作者: 德鲁·罗伯 | 2016-03-28 15:34

学习！设施管理人对室内“湿度”控制的艺术

如果一栋建筑的所有房间都有着相同的采暖、制冷需求，那么HVAC(暖通空调系统)是非常容易设计的。在卡尔文大学(Calvin College，位于美国密歇根州大急流城)对其校园内部艺术中心进行整修时，不但要使其设计方案适应一个独立的控制间，还需要和一个拥有1,200个座位的多用途礼堂相匹配。此外，整个系统还需要实现“分离管理”——对两个区域、房间之间的连接带进行有效分离，即一边存在HVAC覆盖，相邻的房间、区域则完全处于HVAC“离线”。

GMB建筑及工程师公司(专为各类企业、商业公司进行建筑设施的设计和规划)的首席二次机械设计工程师吉姆·梅利诺说：“在潮湿区域和干燥区域之间不可避免地存在连接点，例如可以开关供人员通行的门等组件。如何预计并控制湿度损失，是我们遇到的最大的挑战之一”。通过使用高压喷雾加湿系统，工程、管理人员成功地实现了精确调节全校区所有的空气处理器的湿度水平。

提升艺术体验

卡尔文大学艺术中心面积为72,000平方英尺(约合6,689平方米)，于1966年正式竣工并投入使用，至今已于其内部礼堂举办了达20,000多场音乐会、独奏会、演讲以及其他大型活动。这座曾经“辉煌”的建筑正逐渐老去，它需要面对的，绝不仅仅是简单、小型的整修。

“对于这样一座建筑来说，彻头彻尾的大修和改造虽然姗姗来迟，但势在必行”，卡尔文大学的行政、财务副校长亨利·德弗里斯(Henry DeVries)于2009年艺术中心关闭进行维护、翻新时说，“我们要做的有很多——采暖系统、管道系统、空调系统和IT管理系统等等——所有这些都亟待维护和升级。”

首先，建筑的整修应符合最新的规程和管理条例，旧有的石棉绝热层应被拆除。另外，由于该建筑在《美国残疾人法案》颁布生效前建造，整修的内容还应包括无障碍设施的修建和完善。艺术中心还应具有符合美学标准的外观和内部结构，以通过其建筑本身和内部举办的视觉、音乐戏剧作品等对学生起到有效的培训、教育目的。正如艺术中心的展览负责人乔尔·兹瓦特说的那样：“我们对艺术中心建筑做的整修需在一定程度上提升其使用人从中获得的艺术、美学体验。”

整体价值约为1,500万美元的艺术中心整修、升级计划由来自GMB公司的建筑家罗博·丹佛·拜斯登(Rob Den Besten)监督执行，富有戏剧性的是，这位建筑师恰好是1996年于该学校毕业的学生。原有的礼堂被全部整修，座椅、照明灯和木质板材被完全拆除。除此之外，部分外墙也被拆毁，用于建造额外的40,000平方英尺(约合3,716平方米)可用面积——在维持艺术中心艺术焦点不变的情况下，整个建筑朝三个方向进行延伸拓建。

在艺术中心的西北角，还增建了一座占地3,800平方英尺(约合353平方米)的美术展展厅。该展厅被分为一大一小两个区域：面积较小的展区用以轮流展示卡尔文大学拥有的1,500多件永久艺术收藏品;面积较大的展区拥有垂直高度为33英尺(约合10米)的采光井，用于进行临时展览使用。而在西南角，原有的大厅也得到了扩建，并增设了有240个座位的唱诗厅。在原来的艺术中心布局中，唱诗、朗诵活动使用的一直是有着1,000多个座位的主礼堂，而新礼堂则为特定的表演和活动提供了更为紧凑、紧密的坐席排列方式。

在艺术中心的东侧，还增建了供音乐、英语系师生使用的练习套间、教室，教师办公室和一个学生休息室。

干、湿度适宜

为这样一座建筑设计HVAC系统是极具挑战性的。在卡尔文大学校区有三座供暖及冷却两用设施，为包括艺术中心在内的所有校区内建筑提供制热制冷服务，而这些设施并不需要、亦不能够进行设施升级以配合此次整修项目。而项目团队则必须将建筑的使用情况考虑在内——但是艺术中心建筑、设施的使用情况并不像其他建筑那样容易估计(例如教室，会在特定的时间节点内迎接稳定数量的使用人，但是艺术中心则很难具体估计出使用状况)。

“这座建筑对温度和湿度的要求是十分特殊的。”GMB工程师史蒂夫·舒尔茨(Steve Schultz)说。的确，艺术中心不但要在温度、湿度控制上满足声学建筑需要，更要在为其使用人营造适宜温度、湿度的环境下，确定这种环境不会对乐器、艺术品的保存产生负面影响。

卡尔文大学拥有许多外形美观、音质上乘的乐器——这些设备保护和存放对环境条件提出了很高的要求。例如，礼堂内摆设有一件由斯力克乐器公司于1966年制造的机械乐器。在礼堂区域开始进行整修之前，工程师及工人在该乐器的周围建造起一堵临时的密封围墙，并为其安装了独立的湿度控制系统——过于干燥的环境将导致乐器材料的收缩甚至断裂、破碎;而过于潮湿的环境则会导致材料膨胀以及霉菌的生长。

另外，制暖、制冷系统还应实现灵活调节以适应不同大小的房间和区域(小至小型办公室和练习间，大至主礼堂)，和不同区域的各自的使用模式(如教室、排练室、唱诗厅、展览厅和大厅)。理想的空气质量管理方案、系统虽可以有效地为相互独立的空间提供各自需要的环境，但不同区域之间的“互动”——人员流动及连接带(如门、窗等)毫无疑问将使制热、制冷方案更加复杂。

高效的解决方案

为了实现对该建筑内部环境的最佳控制状态，GMB公司为其特别设定了7个独立的空气处理器——其中最小的空气处理器功率为450 CFM(Cubic Feet per Minute，立方英尺/分钟，意为该空气处理器每分钟可以影响的空间大小)，用于建筑系统控制间的空气质量调节;最大的空气处理器功率则在100倍以上——46,200 CFM，用于艺术中心主礼堂的空气质量调节。所有的空气处理器都从建筑整体系统和大环境中获得制冷、制热资源，但是湿度的控制需要精密的本地控制，以维持内部舒适的空气环境——尤其在冬季。

“我们必须在一年的所有时间中对室内湿度进行不间断的控制——在冬季适当地增加室内湿度，夏季则降低湿度，”舒尔茨说，“建筑的制冷系统可以在夏季自然地降低室内湿度。而在冬季，我们会通过对空气处理器洒水、使其挥发的方式适当提高室内湿度。”

整修项目的总工程师梅利诺表示：“起初我们打算设定湿度系统，将室内的相对湿度控制在50%左右，但通过计算和评估，我们将最后的湿度值定为45%——在对既有建筑采取类似的整修措施时，我们会尽可能地在合理范围内降低室内湿度，以防止湿度以过快的速度从高湿度区域扩散到干燥区域。”

为了对建筑内部环境进行加湿，工程师选择了高压加湿控制系统，而非蒸汽发生器或其他加湿设备。“由于缺乏任何既有或天然的蒸汽源，我们只能新增电力或燃气蒸汽发生器，”梅利诺说，“高压喷雾系统是在现有基础上我们能够应用的最具能效的加湿设备。虽然设备本身较为昂贵，但是却能在整个服务周期降低运营和维护成本。”该系统利用高压泵，将水送入位于空气处理器中的多管、多喷头设备中，经过特殊设计的喷头以极大喷出速度将水喷至压紧销，使水流化成为成千上万的微小水滴，并快速蒸发形成湿空气，达成加湿目的。整体管道系统使用可变频驱动机，具有在不同负荷需求下调节湿度的功能。此外，内置的电磁阀还能够控制特定时间处于工作状态的喷嘴数量。

在这样一个系统中，所有的空气处理器都连接到同一个水管道，而不同空气处理器的内置水雾喷头都具有着不同的尺寸和设计构造，以满足各房间、区域不同的环境湿度要求。当建筑的主管理系统发出信号，需要提高礼堂、唱诗厅、展览厅或其他区域的环境湿度时，相应空气处理器中的喷头将以适当的功率运行，对辖内空间进行合理的加湿。

舒尔茨说：“每个空气处理单元都具有不同数量的水雾喷头，喷头的安置方式和设计亦不尽相同。这使得所有的空气处理单元都可以根据建筑内空气流通、湿度和温度情况做出最为适宜的调整。”

完美的扩建、整修项目

卡尔文大学的艺术中心于2009年春季末关闭进行扩建和整修，并与第二年的10月重新开放使用，并正式更名为星盟艺术中心。正如所有的新建建筑一样，这栋经过扩建、整修的既有建筑也需要经历一段时间的磨合期——固定资产部门的操作清单中甚至有多达1,000多种关于新设备、系统的大大小小的事务。

梅利诺表示，在这些事务中，多数都和特定区域的湿度补充有关，但是水雾喷洒系统完全可以满足更高的附加需求——“在大多数的空气处理单元中都预留了水雾喷头接口，故而可以通过增加喷头水量来满足更高、更持久的湿度要求。

总体看来，卡尔文大学艺术中心的整修是一个巨大成功——不仅为校园艺术社团提供了更宽敞、更符合美学标准的物理环境，整修项目本身更赢得了多种奖项：《美国校园&大学》杂志评出的杰出设计奖、《设计式学习》的2011年度杰出项目奖、以及校园设计铜奖。

梅利诺欣喜地说：“整体建筑焕然一新，主礼堂得到了完美的设计，唱诗厅美轮美奂，可以说，卡尔文大学艺术中心已然完美重生”。

(本文由IFMA国际设施管理协会授权发表，翻译/南天)

德鲁·罗伯(Drew Robb)是一名来自美国加州洛杉矶市的自由撰稿人，擅长写作工程和技术方面的文章，具有地质学和地理学学位。