某國(guó)際職業(yè)技術(shù)學(xué)校禮堂空調(diào)氣流組織設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

李寧

（云南省設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，云南昆明 650011）

禮堂、劇院等高大空間場(chǎng)所，空調(diào)系統(tǒng)氣流組織形式對(duì)其空調(diào)效果影響較大。在設(shè)計(jì)此類(lèi)場(chǎng)所空調(diào)系統(tǒng)時(shí)應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目的建筑特點(diǎn)來(lái)充分考慮空調(diào)氣流組織。通常禮堂、劇院的舞臺(tái)和觀眾廳空調(diào)系統(tǒng)根據(jù)其功能和布局不同都是獨(dú)立設(shè)置[1-5]。通常舞臺(tái)根據(jù)其建筑特點(diǎn)有采用上送上回[4];頂送下側(cè)回[2];上送，下回，分層送風(fēng)[3];側(cè)壁噴射送風(fēng)[5]等形式。觀眾廳通常采用座椅下送風(fēng)，上回風(fēng)[4-5]?？捎捎跅l件有限觀眾廳采用上送下回也能取得不錯(cuò)效果[3]。

1 項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目為緬甸仰光某國(guó)際職業(yè)學(xué)院禮堂空調(diào)設(shè)計(jì)，該禮堂建筑規(guī)模3377.07 平方米。建筑高度為：23.65m。舞臺(tái)長(zhǎng)度38 米，寬度11.1 米。觀眾廳長(zhǎng)度31 米，寬度26米。高度為23 米。觀眾坐席數(shù)量為1198 人。根據(jù)相關(guān)資料夏季空調(diào)室外計(jì)算干球溫度33.8℃，夏季空調(diào)室外計(jì)算濕球溫度27.3℃，冬季空調(diào)室外計(jì)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(qū)。

2 空調(diào)氣流組織設(shè)計(jì)

由于仰光為夏熱冬暖地區(qū)，加之禮堂人員密集，燈光等熱負(fù)荷較大,空調(diào)考慮全年制冷。舞臺(tái)、觀眾廳根據(jù)其區(qū)域和功能設(shè)置特點(diǎn)不同分別設(shè)置空調(diào)系統(tǒng)?？照{(diào)系統(tǒng)均為直膨式全空氣空調(diào)系統(tǒng)。空調(diào)內(nèi)機(jī)設(shè)置于輔助區(qū)（K-L 軸）二層、三層區(qū)域。組合式空氣處理機(jī)組設(shè)混合初效段、表冷盤(pán)管段、風(fēng)機(jī)送風(fēng)段，采用立式機(jī)組。空調(diào)室外機(jī)設(shè)于輔助區(qū)（K-L 軸）屋面。舞臺(tái)區(qū)空調(diào)系統(tǒng)：總冷負(fù)荷107kw。觀眾廳空調(diào)系統(tǒng)：總冷負(fù)荷260kw。空調(diào)室內(nèi)計(jì)算參數(shù)表詳見(jiàn)表1。

表1 空調(diào)室內(nèi)計(jì)算參數(shù)表

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

旋流風(fēng)口工作原理是將空氣以螺旋狀送出，有高誘導(dǎo)比，使送風(fēng)與周?chē)覂?nèi)空氣迅速混合。它的誘導(dǎo)比是常規(guī)散流器10～20 倍。送風(fēng)衰減速度快，送風(fēng)流型可調(diào)，適應(yīng)各種不同送風(fēng)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(chǎng)合[6]。能夠取得不錯(cuò)的氣流組織效果。本工程選用可調(diào)葉片旋流風(fēng)口。該風(fēng)口由固定葉片，可調(diào)葉片和散流圈組成。葉片的送風(fēng)溫差范圍可以滿(mǎn)足-10℃～15℃，其適應(yīng)范圍廣。可根據(jù)送風(fēng)溫差調(diào)整出風(fēng)角度。按照10K121 圖集《風(fēng)口選用與安裝》中旋流風(fēng)口的選型。需要確定風(fēng)口的風(fēng)量。如果是還需要制熱，還需要考慮射程及送風(fēng)溫差，才能夠準(zhǔn)確的選型。

本工程通過(guò)計(jì)算得到每個(gè)旋流風(fēng)口送風(fēng)量為2500m3/h。根據(jù)風(fēng)量選型表選擇規(guī)格為φ630 直徑的旋流風(fēng)口。噪聲值在34dB(A)，滿(mǎn)足噪聲上限值要求。為節(jié)能，過(guò)渡季節(jié)可調(diào)新風(fēng)比，排風(fēng)量與新風(fēng)量匹配。最大新風(fēng)量按≮70%設(shè)計(jì)。觀眾廳空調(diào)、排煙等風(fēng)管布置圖詳見(jiàn)圖1～3 所示。排煙風(fēng)機(jī)放置于輔助區(qū)（K-L 軸）機(jī)房?jī)?nèi)，排風(fēng)風(fēng)機(jī)放置于屋面，排煙風(fēng)機(jī)與排風(fēng)風(fēng)機(jī)共用風(fēng)管。平時(shí)排風(fēng)風(fēng)機(jī)開(kāi)啟，消防時(shí)切換排煙風(fēng)機(jī)。觀眾廳空調(diào)內(nèi)機(jī)設(shè)置于輔助區(qū)（K-L 軸）空調(diào)機(jī)房?jī)?nèi)?？照{(diào)送、排風(fēng)管穿過(guò)輔助區(qū)屋面，沿禮堂外墻面接至禮堂頂部，進(jìn)入禮堂上部區(qū)域?？照{(diào)送風(fēng)管支管設(shè)置旋流風(fēng)口布置在觀眾廳人員集中頂部進(jìn)行送風(fēng)?；仫L(fēng)管布置在兩側(cè)頂部進(jìn)行回風(fēng)。由于旋流風(fēng)口適應(yīng)不同射程，可以滿(mǎn)足高度較高建筑，氣流可以有效送至下部區(qū)域滿(mǎn)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(fēng)管布置在頂部回風(fēng)也能滿(mǎn)足氣流組織回風(fēng)的要求。由于建筑條件所限，未能采用座椅下部送風(fēng)，上回風(fēng)的布置方式。不過(guò)采用旋流風(fēng)口上部送風(fēng)，上部?jī)蓚?cè)回風(fēng)。通過(guò)氣流組織分析同樣可以滿(mǎn)足空調(diào)制冷效果。和達(dá)到節(jié)約能耗的目的。

圖1 觀眾廳頂部風(fēng)管布置示意圖

對(duì)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(fēng)口送的冷風(fēng)不能有效送至該區(qū)域，所以上部風(fēng)管穿過(guò)電視轉(zhuǎn)播室和放映室，最后風(fēng)管接至二排座位下方，通過(guò)散流器將冷風(fēng)送至該部分區(qū)域。風(fēng)管具體走向，詳見(jiàn)圖2，3 所示。此部分的回風(fēng)也是考慮通過(guò)頂面的回風(fēng)管進(jìn)行回風(fēng)，因?yàn)闊峥諝饷芏刃?，污濁空氣和熱空氣?huì)上浮至頂部，由設(shè)置在兩側(cè)的風(fēng)管回風(fēng)。這部分的氣流組織也能很好地滿(mǎn)足空調(diào)效果和節(jié)能的要求。

圖2 觀眾廳一層通風(fēng)管布置示意圖

圖3 觀眾廳空調(diào)送風(fēng)管剖面示意圖

觀眾廳的通風(fēng)設(shè)備主要放置于輔助區(qū)（K-L 軸）第三層的機(jī)房?jī)?nèi)。中間布置為排煙機(jī)房設(shè)置四臺(tái)排煙風(fēng)機(jī)，總排煙量為260000m3/h。排煙量是根據(jù)《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》GB 51251-20174.6.3.2 條經(jīng)查表和計(jì)算取最大值確定。排煙風(fēng)管和排風(fēng)風(fēng)管共用，排風(fēng)風(fēng)機(jī)設(shè)置于屋面。排煙風(fēng)管和排風(fēng)風(fēng)管支管均設(shè)置止回閥，防止共用風(fēng)管時(shí)引起的氣流互竄。排風(fēng)風(fēng)機(jī)風(fēng)量滿(mǎn)足過(guò)度季節(jié)不小于新風(fēng)量的70%設(shè)置。通風(fēng)、空調(diào)風(fēng)管在穿越通風(fēng)、空氣調(diào)節(jié)機(jī)房的房間隔墻和樓板處和重要或火災(zāi)危險(xiǎn)性大的場(chǎng)所的房間隔墻和樓板處設(shè)置70℃防火閥。補(bǔ)風(fēng)機(jī)設(shè)置于放置于輔助區(qū)（K-L 軸）第二層的兩側(cè)機(jī)房?jī)?nèi)。補(bǔ)風(fēng)量不小于排煙量50%來(lái)設(shè)置。觀眾廳空調(diào)機(jī)房設(shè)置在輔助區(qū)第三層兩側(cè)，舞臺(tái)的空調(diào)機(jī)房設(shè)置于輔助區(qū)第二層。各設(shè)備機(jī)房具體布置詳見(jiàn)圖4，圖5。

圖4 輔助區(qū)三層機(jī)房平面示意圖

舞臺(tái)同樣采用一次回風(fēng)全空氣系統(tǒng)，過(guò)渡季節(jié)可調(diào)新風(fēng)比，排風(fēng)量與新風(fēng)量匹配。采用噴口中部側(cè)送風(fēng)、下部回風(fēng)的氣流組織形式。舞臺(tái)風(fēng)管布置圖詳圖5，圖6 所示。

圖5 為禮堂1 層舞臺(tái)區(qū)回風(fēng)管布置圖，回風(fēng)管從二層輔助區(qū)（K-L軸）空調(diào)房間下穿至一層輔助區(qū)走道側(cè)墻回風(fēng)。采用雙層百葉風(fēng)口齊梁底布置回風(fēng)口。

圖5 禮堂1 層舞臺(tái)區(qū)回風(fēng)管布置圖

圖6 為禮堂兩層舞臺(tái)區(qū)送風(fēng)管布置圖，送風(fēng)管從二層輔助區(qū)（K-L軸）空調(diào)機(jī)房接至舞臺(tái)中部位置采用射程較遠(yuǎn)的球形噴口進(jìn)行送風(fēng)。球形噴口主要是用于空調(diào)送風(fēng)口與人員活動(dòng)范圍有較大距離的環(huán)境中，由于舞臺(tái)有400m2,面積較大。如果從舞臺(tái)頂部采用旋流風(fēng)口送風(fēng)，距離較遠(yuǎn)而且舞臺(tái)上方又有馬道，和各種設(shè)備，對(duì)送風(fēng)效果有所影響。所以從輔助區(qū)8.1 米梁底進(jìn)行側(cè)送。球形噴口由于采用最佳動(dòng)力學(xué)噴口設(shè)計(jì)，可以有效地控制噪聲，外形結(jié)構(gòu)美觀，比較適合運(yùn)用于禮堂、音樂(lè)廳等場(chǎng)所。舞臺(tái)每個(gè)球形噴口送風(fēng)量在250L/S。

圖6 禮堂2 層舞臺(tái)區(qū)送風(fēng)管布置圖

通過(guò)廠家選型樣本，按照實(shí)際送風(fēng)距離為10m 的，噪聲值在27dB(A)。選型能夠滿(mǎn)足空調(diào)制冷效果要求，同時(shí)也滿(mǎn)足了噪聲要求。

整個(gè)氣流組織結(jié)合了舞臺(tái)使用特點(diǎn)，保證了舞臺(tái)的空調(diào)效果。噴口中部側(cè)向送風(fēng)，正好讓人員活動(dòng)區(qū)處于射流回流區(qū)，滿(mǎn)足《實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)》的要求?？梢匀〉酶玫闹评湫Ч?，又能達(dá)到節(jié)能的目的。

3 設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

本設(shè)計(jì)結(jié)合禮堂的建筑特點(diǎn)和以往此類(lèi)項(xiàng)目設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行了空調(diào)系統(tǒng)的氣流組織方案研究與設(shè)計(jì)。禮堂空調(diào)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)和難點(diǎn)在于高大空間，且各專(zhuān)業(yè)管線、設(shè)備錯(cuò)綜復(fù)雜。要在復(fù)雜的大空間內(nèi)，做好氣流組織較為困難。需要進(jìn)行各種方案對(duì)比，和各專(zhuān)業(yè)的配合，才能夠設(shè)計(jì)出兼顧使用功能，美觀，又能保證空調(diào)的使用效果的方案。之前禮堂或劇院的舞臺(tái)采用噴口、旋流風(fēng)口進(jìn)行氣流組織[3,6]，都取得了不錯(cuò)的空調(diào)效果。本項(xiàng)目在充分吸取了之前項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，結(jié)合本項(xiàng)目自身特點(diǎn)，從輔助區(qū)二層梁底采用球形噴口進(jìn)行送風(fēng)，到達(dá)舞臺(tái)人員停留區(qū)的距離在10m 左右。空調(diào)冷風(fēng)能夠有效到達(dá)，且不受其他設(shè)備管線影響。滿(mǎn)足空調(diào)制冷效果。

觀眾廳氣流組織，采用座椅送風(fēng)，上回風(fēng)通?？梢匀〉幂^好效果[4-5]。座椅送風(fēng)能夠快速把觀眾區(qū)產(chǎn)生的熱量帶走，熱空氣密度低，污濁空氣和熱空氣會(huì)上升。上部又布置排風(fēng)管回風(fēng)管能夠有效地把熱空氣和污濁空氣帶走，是禮堂、劇場(chǎng)等人員密集大空間氣流組織的首選方案?？杀卷?xiàng)目觀眾廳由于建筑條件限值，座位下區(qū)域不能設(shè)置空腔來(lái)放置送風(fēng)管。設(shè)計(jì)采用了旋流風(fēng)口下送，回風(fēng)管兩側(cè)上部回風(fēng)的氣流組織形式。由于觀眾廳處于內(nèi)區(qū)，人員眾多，再加上仰光屬于夏熱冬暖地區(qū)，整個(gè)觀眾廳全年需要制冷。利用旋流風(fēng)口的高射程，空調(diào)冷風(fēng)，可以有效地到達(dá)觀眾廳觀眾停留區(qū)。在帶走觀眾區(qū)負(fù)荷后，隨污濁空氣上升后，由兩側(cè)的回風(fēng)管，及靠近舞臺(tái)的排風(fēng)管排出。整個(gè)氣流組織合理有效，在保證空調(diào)效果的同時(shí)還能夠節(jié)約能源。二層座位下的觀眾區(qū)由于被遮擋，旋流風(fēng)口不能有效地把冷風(fēng)送至該處位置，故需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)建筑條件將風(fēng)管下穿至二層座位下進(jìn)行送風(fēng)。由于空間高度不高，可以采用散流器來(lái)進(jìn)行送風(fēng)，可以滿(mǎn)足此部位位置座位區(qū)空調(diào)效果的需求。

4 結(jié)論

禮堂和劇院這類(lèi)高大空間空調(diào)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)、難點(diǎn)在于根據(jù)建筑設(shè)計(jì)條件、在配合好各專(zhuān)業(yè)前提下做好空調(diào)氣流組織設(shè)計(jì)。本項(xiàng)目禮堂空調(diào)設(shè)計(jì)就是在充分考慮本建筑設(shè)計(jì)特點(diǎn)下、同時(shí)滿(mǎn)足使用功能和美觀的前提下，充分考慮空調(diào)氣流組織的特點(diǎn)，最終設(shè)計(jì)出保證空調(diào)效果，達(dá)到空調(diào)高效運(yùn)行和節(jié)能效果的方案。本項(xiàng)目氣流組織設(shè)計(jì)可供暖通設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)此類(lèi)高大空間建筑空調(diào)時(shí)參考與借鑒。