相似热环境参数需求的功能空间,可实现相应的热调节空间分区:静坐型空间(1.0~1.3 met)、轻微活动型空间(1.4~2.9 met)、中等运动型空间(3.0~6.0 met)。然后,分析各类活动状态的人体代谢活动水平,基于不同活动水平将有相似热环境需求的活动空间进行分类,以形成相应的热调节分区。结合已有研究和实测调研的结果可知,在湿热气候区,静坐型空间推荐设置的室温值可为29℃,此时需补偿的气流流速为0.5~0.8 m/s;轻微活动型空间推荐设置的室温值可为29℃,需求的气流流速为0.8~1.2 m/s;中等运动型空间推荐设置的室温值可为30℃,为了运动人体能更加有效地散热,除了乒乓球室、桌球室等小型球类活动室不能组织大气流外,其余中等运动型空间可采用风扇来组织气流设计。最后,为了能验证大学生活动中心按不同活动水平空间分区热调节前后的节能效果,选取湿热地区典型案例进行节能设计,可知进行空间分区调节后,案例在夏季使用率为60%时,总节能率约为42%,约节省了64.2万度电,节省的电费约32.1万元。由此,在大学生活动中心里,按静坐型、轻微活动型、中等运动型来分类空间,对分类后的空间进行相应适宜的热舒适分区调节,再依据各类活动空间的舒适需求采用空调+风扇的方式进行调节设计,就可有力改善现状综合型大学生活动中心空调制冷能耗大的现象。
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