大型公建大空间空调系统气流组织的研究

大型公建大空间空调系统气流组织的研究

张强

张强

（北京首都机场动力能源有限公司，北京，100621）

摘要：设计大型公建大空间空调系统的气流组织时，其舒适度应比办公建筑与居民室内的建筑要求高，在设计中应从满足人们自身需求的角度出发，探讨相关问题。基于此，本文深入研究与探讨有关大型的公建大空间空调系统的气流组织相关内容。第一，概述了有关空间系统的气流组织方面的内容。第二，对大空间建筑的特点进探讨。第三，根据实际工程案例，分析大空间空调系统的组织方式，并从整体选择、合理的进行气流组织、区分功能、保障节能性等方面展开研究。以期为满足大型公建的大空间内人员的舒适性提供有利的帮助。

关键词：大型公建;大空间;空调系统;气流组织

随着人们对生存与发展的实际需求，各种规模公共类建筑的大空间建造引起人们的高度重视，为了可以将这些大型公建的功能发挥出来，构建优质环境，使得空调技术逐渐得到完善。现代化的大型公建的造型较为特别，尺寸较为庞大，如果仅是单纯依靠传统经验，难以满足人们对大型公建内大空间环境的需求，因此，应合理的采用相关技术，并要完善空调系统的气流组织，以下对大型公建大空间空调系统的气流组织方面内容展开研究。

1空间系统的气流组织

1.1上送风

上送风的方式是在顶棚处安装风口，将回风口设置于周围的侧墙下处送风的趋势从上而下进入到工作区内，其可以和室内的空气进行热湿交换，之后会被回风口带走，其可以适应于旋流的风口与喷口处。使用喷口的上送风，会很难控制风速。并且其覆盖面积较小[1]。但是旋风口处送风具有送风噪音小、深度光、送风的流行可以调节。因此，当前其被广泛的应用到高大型空间上送风处。在使用效果的角度来看，上送风方式较为合理，其可以将均匀的空气配送至各个位置，进而满足不同区域应需的空调参数。

但其也存在着一定的缺点：其可以将悬浮在上方位置的污浊与热度带入到工作区域内，进而导致工作区的空气质量较差。其与侧送风相比，耗能相对较高。

1.2侧送风

侧送风属于一种高大性的测风方式，其主要采用人们广泛应用的空调测风方式，其主要采用了人口送风方式，将喷口设置在侧墙处，回风口布置在喷口处的下方位置，射流以9℃~13℃的温差、4m/s—11m/s的初始速度，以及在一定角度下向室内通风[2]。

2大型公建的特点

大型公建在建筑领域存在着一定的特点，第一，大型公建的高度较高，由于这种现象的存在，促使大型公建形成温度梯度。第二，大型公建的地板面积和外墙面积比较大，进而形成外界的界面大空间室内空间对流产生一定的自然影响。冬天容易形成下降的气流。第三，居留区的人均占地空间体积较大，从卫生的角度出发，可以适当的减少换气次数。第四，多功能使用要求，要求其空间可以满足各个环节温度的要求，并且其控制性较为灵活。

3大空间空调系统的组织方式

3.1工程案例

本次工程为某大型商场内电影院的空调系统，其高度为45m。宽度为34m、净高度是13m。室内温度的设计参数和空间内部人员的舒适度。冬季，室内设计的温度值为23℃±1℃。夏季室内的温度值为26℃±1℃。冬季空调的热负荷值调整为244KW。夏季空调的热负荷为296kw。夏季的送风气温差设计为11℃，冬季的送风温差为9℃，气流的组织形式设计为在球型的喷口两侧位置进行送风，所安装的喷口高度为9m。预期将总送风量设计为76000m2/h。该工程设计主要是以夏天的参数作为本次设计的根本依据，并在冬季对夏季的参数进行校核，以满足人们的舒适度[3]。

3.2整体选择

针对本次设计中的送风建筑中应充分考虑送风方式的整体选择，大型公建送风应遵循以下几点原则，第一，停留时间长并且对舒适性要求高的场所，例如大教室、回廊、电影院等都应采用顶棚的喷口。针对停留时间长，但是舒适性要求较低的场所来说，例如大型工厂、体育馆等可以采用横向喷口与顶棚喷口。针对短时间所停留的场所，例如门厅等，则不可使用向上送风与顶棚散流器。本次设计为大型电影院因此采用顶棚喷口方式进行[4]。

3.3采用合理的气流组织形式

针对本工程设计，可以采用低速风道的送风方式。为了可以合理的调整负荷，也可以适当的采用变风量的调整方式进行。气流组织形成可以采用侧送下回，以及上送下回的方式进行，后部应下送上回、喷口送风。同时应该采用适合大空间内温度的空调系统，确保场内温度的均衡性。此外，在设计大空间公建的舞台时，应该创建较为独特的送回风系统，进而可以更好的调整压力。针对多功能大厅、体育馆等大型场所应全面的满足局部区域的空调，可以采用侧送射流的方式覆盖观众席。如同局部空调坐席的空调应用于大型的体育馆中。在安装大空间空调时应从节能的角度出发在，很对大型的比赛场地来说，在赛场内可能不会设置空调系统。针对一些对电影院空调系统具有严格要求的场地，可以合理的利用影院周围看台处向场地内送风[5]。针对大型公建设计气流组织方式时可以采用改变送风风向的方式满足射流轨迹的需求，保障其可以适应大空间内的夏季与冬季对温度的需求。针对大型的公建来说其空调系统，在设置气流组织方式时，应从热舒度与节能统一的角度出发，大型公建场地可以采用提升场内气流流转舒适的方式满足空间内对舒适度的根本要求，也可以在夏季适当的调整室内温度。为了可以有效的防止写字楼内产生较为严重梯度温度。出现空气在上部位置出现滞留的问题，因此，应采用单体式与系统性的诱导喷口方式[6]。

图1电影院空调系统平面图

3.4区分功能

针对本次大型商场内电影院的气流组织与空调设置，其高度存在一定的限制，一般会使用全面的空调当时是较为理想的气流组织形式，但是高大空间的室内存在较为明显的分层问题[7]。通过实践证明，可针对不同场合的大型公建，应空调系统设计中应做好空调区分问题解决封层。电影院的观众席空调设计的基本原则为第一，供冷原则，冷风仅送到观众席处，在这时使用回风或者室外空气采用分隔的形式构成上部分空调的方面，或者将其用作满足于排烟消防工作。供暖原则，送风温度差应小，并应将其送到观众席。并确保其可以与供暖相结合，合理的采用相关措施，能够有效的将空调系统负荷减少到40%左右。

3.5保障节能性

当前由于能源的大量使用，人们更加关注空调系统会对自然环境所产生的影响。在应用空调系统的过程中应合理的利用太阳能，例如风、太阳、雨等，进而可以最大限度的节约资源与能源，将可以有效的降低对环境产生的影响。传统利用能源方式针对大空间公建还是较为适用。在设计大型公建的大空间空调系统中应适当的减少负荷，合理的确定新风量与送风量，进而减少水与空气的能耗性，此外，还适用新风功能、采用具备高效的空调系统，合理的进行能源组合。这些方式都是较为合理的节能手段。本次设计可以采用以下几个措施满足设计的节能性，可以采用以下措施。第一，采用覆土埋入式将建筑空间做成半地下化，即下沉式。周围覆盖土层，在保温、隔声，对提升建筑物的稳定性提供便利。第二，采用自然通风针对无环境噪音干扰大空间建筑，更大限度使用自然通风改善建筑室内环境，可以达到节约能耗性的目的。第三，合理的使用自然通风针对不受到环境干扰的大空间公建来说，可以合理的使用自然通风的方式节约能源消耗量和改善室内环境。第三，利用土壤热，由于电影院的占地面积较大，合理的使用地下土壤当作蓄热材料，其对蓄热非常有利。例如可以在进厅的地下埋设盘管，使用电力制冷水，使用盘管将热量存储在土层内，白天可以供空调使用。此外，由于地下蓄热，促使地板起到辐射供热或供冷的作用。为了能够有效的将新风负荷降低，应将新风流经过专用配管沟道后进行预热或是预冷，可以间接性的利用土壤热量。

3.6确定大空间空调风量与换气次数

确定空调风险的因素一般根据以下几个方式计算，第一，保持室内清洁度。第二，满足冷风符合处理要求。第三。保障换气次数。第四，符合法律规定。其中的前三个缺少实践经验作为根本依据。本次设计的大空间由于人均容量较为一致、通过室内送风温差与对室内负荷计算可以得出人均风量较为均匀和相似。一般其相应换气次数在5次左右，但是针对体型较为复杂、室内空间大小规则不一的空间，以及居住密度较高的场地，一些指标都不可直接套用。本次设计中根据所设计的实际情况开展工作。此外，由于本次建筑的体积较大，在设计中可以不考虑负荷的处理，但应合理的计算换气次数。只有采用合理的气流组织，既使出现换气次数小的问题，也能有效的满足本次设计空调系统的要求。

总结：随着社会水平的不断进步，人们对工作、生活，以及居住的质量提出更好要求、物质生活，以及精神文化，以及体育等方面提出更高要求，进而人们将追求更多功能质量，以及舒适的环境空间。针对这些空间环境设备也要求在舒适、健康、合理利用能源，以及保护地球方面有着更高要求。此外，针对大型公建功能逐渐向经济化、功能综合化方向发展。综上以某大型商场的电影院工程案为例，对大空间的空调系统的气流组织内容进行了深入的研究和探讨。

参考文献：

[1]熊伟成等.大空间会议厅空调气流组织的数值模拟与实测研究[J].流体机械,2017(09):74-78.

[2]宣湟,丁剑红,曹毅然.大空间建筑气流组织模拟及优化分析[J].住宅科技,2017(2)454-456.

[3]龚胜强等.某大型地下水电站厂房通风空调系统气流组织数值模拟分析[J].暖通空调,2017(11):118-123.

[4]刘志永,尹海国,孙翼翔,etal.基于乘客热舒适性的空调列车软卧包厢送风气流组织优化研究[J].铁道学报,2017,39(12):50-57.

[5]室内气流组织对非晶硅光伏窗热电性能影响的实验研究[J].可再生能源,2017(10)477-478.

[6]高菊玲等.工厂化食用菌生产温度及气流组织模型的建立与模拟研究[J].江苏农业科学,2018,46(18):242-247.

[7]李莉,马克俭,陈志鹏.正六边形多层大跨度公共建筑的混凝土蜂窝型空腹夹层板楼盖结构研究[J].建筑结构,2018(11)156-157.

作者简介：

张强（1971—），男，汉族，北京人，本科，北京首都机场动力能源有限公司，工程师，研究方向：大型公建暖通空调系统设备的运行、维护、调控。