中小學校報告廳空調(diào)系統(tǒng)設計分析

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

0 前言

中小學校的報告廳是舉辦年級大會、學術交流、講座、演講及小型簡易表演等公共活動的場所。近年來，隨著學校規(guī)模的擴大和教育設施的不斷完善，報告廳的功能不斷被強化，不僅要滿足傳統(tǒng)的會議、報告的功能，還要滿足學校多媒體教學、視頻會議、頒獎儀式等綜合性功能[1]，是每個中小學校不可缺少的配套用房。報告廳的空調(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)，為各類活動的順利開展提供保障，其重要性不言而喻。

1 中小學報告廳空調(diào)系統(tǒng)設計的重難點

中小學校的報告廳根據(jù)建設者的需求和學校的規(guī)模不同，設置的形式也繁簡不一。

有些建筑面積緊張的學校，無法設置單獨的報告廳時，一般將其與室內(nèi)籃球場結(jié)合設置。這類報告廳平時為籃球場，通過搭建移動的舞臺和座椅轉(zhuǎn)換為報告廳，層高一般9m以上，跨度一般約24～28m，周邊看臺區(qū)域通常設置夾層，下層為球場休息區(qū)，上層設置設備間、儲藏室等輔助用房。其空調(diào)系統(tǒng)設計的重難點在于：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，如氣流組織設計不佳，冬季送風熱氣流可能因上浮而無法到達地面，造成空調(diào)效果差；風管的布置不得影響籃球場平時使用。

建筑面積充裕的學校一般會設置單獨的報告廳，這類型報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)設計的重難點在于：噪音控制較為嚴格；對舒適度要求較高；空調(diào)通風系統(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口形式。

2 中小學報告廳的空調(diào)系統(tǒng)方案

中小學校一般不設置集中空調(diào)冷熱源，教學樓、實驗室、辦公室等教輔用房均采用分體空調(diào)，但報告廳因為空間高進深大，普通的分體空調(diào)難以滿足其舒適度要求，一般采用獨立的小型中央空調(diào)系統(tǒng)。適用中小學報告廳的空調(diào)系統(tǒng)形式有模塊化風冷熱泵系統(tǒng)、多聯(lián)機系統(tǒng)、屋頂式空調(diào)系統(tǒng)。

2.1 模塊化風冷熱泵系統(tǒng)

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

2.2 多聯(lián)機系統(tǒng)

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

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)機相同，區(qū)別在于其將室外機、輸配系統(tǒng)及室內(nèi)機部分或全部集成在一起，因機組多安裝于屋頂，故稱屋頂式空調(diào)機組，是一種自帶冷熱源及空氣處理系統(tǒng)的設備。屋頂式空調(diào)機組有整體式和分體式兩種形式。整體式是將空氣處理設備、壓縮機、冷凝器等相關部件全部集中在一起，僅通過送、回風管將處理過的空氣送至報告廳內(nèi)。該機組必須放置在室外或屋頂通風散熱處。分體式是將空氣處理設備和壓縮機集成在一起組成室內(nèi)機，通過冷媒管與冷凝器連接，冷凝器必須放置在室外通風散熱處，與室內(nèi)機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)，能夠適應各種高度及跨度報告廳的送風要求，舒適度較高；機組一般標配控制面板，能夠?qū)崿F(xiàn)溫度及風速的顯示及控制，使用更加方便；整體式屋頂機一般放置于室外，分體式屋頂機一般會設置專用機房，噪音對報告廳影響較小。該系統(tǒng)的缺點在于機組需就近放置在報告廳附近，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)管理能力較弱的項目。

3 中小學報告廳氣流組織形式

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?？諝庑l(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。報告廳內(nèi)人員密度大，熱濕負荷及污染物散發(fā)量也大。設計合理的氣流組織，不僅可以使報告廳內(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。適用于學校報告廳的空調(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)

與籃球場合用的報告廳，常采用這種氣流組織形式。這類報告廳的高度高，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行空氣調(diào)節(jié)，而對上部較大非空調(diào)區(qū)進行通風排熱的空氣調(diào)節(jié)方式。典型的報告廳分層空調(diào)氣流組織示意如圖1，在報告廳中間部位設置噴口，送風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)，同時在頂部設置排風，及時帶走上部熱量，避免了熱量從空調(diào)區(qū)向非空調(diào)區(qū)轉(zhuǎn)移，回風口設置在送風口的同側(cè)下部，使得人員活動區(qū)處于回流區(qū)。當報告廳的跨度超過18m時，也可采用雙側(cè)送風的形式[3]。當報告廳作為籃球場使用時，一般僅開啟上部通風。作為辦公廳使用時，則開啟空調(diào)系統(tǒng)。這種氣流組織的優(yōu)點在于送風口構造簡單，氣流混合過程長，送風速度可控，與上送下回的形式相比初投資及運行費用均降低[4]。缺點在于送風溫差大、射流長，可能造成冷風下降或熱風上浮現(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

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

3.3 上（側(cè)）送上回

單獨設置的報告廳，高度不高且末端為風機盤管或多聯(lián)機室內(nèi)機時常采用這種形式。典型的上送下回氣流組織示意圖如圖3。送回風口均設置在頂部，墻面上無需預留回風口，布置簡單。這種送風方式冬季送熱風時氣流不宜到達人員活動區(qū)，一般僅在空間高度較小的報告廳中采用。如報告廳高度有限，頂部滿布風管均勻送風對高度影響較大時，也可在報告廳兩側(cè)布置百葉或噴口側(cè)送風，上部回風，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)合中小學校的建設形式、負荷特點和通風空調(diào)系統(tǒng)的重難點得出如下結(jié)論：

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

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

③層高較高的中小學報告廳宜采用全空氣系統(tǒng)上送下回，可采用模塊化風冷熱泵+組合式空氣處理機組或屋頂式空氣處理機組，當條件限制必須采用多聯(lián)機時，可采用高靜壓風管式室內(nèi)機+旋流風口上送上回的方式；

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