1 项目概况
民生现代美术馆是基于1个20世纪80年代的工业建筑改造而成。该建筑的前身是北京798地区的松下显像管厂。改建后的美术馆总建筑面积32 898 ㎡，其中地下部分1 091 ㎡，地上部分31 807 ㎡，地下1层，地上2层（局部3层），是目前国内规模最大的民营美术馆。改造后的美术馆见图1。
图1 民生现代美术馆
该建筑主要功能为艺术展览、商业和办公（见图2）。其中入口中庭为结构改建部分，内设大楼梯可直达3层，形成一个局部3层通高区域，高度为17.5 m，如图3所示（图3为图2中红色框线对应的剖面图）。其余区域均为6.6 m单层厂房，未改动原建筑结构。
图
2 首层功能分区图
图
3 主展厅及入口中庭剖面图
2 空调通风系统设计
2.1 设计参数与冷热源
冷热源由园区集中能源站统一提供。空调冷水供回水设计温度为7 ℃/14 ℃，热水供回水设计温度为60 ℃/45 ℃。设计总冷负荷为4 506 kW，热负荷为4 020 kW，室内设计参数详见表1。
表
1 主要功能房间室内设计参数
2.2 空调系统
空调水系统为两管制。方案设计阶段，考虑到美术作品的特殊性，进行了普通展厅空气处理方式多种方案的比选，但基于如下原因仍选用了传统的全空气一次回风不带再热方式。
1）从使用上考虑：除书法展品外，其余艺术品对温湿度环境的要求并不十分严格，实测效果也证明，内扰（主要是参观人数）不发生剧烈变化时，一次回风不带再热方式可以满足室温±2 ℃、相对湿度±10％以内的控制要求。
2）从经济上考虑：园区能源站目前不能同时供给冷热水，改造成本较高；展厅空调自带电加热使用成本太高，不经济。
书法馆、藏品库等温湿度控制精度要求严格的区域设独立的恒温恒湿空调。门厅、多功能厅、展厅等大空间采用全空气空调系统。办公室等小房间采用风机盘管加新风空调系统。
2.3 通风与排烟系统
门厅（中庭）顶部设有电动窗，用于火灾发生时自然排烟和平时自然通风。其余部位均采用机械通风排烟系统。
3 空调系统的运行、调节和测试
3.1 室内环境参数的测试与分析
国内的标准和相关文献推荐的美术馆展厅设计参数通常为室内温度25～27 ℃，相对湿度45％～60％。国外文献推荐的温度在23～26 ℃之间，相对湿度50％左右。
从表2中现场实测的情况看，首层和2层展厅室内温度偏低，局部3层展厅（与中庭连通）室内温度偏高，除3层展厅外，其余展厅全天室内环境参数变化很小。笔者同时调研了现场观众和工作人员对室内环境的满意度，见表2。可以看出，观众对于较低的室内温度满意度很高，而工作人员则普遍反映1，2层展厅内偏冷；对于3层展厅较高的室内温度，观众和工作人员的感受也不同，这与人员在该环境下的暴露时间和活动量有关，当然另一个重要的因素是观众都是从首层展厅向上观展，3.5 ℃的温度变化显得太大，这也是观众在3层展厅内满意度降低的重要因素。
表
2 实测室内环境参数及满意度调研
注：测试时间为
2015年9月7日14：00—16：00，室外温度31 ℃。
之所以出现观众和工作人员的热感觉差异，可以通过简单的理论分析来说明。影响人体热感觉的参数除温度和相对湿度外，还有风速、辐射温度、衣着、活动强度和暴露时间。表3给出了基于上述影响因素的热感觉（
PMV
）计算值，其中观众的
PMV
可采用式（1）计算，工作人员的
PMV
可采用式（2）计算。
表
3 观众与工作人员的热感觉差异
PMV
＝0.136
t
＋1.71
p
－10.88（1）
PMV
＝0.14
t
＋1.65
p
－11.339 （2）
式（1），（2）中
t
为室内温度；
p
为空气中的水蒸气分压力（公式中
t
为华氏温度，
p
的单位为磅/平方英寸）。
需要指出的是：1）上述公式仅适用于静坐（1 met），观众的活动强度较大，因此可认为式（1）计算值略偏小；2）计算基于如下条件：活动区风速
v
≤0.2 m/s，室内没有明显的冷热辐射；3）一般认为
PMV
值在－0.5～0.5之间为舒适区。
从表3不难看出，23 ℃/55％的室内环境参数，对于工作人员已经超出了－0.5的
PMV
值舒适度下限，对观众勉强满足
PMV
下限值。26.5 ℃/55％的室内环境参数，对于工作人员比较适宜，而对观众则接近了
PMV
上限值。这里需要指出的是，
PMV
计算值与观众的满意度调研表也不能完全吻合，从调研的情况看，年轻观众更喜欢偏低的室内温度。
综上所述，从该项目现场实测的情况看，23 ℃的室内温度宜适当提高，展厅内的温度最好控制在24～26 ℃之间，控制各展厅之间的温度变化小于2 ℃比较合理。以上分析有2个方面的提示：一方面，设计该类建筑时，应关注观众和工作人员对房间温度要求的差异，展厅夏季室内设计温度可以取得低一些，工作人员的办公用房则可以提高一些，不必拘泥于统一的温度限制；另一方面，导致目前展厅内温度偏低的客观原因是设计与实际负荷差异较大且末端选型偏大。必须辩证地理解上述2个方面，才能设计得更加准确，运行得更加合理。
3.2 空调设计与实测工况的对比
为分析首层展厅温度偏低的问题，进一步测试了该展厅的空调机组运行参数，并对设计和实测参数进行了对比分析。
图4给出了夏季设计工况下的分项冷负荷，从图中可以看出由于展厅没有设计外窗，围护结构冷负荷很小，展厅的得热主要来自照明、设备和人员。对设计和实测参数进行了对比，如表4所示，有如下结论：1）该类展厅内的观展人数一般都很少，最高峰时也与设计工况相差甚远，设计工况与实际情况明显偏离；2）内扰（灯光和设备）得热量和设计参数很接近，该类展厅除常规照明外，展厅内还有大量的多媒体展示的艺术品，设计时应充分考虑，在设计阶段就要对布展的类型有所了解；3）空调机组的选型偏大，实际选型风量约为20 000
m
3
/h
，风机实际运行频率35～40 Hz。
图
4 夏季设计工况下的分项逐时冷负荷
表
4 首层主展厅设计与实测参数对比
实际和设计空气处理过程如图5所示。与设计空气处理过程相比，由于室内散湿量小，实际空气处理热湿比明显大于设计值；由于设计选型偏大，且室内温度设定值偏低，机器露点温度也明显低于设计值。经过测试，建议运行人员可以通过减少10％的送风量，或减小盘管水量将机器露点温度提高1～2 ℃ 2种方式使室内温度提高至24 ℃以上。
注：
1）图中实线过程线为设计工况，虚线过程线为实测工况，阴影区为ASHRAE舒适区；2）实测工况中的数值均用手持式温湿度仪获取；3）由于未测试实际新风量，图中用虚线表示该空气处理过程。
图
5 设计工况与实测工况的对比
3.3 全年运行调节
3.3.1 过渡季复合通风模式
该模式在过渡季且空气质量为轻度污染以下时（空气污染指数
API
≤150）采用，为全年推荐的运行模式。在该模式下，关闭门厅的机械通风系统，开启其顶部的自动通风（排烟）窗，在热压的驱动下，空气由建筑底部的门窗进入室内，由顶部排出。由于展厅外墙上无法设置可开启窗，因此展厅内的全空气系统必须开启，切换至全新风运行模式，新风送入门厅后，一部分由其顶部通风窗排出，另一部分则由展厅的机械排风系统排出。
保证充足的新风量在该类建筑使用过程中非常关键。该类建筑中装潢材料甚至展品或多或少会散发污染物，尽管遇到一些新风取风口设置的困难，该建筑内展厅的空调机组均保证可以实现100％全新风运行，在整个5月的系统调试过程中，空调系统均保证24 h全新风运行，极大地改善了室内空气品质，保证了开馆后室内空气品质的顺利达标。另一方面，过渡季全新风运行可以减少大量的制冷能耗。在整个5月的系统调试过程中，除3层展厅外，其余展厅均在无需供冷的条件下，可以基本实现室内温度27 ℃以下的要求。
3.3.2 空调模式
空调模式下，采用最小新风比运行，室外新风与室内回风混合后，经制冷或者加热送入室内。门厅顶部通风窗关闭，开启机械排风系统。
