空調系統氣流組織優化研究

摘 要：為探究學校報告廳空調系統中頂送下回與側送下回兩種送回風形式的氣流組織效果，本文對合肥地區某學校報告廳的實際案例進行分析，結合理論和模擬研究方法，對比了兩種送回風形式在氣流組織、風速分布、人員舒適度等方面的表現。研究表明：頂送下回式氣流組織形式在報告廳大部分區域能滿足設計要求，但風口正下方風速過高可能導致人員不適；而側送下回式氣流組織形式在報告廳人員活動區域分布均勻，無局部風速過大現象。基于此，本文提出了相應的空調系統氣流組織設計和優化建議，旨在為學校報告廳的空調系統設計與優化提供參考。

關鍵詞：報告廳；空調系統；氣流組織；頂送下回；側送下回文章編號：2095-4085（2025）02-0007-03

0 引言

報告廳作為學校中不可或缺的一部分，不僅承載著知識傳播、思想交流的重要任務，更是學校形象和校園文化的重要體現。因此，如何營造一個舒適、健康、高效的室內環境，成為了學校建設和運營過程中必須面對的重要課題。空調系統作為報告廳室內環境控制的重要手段，其送回風形式的選擇對于氣流組織和制冷效果具有重要影響［1］。在眾多送回風形式中，頂送下回與側送下回憑借各自特色，成為報告廳空調系統的兩大主流選擇。然而，何種送回風形式更適合學校報告廳，仍需結合具體使用需求和條件進行深入探討［2］。本文以合肥地區某學校報告廳為研究對象，通過理論和模擬分析，對比頂送下回與側送下回兩種送回風形式在氣流組織方面的表現。希望通過本研究，能為學校報告廳的建設和運營提供更加科學、合理的空調系統送回風設計方案，從而進一步保障室內環境的舒適度與空氣質量，為師生營造一個更加理想、高效的學術交流空間。

1 研究對象

安徽省合肥市包河區某學校內報告廳的層高為8.1m，吊頂后室內凈高6.8m，南北向長24m，東西向寬24m，建筑面積約570m2。報告廳配備了兩臺高效變頻屋頂式空調機組，采用的是先進的一次回風全空氣系統。為優化室內氣流組織，設計人員精心設計了兩種送風形式，并對其進行了對比評估。方案一：將百葉風口布置在吊頂下，風口標高6.8m，上部送風，側墻下部排風，空調平面布局（如圖1）。方案二：將射流噴口布置在東西側墻上，風口標高6.3m，水平送風，側墻下部排風，空調平面布局（如圖2）。

2 研究方法

在深入探究學校報告廳空調系統送回風形式的優化途徑前，本文首先對頂送下回與側送下回這兩種主流送回風形式的氣流組織原理展開了系統性的剖析，力求從理論的高度精準把握其各自的優勢與局限。通過廣泛查閱相關文獻與資料，全面了解了這兩種送回風形式在氣流組織、能效、空間利用等多個維度上的特點與差異。同時，緊密結合報告廳的實際需求與條件，本文對這兩種送回風形式的適用性進行了科學評估。

頂送下回送回風形式，即將送風口巧妙地置于吊頂之下，借助高位送風的方式，實現室內空氣的順暢循環與及時更新。其顯著優勢體現在送風口布局的均勻性上，能夠確保冷空氣在寬廣的范圍內均勻散布，有效規避了局部區域溫度過高或過低的困擾，為報告廳內的聽眾帶來了更為舒適的環境體驗。此外，該形式還因其卓越的空氣循環效果而備受推崇，有助于加速室內污染物的排出，進而顯著提升室內空氣質量。然而，這一形式也面臨著一些挑戰，如風口下方可能出現小區域風速偏高的情況，導致聽眾會感受到較強的吹風感，從而影響舒適度。同時，頂送下回形式的安裝與維護成本相對較高，且可能會對室內空間造成一定的擠占，這對于空間資源本就有限的報告廳而言，無疑是一個需要權衡的因素。

相較于頂送下回，側送下回送回風形式在空間利用率方面展現出了顯著的優勢。通過將送風口巧妙地設置在側墻上，能夠最大限度地節約室內空間，為報告廳內的活動提供更多的便捷與靈活。此外，由于送風口距離人員活動區域較近，送風效果也更為突出，能夠在短時間內迅速調節室內溫度。然而，側送下回形式在送風均勻性方面存在一定的短板，可能導致室內氣流分布不均，風口下方區域會出現無風區，進而影響整體的舒適度。同時，送風口靠近墻面還可能產生噪音干擾，這也是在設計與應用過程中需要重點防范的問題［3］。

為更直觀地比較兩種送回風形式的氣流組織情況，本文采用CFD（計算流體動力學）模擬軟件進行模擬分析。模擬過程中，根據報告廳的實際尺寸、風口布置形式、人員分布區域等因素，建立相應的三維模型。然后，設置合理的邊界條件和初始條件，對兩種送回風形式下的氣流組織情況進行模擬計算。最后，通過對比模擬結果，分析兩種送回風形式在氣流組織、空氣流速等方面的差異［4］。

2.1 模擬軟件與物理建模

本次模擬所用軟件為室內熱舒適（ITES）軟件，軟件以CAD為平臺，可對建筑室內熱環境進行相關的模擬計算，并展示流線、溫度、風速云圖。采用CFD模擬軟件建立室內熱環境模型時，需將建筑內除報告廳外的功能房間及樓梯間、公共衛生間等進行填充，以保證計算效率。

建筑室內熱環境模擬送風口和回風口均采用速度邊界條件，其他邊界條件均定義為無滑移的壁面條件。采用標準的K～ε湍流模型進行模擬［5］。

2.2 模擬參數

學校報告廳設計并選用了2種送回風形式對室內熱舒適效果進行對比，具體送風口參數（如表1）。回風口形式均采用門鉸式單層百葉風口，在距地2m處設置2處風回口，回風量38000m3/h，風速2.52m/S。

3 結果分析

本文選取垂直面風速云圖作為主要評價工具，該圖可從三維視角全面觀測報告廳內部的氣流狀態。通過顏色或灰度變化，風速云圖直觀呈現了不同高度的風速分布，使研究者能夠迅速捕捉到氣流的主要流動特征及趨勢。這一方法不僅有助于識別出氣流速度較高的活躍區域，更重要的是能夠精準定位那些風速較低或幾乎為零的區域，即所謂的“氣流死角”。這些區域往往因空氣交換不足而導致空氣質量下降，同時也可能引發溫度分布不均的問題，影響聽眾的舒適度。通過對頂送下回與側送下回兩種送回風方案的模擬結果進行對比分析，本文旨在揭示不同送回風策略對報告廳氣流組織的優化潛力，以及它們對改善室內環境質量的實際效果。

3.1 頂送下回時報告廳室內氣流組織形式分析

學校報告廳空調系統采用頂送下回時，室內垂直面風速云圖（如圖3）。頂部送風時，空氣由吊頂向下送出，送風口布置均勻，送風相互之間擾動較強，覆蓋面較大，空調送風流經人員活動區后，由側墻的回風口均勻排出。從室內垂直面風速云圖可以看出，送風風速沿垂直面衰減較快，人員活動區域風速在0.25m/s～1.25m/s之間，大部分區域風速在0.30m/s～0.50m/s之間，均滿足設計要求。但風口正下方存在部分小區域風速較高的問題，達到0.8m/s，可能會導致人體局部產生不適感。

3.2 側送下回時報告廳室內氣流組織形式分析

學校報告廳空調系統采用側送下回時，室內垂直面風速云圖（如圖4）。側墻送風時，空氣由側墻的噴口呈噴射狀水平送出，兩側送風到達一定距離后速度衰減，相互擾動，冷空氣在重力作用下向下運動，到達人員活動區域。人員活動區域風速在0.30m/s～0.75m/s之間，因為兩側噴口的誘導作用，周圍空氣互相摻混，最終人員區域氣流組織均勻，風速無局部風速過大現象，風速符合設計要求。

4 結語

本文通過對比分析頂送下回和側送下回兩種空調送回風形式在報告廳氣流組織方面的表現，得出了以下結論。

（1）頂送下回方式時，送風口正下方部分區域局部風速偏大，人員受到冷風直吹，有冷吹風感。因此，需要通過控制風口風速或者調整風向來優化氣流組織。

（2）側送下回方式時，人員區域風速合理，氣流組織均勻，人的舒適感較好，無風區主要在風口下方的走道區域。因此，需要合理設計送回風路徑，使氣流更加均勻地分布在整個房間內，以減少無風區的范圍。

（3）綜上所述，選擇哪種氣流組織形式應根據報告廳的具體情況進行綜合考慮。在實際應用中，可通過調整送風口位置、風速、風向以及增設輔助設備等手段來優化氣流組織，提高室內環境的舒適度。

參考文獻：

［1］王博聞，蘇小紅，張金乾.某學校報告廳幾種送風形式的局部熱舒適度分析［C］.第二十屆全國暖通空調模擬學術年會論文集.2021.

［2］彭亞美.中小學校報告廳空調系統設計分析［J］.安徽建筑，2020，27（7）：120-121.

［3］顧艷麗.某學校報告廳空調系統設計應用研究［J］.城市建設理論研究（電子版），2024（2）：56-58.

［4］胡宗，楊文杰，朱柏山.某會展中心報告廳空調氣流組織的CFD模擬分析［J］.重慶建筑，2012，11（11）：58-60.

［5］陶文銓.數值傳熱學［M］.西安：西安交通大學出版社，2003.