顧艷麗

上海聯(lián)創(chuàng)設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司 上海 200000

學(xué)校報(bào)告廳是供學(xué)校舉辦各種大型活動(dòng)、演講、講座和報(bào)告等的場(chǎng)所。它通常具備較大的空間和適當(dāng)?shù)脑O(shè)施，以容納大量的聽(tīng)眾。隨著素質(zhì)教育的推行，報(bào)告廳的功能不斷被強(qiáng)化，不僅要滿足傳統(tǒng)的會(huì)議、報(bào)告的功能，還要滿足學(xué)校多媒體教學(xué)、視頻會(huì)議、頒獎(jiǎng)儀式等綜合性功能[1]。空調(diào)系統(tǒng)為報(bào)告廳提供舒適的環(huán)境和優(yōu)質(zhì)的空氣品質(zhì)，為活動(dòng)的開(kāi)展提供保障。

1 工程概況

本工程位于湖州市南太湖新區(qū)?？偨ㄖ娣e為：74853.72m2（含保溫），容積率為：0.69。建筑地上4層，地下1層，建筑高度19.30m。為二類多層民用公共建筑。主要功能有：食堂、報(bào)告廳、風(fēng)雨操場(chǎng)、教學(xué)樓、辦公室等。其中報(bào)告廳面積約為1千平，3層通高。

2 室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)

報(bào)告廳人均使用面積1.3平/人，人均新風(fēng)量12CMH；夏季室內(nèi)溫度26℃，相對(duì)濕度40~65%；冬季室內(nèi)溫度20℃，照明及設(shè)備負(fù)荷指標(biāo)取30 W/平米。

3 學(xué)校空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 空調(diào)負(fù)荷計(jì)算

根據(jù)室內(nèi)外設(shè)計(jì)參數(shù)及建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)熱工計(jì)算參數(shù)對(duì)報(bào)告廳進(jìn)行全年逐時(shí)冷熱負(fù)荷計(jì)算。本工程報(bào)告廳夏季總冷負(fù)荷247kw，冬季總熱負(fù)荷126kw。

3.2 空調(diào)系統(tǒng)的選型

學(xué)校建筑一般采用分體空調(diào)，考慮到報(bào)告廳屬于高大空間，分體空調(diào)很難滿足報(bào)告廳送風(fēng)距離及舒適度要求，且報(bào)告廳一般不設(shè)置外窗等自然通風(fēng)方式，為滿足其舒適性及新風(fēng)要求，一般采用獨(dú)立的小型中央空調(diào)系統(tǒng)?？煽紤]的空調(diào)形式有多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)、模塊化風(fēng)冷熱泵系統(tǒng)及直膨式屋頂空調(diào)系統(tǒng)等[2]。

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程中針對(duì)報(bào)告廳空調(diào)形式進(jìn)行了對(duì)比：

1）風(fēng)冷熱泵系統(tǒng)初投資約為30萬(wàn)，末端選擇較多，可采用風(fēng)機(jī)盤管、地板送風(fēng)、空調(diào)箱。且運(yùn)行費(fèi)用較高、水系統(tǒng)相對(duì)而言較為復(fù)雜，以及占地面積大。

2）直膨式屋頂機(jī)初投資20萬(wàn)左右、運(yùn)行費(fèi)用較低，系統(tǒng)簡(jiǎn)單且占地面積小。缺點(diǎn)是末端選擇有限，僅用于全空氣系統(tǒng)。

3）多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)控制靈活，滿足不同工況的使用需求，且安裝空間小。但是機(jī)外靜壓小，送風(fēng)距離短，冬季舒適性差，不適合高大空間。

通過(guò)對(duì)比可以看出，方案一在投資方面不占優(yōu)勢(shì)，且系統(tǒng)較為復(fù)雜不利于維護(hù)，方案三大空間送風(fēng)舒適性較差，機(jī)型多為非標(biāo)機(jī)型，故本項(xiàng)目報(bào)告廳采用方案二，直膨式屋頂機(jī)。為了節(jié)能考慮，本項(xiàng)目采用直膨式熱回收（熱管）屋頂機(jī)，通過(guò)回收廢熱并利用其進(jìn)行加熱或制冷，可以減少對(duì)其他能源的需求，從而實(shí)現(xiàn)能源的節(jié)約。

3.3 空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)送風(fēng)選擇

報(bào)告廳內(nèi)人員密度較大，故其熱、濕負(fù)荷和污染物散發(fā)量較大。合理的氣流組織設(shè)計(jì)可以使報(bào)告廳的溫、濕度及分布滿足人員需要，且實(shí)現(xiàn)降低空調(diào)系統(tǒng)能耗的效果。本項(xiàng)目報(bào)告廳采用一次回風(fēng)定風(fēng)量系統(tǒng)，經(jīng)焓濕圖計(jì)算確定報(bào)告廳總送風(fēng)量為45000m3/h（送風(fēng)溫差按8℃計(jì)算），其中空調(diào)季新風(fēng)量為6000m3/h，講臺(tái)區(qū)送風(fēng)量取10000m3/h，觀眾區(qū)送風(fēng)量取35000m3/h。

送風(fēng)方案比選

常見(jiàn)的適用于報(bào)告廳的全空氣系統(tǒng)送風(fēng)形式選擇：頂送側(cè)回和座椅送風(fēng)。

結(jié)合本項(xiàng)目采用直膨式熱回收（熱管）全空氣系統(tǒng)，下面對(duì)全空氣系統(tǒng)的兩種送風(fēng)形式頂送側(cè)回及座椅送風(fēng)進(jìn)行對(duì)比[3]。

方案一：頂送側(cè)回。本報(bào)告廳空間高度較高，考慮使用旋流風(fēng)口送風(fēng)，旋流風(fēng)口是一種常用的送風(fēng)設(shè)備，通過(guò)特殊的設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)空氣的旋轉(zhuǎn)，從而改善送風(fēng)效果和室內(nèi)空氣混合。旋流風(fēng)口的送風(fēng)方式可以使空氣均勻分布，減少死角和冷熱風(fēng)的差異，提高室內(nèi)舒適度，使室內(nèi)溫度和濕度分布更均勻。適合報(bào)告廳這種高大空間；回風(fēng)口選用單層百葉風(fēng)口。

結(jié)合末端風(fēng)口布置，對(duì)旋流風(fēng)口進(jìn)行了設(shè)計(jì)選型，詳見(jiàn)表1：

表1 頂送旋流風(fēng)口選型報(bào)告a

表2 座椅送風(fēng)風(fēng)口選型報(bào)告a

表3 造價(jià)預(yù)算表

方案二：觀眾區(qū)設(shè)置座椅送風(fēng)系統(tǒng)，講臺(tái)區(qū)保留旋流風(fēng)口頂送的方式。結(jié)合報(bào)告廳座椅布置，每個(gè)座椅下方設(shè)置座椅送風(fēng)口。座椅送風(fēng)屬于下部送風(fēng)方式，利用地板（階梯）靜壓層，將處理后的空氣經(jīng)由座椅送風(fēng)口，以低風(fēng)速小溫差送到人員活動(dòng)區(qū)。

座椅送風(fēng)口布置圖如圖1所示。

圖1 報(bào)告廳剖面圖

根據(jù)以上選型報(bào)告，做出經(jīng)濟(jì)性對(duì)比，見(jiàn)下表：

方案一的投資較小，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，施工難度較低，但是舒適性中等，同時(shí)需要較大的吊頂空間，對(duì)吊頂效果影響較大。方案二舒適性高、吊頂空間需求較小、對(duì)吊頂效果影響較小，但投資大，系統(tǒng)復(fù)雜，施工難度較高，同時(shí)需要占用座椅下部空間。綜合兩方案對(duì)比，最終選用采用方案一頂送側(cè)回的空調(diào)形式。

3.4 CFD模擬驗(yàn)證

為保證頂送側(cè)回送風(fēng)方式的空調(diào)效果，本工程采用Airpak3.0.16對(duì)報(bào)告廳氣流組織及溫度場(chǎng)進(jìn)行了模擬分析。

3.4.1 物理模型及邊界條件

報(bào)告廳尺寸為33.0m（x）×11~7.5（z）×25.2（y）,東墻為內(nèi)墻，南、北及西墻為外墻，建筑面積為849.58m2。送風(fēng)溫差選取8℃，旋流風(fēng)口頂送，回風(fēng)設(shè)置在東墻，選用2個(gè)單層百葉風(fēng)口，風(fēng)口尺寸為3.5m×0.8m，送風(fēng)參數(shù)詳見(jiàn)頂送旋流風(fēng)口選型報(bào)告，報(bào)告廳共有470個(gè)座椅，為簡(jiǎn)化模型，考慮將人員發(fā)熱量均勻布置在模型中，總發(fā)熱量按40kw考慮，頂棚下共42臺(tái)LED燈，簡(jiǎn)化后的模型如圖2所示。

圖2 報(bào)告廳幾何模型示意圖

夏季室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度為26℃，室內(nèi)冷負(fù)荷174KW，作為恒定熱流條件，設(shè)置在報(bào)告廳的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，回風(fēng)口作為壓力出口的邊界條件。

冬季室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度為20℃，冬季室內(nèi)熱負(fù)荷為55KW, 作為恒定熱流條件，設(shè)置在報(bào)告廳的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，回風(fēng)口作為壓力出口的邊界條件。

3.4.2 夏季工況模擬結(jié)果

在夏季工況下，報(bào)告廳的溫度場(chǎng)和速度場(chǎng)如圖3所示：

圖3 報(bào)告廳夏季溫度場(chǎng)（左）速度場(chǎng)（右）模擬結(jié)果

根據(jù)以上夏季模擬結(jié)果可見(jiàn)，報(bào)告廳人員活動(dòng)區(qū)的溫度在25℃左右，風(fēng)速控制在0.5m/s以下。滿足《公共場(chǎng)所衛(wèi)生指標(biāo)及限值要求》（GB37488-2019）及《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T18883-2022）對(duì)室內(nèi)空氣品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)值的要求，人體的舒適度較高。

3.4.3 冬季工況模擬結(jié)果

在冬季工況下，報(bào)告廳的溫度場(chǎng)和速度場(chǎng)如圖4所示：

圖4 報(bào)告廳夏季溫度場(chǎng)（左）速度場(chǎng)（右）模擬結(jié)果

根據(jù)以上冬季模擬結(jié)果可見(jiàn)，報(bào)告廳人員活動(dòng)區(qū)的溫度在21℃左右，但是溫度分布不太均勻，出回風(fēng)口附近位置溫度較高，在冬季可以考慮加大舞臺(tái)區(qū)風(fēng)口風(fēng)量，減小觀眾后區(qū)風(fēng)口風(fēng)量，以達(dá)到更好的舒適性。風(fēng)速控制在0.3m/s以下。符合室內(nèi)空氣品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)值的要求，人體的舒適度較高。

3.4.4 模擬結(jié)果判斷

通過(guò)模擬分析結(jié)果可以看出，本項(xiàng)目報(bào)告廳使用頂送側(cè)回送風(fēng)方式滿足空調(diào)要求。

3.5 室內(nèi)噪音控制

報(bào)告廳的噪音控制是非常重要的設(shè)計(jì)考慮因素，良好的聲學(xué)環(huán)境對(duì)于演講、表演和聽(tīng)眾舒適度至關(guān)重要。本工程在空調(diào)系統(tǒng)的噪音控制方面主要采取如下措施：

1）合理選擇風(fēng)口類型：選擇低噪音的風(fēng)口類型，具有良好的噪音控制性能。

2）使用吸音材料：在風(fēng)管內(nèi)部或風(fēng)口周圍使用吸音材料，如吸音棉、吸音板等，能夠吸收噪音，減少傳播和反射。

3）降低風(fēng)速：適當(dāng)減小風(fēng)速可以降低噪音水平。

4）隔聲設(shè)計(jì)：在風(fēng)管和風(fēng)口的設(shè)計(jì)中考慮隔聲措施，如增加隔聲板、隔聲罩等，能夠有效減少噪音傳播。

5）避免共振和震動(dòng)：在風(fēng)管和風(fēng)口的安裝過(guò)程中，要確保其與周圍結(jié)構(gòu)的連接牢固，避免共振和震動(dòng)產(chǎn)生噪音。本項(xiàng)目報(bào)告廳屋頂機(jī)采用隔振臺(tái)座+彈簧減振器的形式對(duì)其進(jìn)行減振，減少設(shè)備對(duì)報(bào)告廳的影響。

4 結(jié)束語(yǔ)

1）結(jié)合學(xué)校的特點(diǎn)，以經(jīng)濟(jì)性、舒適型等因素考慮，選用直膨式屋頂機(jī)，一定程度降低了施工及管理難度。

2）高大空間采用全空氣系統(tǒng)，本工程利用CFD模擬對(duì)采用旋流風(fēng)口頂送側(cè)回的氣流組織形式進(jìn)行分析，通過(guò)調(diào)整風(fēng)口布置、氣流方向及風(fēng)口風(fēng)量來(lái)保證溫度、風(fēng)速滿足人員舒適度的要求。

3）通過(guò)采用低噪音風(fēng)口、降低風(fēng)速、使用吸音隔聲材料及減振等措施減少空調(diào)系統(tǒng)對(duì)報(bào)告廳噪聲影響。