某國際職業技術學校禮堂空調氣流組織設計要點分析

李寧

（云南省設計院集團有限公司，云南昆明 650011）

禮堂、劇院等高大空間場所，空調系統氣流組織形式對其空調效果影響較大。在設計此類場所空調系統時應根據項目的建筑特點來充分考慮空調氣流組織。通常禮堂、劇院的舞臺和觀眾廳空調系統根據其功能和布局不同都是獨立設置[1-5]。通常舞臺根據其建筑特點有采用上送上回[4];頂送下側回[2];上送，下回，分層送風[3];側壁噴射送風[5]等形式。觀眾廳通常采用座椅下送風，上回風[4-5]。可由于條件有限觀眾廳采用上送下回也能取得不錯效果[3]。

1 項目概況

本項目為緬甸仰光某國際職業學院禮堂空調設計，該禮堂建筑規模3377.07 平方米。建筑高度為：23.65m。舞臺長度38 米，寬度11.1 米。觀眾廳長度31 米，寬度26米。高度為23 米。觀眾坐席數量為1198 人。根據相關資料夏季空調室外計算干球溫度33.8℃，夏季空調室外計算濕球溫度27.3℃，冬季空調室外計算干球溫度14.5℃。夏季室外大氣壓力100.9KPa，冬季室外大氣壓力101.2KPa，屬于夏熱冬暖地區。

2 空調氣流組織設計

由于仰光為夏熱冬暖地區，加之禮堂人員密集，燈光等熱負荷較大,空調考慮全年制冷。舞臺、觀眾廳根據其區域和功能設置特點不同分別設置空調系統?？照{系統均為直膨式全空氣空調系統?？照{內機設置于輔助區（K-L 軸）二層、三層區域。組合式空氣處理機組設混合初效段、表冷盤管段、風機送風段，采用立式機組?？照{室外機設于輔助區（K-L 軸）屋面。舞臺區空調系統：總冷負荷107kw。觀眾廳空調系統：總冷負荷260kw。空調室內計算參數表詳見表1。

表1 空調室內計算參數表

觀眾廳采用全空氣系統，由于建筑條件限制，未采用文獻中大多采用的座椅下送風、上部回風的氣流組織形式。而是采用了上部旋流風口送風，兩側上部回風氣流組織形式。采用該種氣流組織形式同樣可以滿足高大空間的氣流組織需求。

旋流風口工作原理是將空氣以螺旋狀送出，有高誘導比，使送風與周圍室內空氣迅速混合。它的誘導比是常規散流器10～20 倍。送風衰減速度快，送風流型可調，適應各種不同送風射程要求。由于其工作原理，廣泛用于體育館、禮堂、劇院等高大空間場合[6]。能夠取得不錯的氣流組織效果。本工程選用可調葉片旋流風口。該風口由固定葉片，可調葉片和散流圈組成。葉片的送風溫差范圍可以滿足-10℃～15℃，其適應范圍廣。可根據送風溫差調整出風角度。按照10K121 圖集《風口選用與安裝》中旋流風口的選型。需要確定風口的風量。如果是還需要制熱，還需要考慮射程及送風溫差，才能夠準確的選型。

本工程通過計算得到每個旋流風口送風量為2500m3/h。根據風量選型表選擇規格為φ630 直徑的旋流風口。噪聲值在34dB(A)，滿足噪聲上限值要求。為節能，過渡季節可調新風比，排風量與新風量匹配。最大新風量按≮70%設計。觀眾廳空調、排煙等風管布置圖詳見圖1～3 所示。排煙風機放置于輔助區（K-L 軸）機房內，排風風機放置于屋面，排煙風機與排風風機共用風管。平時排風風機開啟，消防時切換排煙風機。觀眾廳空調內機設置于輔助區（K-L 軸）空調機房內?？照{送、排風管穿過輔助區屋面，沿禮堂外墻面接至禮堂頂部，進入禮堂上部區域。空調送風管支管設置旋流風口布置在觀眾廳人員集中頂部進行送風?；仫L管布置在兩側頂部進行回風。由于旋流風口適應不同射程，可以滿足高度較高建筑，氣流可以有效送至下部區域滿足人員舒適度的要求。由于全年考慮制冷，熱空氣密度比冷空氣輕?；仫L管布置在頂部回風也能滿足氣流組織回風的要求。由于建筑條件所限，未能采用座椅下部送風，上回風的布置方式。不過采用旋流風口上部送風，上部兩側回風。通過氣流組織分析同樣可以滿足空調制冷效果。和達到節約能耗的目的。

圖1 觀眾廳頂部風管布置示意圖

對于位于二層座位下的一層觀眾，由于被二層座位遮擋，旋流風口送的冷風不能有效送至該區域，所以上部風管穿過電視轉播室和放映室，最后風管接至二排座位下方，通過散流器將冷風送至該部分區域。風管具體走向，詳見圖2，3 所示。此部分的回風也是考慮通過頂面的回風管進行回風，因為熱空氣密度小，污濁空氣和熱空氣會上浮至頂部，由設置在兩側的風管回風。這部分的氣流組織也能很好地滿足空調效果和節能的要求。

圖2 觀眾廳一層通風管布置示意圖

圖3 觀眾廳空調送風管剖面示意圖

觀眾廳的通風設備主要放置于輔助區（K-L 軸）第三層的機房內。中間布置為排煙機房設置四臺排煙風機，總排煙量為260000m3/h。排煙量是根據《建筑防煙排煙系統技術標準》GB 51251-20174.6.3.2 條經查表和計算取最大值確定。排煙風管和排風風管共用，排風風機設置于屋面。排煙風管和排風風管支管均設置止回閥，防止共用風管時引起的氣流互竄。排風風機風量滿足過度季節不小于新風量的70%設置。通風、空調風管在穿越通風、空氣調節機房的房間隔墻和樓板處和重要或火災危險性大的場所的房間隔墻和樓板處設置70℃防火閥。補風機設置于放置于輔助區（K-L 軸）第二層的兩側機房內。補風量不小于排煙量50%來設置。觀眾廳空調機房設置在輔助區第三層兩側，舞臺的空調機房設置于輔助區第二層。各設備機房具體布置詳見圖4，圖5。

圖4 輔助區三層機房平面示意圖

舞臺同樣采用一次回風全空氣系統，過渡季節可調新風比，排風量與新風量匹配。采用噴口中部側送風、下部回風的氣流組織形式。舞臺風管布置圖詳圖5，圖6 所示。

圖5 為禮堂1 層舞臺區回風管布置圖，回風管從二層輔助區（K-L軸）空調房間下穿至一層輔助區走道側墻回風。采用雙層百葉風口齊梁底布置回風口。

圖5 禮堂1 層舞臺區回風管布置圖

圖6 為禮堂兩層舞臺區送風管布置圖，送風管從二層輔助區（K-L軸）空調機房接至舞臺中部位置采用射程較遠的球形噴口進行送風。球形噴口主要是用于空調送風口與人員活動范圍有較大距離的環境中，由于舞臺有400m2,面積較大。如果從舞臺頂部采用旋流風口送風，距離較遠而且舞臺上方又有馬道，和各種設備，對送風效果有所影響。所以從輔助區8.1 米梁底進行側送。球形噴口由于采用最佳動力學噴口設計，可以有效地控制噪聲，外形結構美觀，比較適合運用于禮堂、音樂廳等場所。舞臺每個球形噴口送風量在250L/S。

圖6 禮堂2 層舞臺區送風管布置圖

通過廠家選型樣本，按照實際送風距離為10m 的，噪聲值在27dB(A)。選型能夠滿足空調制冷效果要求，同時也滿足了噪聲要求。

整個氣流組織結合了舞臺使用特點，保證了舞臺的空調效果。噴口中部側向送風，正好讓人員活動區處于射流回流區，滿足《實用供熱空調設計手冊》的要求?？梢匀〉酶玫闹评湫Ч帜苓_到節能的目的。

3 設計要點分析

本設計結合禮堂的建筑特點和以往此類項目設計經驗，進行了空調系統的氣流組織方案研究與設計。禮堂空調設計的要點和難點在于高大空間，且各專業管線、設備錯綜復雜。要在復雜的大空間內，做好氣流組織較為困難。需要進行各種方案對比，和各專業的配合，才能夠設計出兼顧使用功能，美觀，又能保證空調的使用效果的方案。之前禮堂或劇院的舞臺采用噴口、旋流風口進行氣流組織[3,6]，都取得了不錯的空調效果。本項目在充分吸取了之前項目經驗的同時，結合本項目自身特點，從輔助區二層梁底采用球形噴口進行送風，到達舞臺人員停留區的距離在10m 左右。空調冷風能夠有效到達，且不受其他設備管線影響。滿足空調制冷效果。

觀眾廳氣流組織，采用座椅送風，上回風通常可以取得較好效果[4-5]。座椅送風能夠快速把觀眾區產生的熱量帶走，熱空氣密度低，污濁空氣和熱空氣會上升。上部又布置排風管回風管能夠有效地把熱空氣和污濁空氣帶走，是禮堂、劇場等人員密集大空間氣流組織的首選方案。可本項目觀眾廳由于建筑條件限值，座位下區域不能設置空腔來放置送風管。設計采用了旋流風口下送，回風管兩側上部回風的氣流組織形式。由于觀眾廳處于內區，人員眾多，再加上仰光屬于夏熱冬暖地區，整個觀眾廳全年需要制冷。利用旋流風口的高射程，空調冷風，可以有效地到達觀眾廳觀眾停留區。在帶走觀眾區負荷后，隨污濁空氣上升后，由兩側的回風管，及靠近舞臺的排風管排出。整個氣流組織合理有效，在保證空調效果的同時還能夠節約能源。二層座位下的觀眾區由于被遮擋，旋流風口不能有效地把冷風送至該處位置，故需要根據現場建筑條件將風管下穿至二層座位下進行送風。由于空間高度不高，可以采用散流器來進行送風，可以滿足此部位位置座位區空調效果的需求。

4 結論

禮堂和劇院這類高大空間空調設計的要點、難點在于根據建筑設計條件、在配合好各專業前提下做好空調氣流組織設計。本項目禮堂空調設計就是在充分考慮本建筑設計特點下、同時滿足使用功能和美觀的前提下，充分考慮空調氣流組織的特點，最終設計出保證空調效果，達到空調高效運行和節能效果的方案。本項目氣流組織設計可供暖通設計師在設計此類高大空間建筑空調時參考與借鑒。