中小學(xué)校報(bào)告廳空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

彭亞美 （深圳市建筑設(shè)計(jì)研究總院有限公司合肥分院，安徽 合肥 230088）

0 前言

中小學(xué)校的報(bào)告廳是舉辦年級大會、學(xué)術(shù)交流、講座、演講及小型簡易表演等公共活動(dòng)的場所。近年來，隨著學(xué)校規(guī)模的擴(kuò)大和教育設(shè)施的不斷完善，報(bào)告廳的功能不斷被強(qiáng)化，不僅要滿足傳統(tǒng)的會議、報(bào)告的功能，還要滿足學(xué)校多媒體教學(xué)、視頻會議、頒獎(jiǎng)儀式等綜合性功能[1]，是每個(gè)中小學(xué)校不可缺少的配套用房。報(bào)告廳的空調(diào)系統(tǒng)創(chuàng)造舒適的環(huán)境和良好的室內(nèi)空氣品質(zhì)，為各類活動(dòng)的順利開展提供保障，其重要性不言而喻。

1 中小學(xué)報(bào)告廳空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重難點(diǎn)

中小學(xué)校的報(bào)告廳根據(jù)建設(shè)者的需求和學(xué)校的規(guī)模不同，設(shè)置的形式也繁簡不一。

有些建筑面積緊張的學(xué)校，無法設(shè)置單獨(dú)的報(bào)告廳時(shí)，一般將其與室內(nèi)籃球場結(jié)合設(shè)置。這類報(bào)告廳平時(shí)為籃球場，通過搭建移動(dòng)的舞臺和座椅轉(zhuǎn)換為報(bào)告廳，層高一般9m以上，跨度一般約24～28m，周邊看臺區(qū)域通常設(shè)置夾層，下層為球場休息區(qū)，上層設(shè)置設(shè)備間、儲藏室等輔助用房。其空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重難點(diǎn)在于：需要滿足籃球場和辦公廳兩種使用狀態(tài)下對室內(nèi)空氣溫、濕度的不同要求；高度較高，如氣流組織設(shè)計(jì)不佳，冬季送風(fēng)熱氣流可能因上浮而無法到達(dá)地面，造成空調(diào)效果差；風(fēng)管的布置不得影響籃球場平時(shí)使用。

建筑面積充裕的學(xué)校一般會設(shè)置單獨(dú)的報(bào)告廳，這類型報(bào)告廳類似于小型的影劇院，但功能較為單一，一般有舞臺區(qū)、觀眾區(qū)及控制室組成，層高一般為5～7m，跨度一般為18～24m。其空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重難點(diǎn)在于：噪音控制較為嚴(yán)格；對舒適度要求較高；空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)需結(jié)合精裝修的造型布置；觀眾區(qū)為階梯座椅，房間凈高前后變化較大，宜根據(jù)不同的凈高選擇適宜的風(fēng)口形式。

2 中小學(xué)報(bào)告廳的空調(diào)系統(tǒng)方案

中小學(xué)校一般不設(shè)置集中空調(diào)冷熱源，教學(xué)樓、實(shí)驗(yàn)室、辦公室等教輔用房均采用分體空調(diào)，但報(bào)告廳因?yàn)榭臻g高進(jìn)深大，普通的分體空調(diào)難以滿足其舒適度要求，一般采用獨(dú)立的小型中央空調(diào)系統(tǒng)。適用中小學(xué)報(bào)告廳的空調(diào)系統(tǒng)形式有模塊化風(fēng)冷熱泵系統(tǒng)、多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)、屋頂式空調(diào)系統(tǒng)。

2.1 模塊化風(fēng)冷熱泵系統(tǒng)

模塊化風(fēng)冷熱泵系統(tǒng)由模塊化風(fēng)冷熱泵主機(jī)、輸配系統(tǒng)及末端組成。模塊化風(fēng)冷熱泵主機(jī)是以空氣為冷（熱）源，以水為供冷（熱）介質(zhì)，集制冷、制熱功能于一體的設(shè)備，機(jī)組無需設(shè)置專用機(jī)房，但需放置于室外通風(fēng)散熱處。輸配系統(tǒng)主要為水泵和定壓補(bǔ)水設(shè)備，可與模塊化風(fēng)冷熱泵主機(jī)集成在一起。末端可以是風(fēng)機(jī)盤管或空氣處理機(jī)組。該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于主機(jī)與末端設(shè)備之間沒有高差和距離限制，主機(jī)的擺放位置更加靈活；末端為水系統(tǒng)，換熱溫差小、風(fēng)量大，室內(nèi)舒適度更高；末端形式多樣，能滿足不同形式、不同高度報(bào)告廳的要求；末端可采用全空氣系統(tǒng)時(shí)，機(jī)組在專用機(jī)房內(nèi)，便于設(shè)置消聲減震措施，噪音對報(bào)告廳的干擾較小。該系統(tǒng)的缺點(diǎn)在于水系統(tǒng)施工較為復(fù)雜；主機(jī)和末端設(shè)備需要分別開啟，使用較為不便；水系統(tǒng)惰性較大、升溫較慢，報(bào)告廳使用時(shí)需要提前較長時(shí)間開啟空調(diào)系統(tǒng)。該系統(tǒng)適用于報(bào)告廳附近無合適的位置放置室外機(jī)、高度很高、施工及專業(yè)管理能力較強(qiáng)的項(xiàng)目。

2.2 多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)

多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)由室外機(jī)和室內(nèi)機(jī)組，類似于分體空調(diào)，但一臺室外機(jī)可以連接一組室內(nèi)機(jī)。室外機(jī)和室內(nèi)機(jī)直接通過冷媒管道連接，以制冷劑為輸送介質(zhì)，通過控制壓縮機(jī)的制冷劑循環(huán)量和進(jìn)入各個(gè)室內(nèi)機(jī)的制冷劑流量，適時(shí)地滿足室內(nèi)冷熱負(fù)荷要求。室外機(jī)也需要放置于通風(fēng)散熱處，與室內(nèi)機(jī)之間的管長不宜超過70m，高差不宜大于40m[2]。室內(nèi)機(jī)的形式有落地式、壁掛式、風(fēng)管式、嵌入式等多種樣式。該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于系統(tǒng)簡單，安裝方便；自動(dòng)控制靈活，末端可以方便地進(jìn)行溫度控制和風(fēng)速調(diào)節(jié)；冷媒管管徑小，對建筑層高影響小。該系統(tǒng)的缺點(diǎn)在于末端為氟系統(tǒng)，大溫差換熱，舒適性交差；室外機(jī)和室內(nèi)機(jī)之間的管長和距離有限，室外機(jī)的擺放位置較為受限；室內(nèi)機(jī)分散設(shè)置在報(bào)告廳吊頂內(nèi)，層高較高時(shí)檢修不便；用于高大的報(bào)告廳時(shí)舒適性較差；室內(nèi)機(jī)較多且直接設(shè)置在報(bào)告廳內(nèi)，噪音較大。該系統(tǒng)適用于報(bào)告廳附近有合適的位置放置室外機(jī)、層高較低或施工及專業(yè)管理能力不強(qiáng)的項(xiàng)目。

2.3 屋頂式空調(diào)系統(tǒng)

屋頂式空調(diào)系統(tǒng)的原理與多聯(lián)機(jī)相同，區(qū)別在于其將室外機(jī)、輸配系統(tǒng)及室內(nèi)機(jī)部分或全部集成在一起，因機(jī)組多安裝于屋頂，故稱屋頂式空調(diào)機(jī)組，是一種自帶冷熱源及空氣處理系統(tǒng)的設(shè)備。屋頂式空調(diào)機(jī)組有整體式和分體式兩種形式。整體式是將空氣處理設(shè)備、壓縮機(jī)、冷凝器等相關(guān)部件全部集中在一起，僅通過送、回風(fēng)管將處理過的空氣送至報(bào)告廳內(nèi)。該機(jī)組必須放置在室外或屋頂通風(fēng)散熱處。分體式是將空氣處理設(shè)備和壓縮機(jī)集成在一起組成室內(nèi)機(jī)，通過冷媒管與冷凝器連接，冷凝器必須放置在室外通風(fēng)散熱處，與室內(nèi)機(jī)之間的高差不宜超過15m，管長不宜超過30m。該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于系統(tǒng)簡單、安裝方便；室內(nèi)為全空氣系統(tǒng)，能夠適應(yīng)各種高度及跨度報(bào)告廳的送風(fēng)要求，舒適度較高；機(jī)組一般標(biāo)配控制面板，能夠?qū)崿F(xiàn)溫度及風(fēng)速的顯示及控制，使用更加方便；整體式屋頂機(jī)一般放置于室外，分體式屋頂機(jī)一般會設(shè)置專用機(jī)房，噪音對報(bào)告廳影響較小。該系統(tǒng)的缺點(diǎn)在于機(jī)組需就近放置在報(bào)告廳附近，位置較為受限；能效比較低。該系統(tǒng)適用于層高較高或施工及專業(yè)管理能力較弱的項(xiàng)目。

3 中小學(xué)報(bào)告廳氣流組織形式

氣流組織是室內(nèi)的氣流流形以及溫度、濕度、CO2濃度等物理量的分布情況。空氣衛(wèi)生情況、溫度、濕度對主講人及聽眾的影響很大，污濁的空氣使人容易疲勞、困倦，溫度太高使人煩躁。報(bào)告廳內(nèi)人員密度大，熱濕負(fù)荷及污染物散發(fā)量也大。設(shè)計(jì)合理的氣流組織，不僅可以使報(bào)告廳內(nèi)的空氣溫度、濕度及分布滿足人員需要，還可以降低空調(diào)系統(tǒng)的能耗。適用于學(xué)校報(bào)告廳的空調(diào)系統(tǒng)主要有以下幾種形式。

3.1 中間側(cè)送下回、分層空調(diào)

與籃球場合用的報(bào)告廳，常采用這種氣流組織形式。這類報(bào)告廳的高度高，垂直方向上溫度梯度大。建筑外墻面積與地面積之比大，而且為了滿足平時(shí)作為籃球場的采光要求，常布置大量外窗及采光天窗，冷熱負(fù)荷大，如采用全室空調(diào)勢必造成空調(diào)能耗高，宜采用分層空調(diào)的形式。分層空調(diào)是指僅對下部空間進(jìn)行空氣調(diào)節(jié)，而對上部較大非空調(diào)區(qū)進(jìn)行通風(fēng)排熱的空氣調(diào)節(jié)方式。典型的報(bào)告廳分層空調(diào)氣流組織示意如圖1，在報(bào)告廳中間部位設(shè)置噴口，送風(fēng)氣流以一定的角度或水平送出，多股相互搭接，隔斷了空調(diào)區(qū)和非空調(diào)區(qū)，同時(shí)在頂部設(shè)置排風(fēng)，及時(shí)帶走上部熱量，避免了熱量從空調(diào)區(qū)向非空調(diào)區(qū)轉(zhuǎn)移，回風(fēng)口設(shè)置在送風(fēng)口的同側(cè)下部，使得人員活動(dòng)區(qū)處于回流區(qū)。當(dāng)報(bào)告廳的跨度超過18m時(shí)，也可采用雙側(cè)送風(fēng)的形式[3]。當(dāng)報(bào)告廳作為籃球場使用時(shí)，一般僅開啟上部通風(fēng)。作為辦公廳使用時(shí)，則開啟空調(diào)系統(tǒng)。這種氣流組織的優(yōu)點(diǎn)在于送風(fēng)口構(gòu)造簡單，氣流混合過程長，送風(fēng)速度可控，與上送下回的形式相比初投資及運(yùn)行費(fèi)用均降低[4]。缺點(diǎn)在于送風(fēng)溫差大、射流長，可能造成冷風(fēng)下降或熱風(fēng)上浮現(xiàn)象。

圖1 中間側(cè)送下回、分層空調(diào)氣流組織示意圖

圖2 上送下回氣流組織示意圖

3.2 上送下回

單獨(dú)設(shè)置的報(bào)告廳，高度較高且采用全空氣系統(tǒng)時(shí)常采用這種形式。即送風(fēng)口設(shè)置在頂部，均勻布置，回風(fēng)口設(shè)置房間下部。典型的上送下回氣流組織示意圖如圖2。送風(fēng)口一般結(jié)合裝飾設(shè)置，形式需根據(jù)報(bào)告廳的凈高確定，凈高小于4m時(shí)宜采用散流器，凈高為4～6m時(shí)宜采用雙層百葉，凈高大于6m時(shí)宜采用旋流風(fēng)口。回風(fēng)口一般采用單層百葉，設(shè)在側(cè)墻或后墻下部，也可結(jié)合裝飾設(shè)置在舞臺側(cè)部，利用舞臺下部空腔回風(fēng)。這種氣流組織的優(yōu)點(diǎn)在于氣流能夠快速到達(dá)活動(dòng)區(qū)，房間水平及垂直方向上氣流分布均勻，衛(wèi)生條件較好，風(fēng)管容易隱藏。缺點(diǎn)在于空調(diào)負(fù)荷大，能耗大，空調(diào)造價(jià)及運(yùn)行費(fèi)用較高。

3.3 上（側(cè)）送上回

單獨(dú)設(shè)置的報(bào)告廳，高度不高且末端為風(fēng)機(jī)盤管或多聯(lián)機(jī)室內(nèi)機(jī)時(shí)常采用這種形式。典型的上送下回氣流組織示意圖如圖3。送回風(fēng)口均設(shè)置在頂部，墻面上無需預(yù)留回風(fēng)口，布置簡單。這種送風(fēng)方式冬季送熱風(fēng)時(shí)氣流不宜到達(dá)人員活動(dòng)區(qū)，一般僅在空間高度較小的報(bào)告廳中采用。如報(bào)告廳高度有限，頂部滿布風(fēng)管均勻送風(fēng)對高度影響較大時(shí)，也可在報(bào)告廳兩側(cè)布置百葉或噴口側(cè)送風(fēng)，上部回風(fēng)，如圖4。

圖3 上送上回氣流組織示意圖

圖4 側(cè)送上回氣流組織示意圖

4 結(jié)語

結(jié)合中小學(xué)校的建設(shè)形式、負(fù)荷特點(diǎn)和通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的重難點(diǎn)得出如下結(jié)論：

①施工及管理能力較弱的中小學(xué)校報(bào)告廳不建議采用風(fēng)冷熱泵系統(tǒng)，因附近沒有合適的位置放置多聯(lián)機(jī)室外機(jī)或屋頂機(jī)，不得不采用時(shí)建議將水泵及定壓補(bǔ)水裝置等附屬設(shè)備與風(fēng)冷熱泵主機(jī)集成在一起，降低施工和管理難度；

②籃球場兼做報(bào)告廳時(shí)，宜采用分層空調(diào)，末端設(shè)置為全空氣系統(tǒng)，在報(bào)告廳中部設(shè)置噴口側(cè)送下回，頂部排風(fēng)；

③層高較高的中小學(xué)報(bào)告廳宜采用全空氣系統(tǒng)上送下回，可采用模塊化風(fēng)冷熱泵+組合式空氣處理機(jī)組或屋頂式空氣處理機(jī)組，當(dāng)條件限制必須采用多聯(lián)機(jī)時(shí)，可采用高靜壓風(fēng)管式室內(nèi)機(jī)+旋流風(fēng)口上送上回的方式；

④層高不高的中小學(xué)報(bào)告廳可采用多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)，宜選擇噪音小的中低靜壓型室內(nèi)機(jī)。