空調(diào)系統(tǒng)氣流組織優(yōu)化研究

摘 要：為探究學(xué)校報(bào)告廳空調(diào)系統(tǒng)中頂送下回與側(cè)送下回兩種送回風(fēng)形式的氣流組織效果，本文對(duì)合肥地區(qū)某學(xué)校報(bào)告廳的實(shí)際案例進(jìn)行分析，結(jié)合理論和模擬研究方法，對(duì)比了兩種送回風(fēng)形式在氣流組織、風(fēng)速分布、人員舒適度等方面的表現(xiàn)。研究表明：頂送下回式氣流組織形式在報(bào)告廳大部分區(qū)域能滿足設(shè)計(jì)要求，但風(fēng)口正下方風(fēng)速過高可能導(dǎo)致人員不適；而側(cè)送下回式氣流組織形式在報(bào)告廳人員活動(dòng)區(qū)域分布均勻，無局部風(fēng)速過大現(xiàn)象。基于此，本文提出了相應(yīng)的空調(diào)系統(tǒng)氣流組織設(shè)計(jì)和優(yōu)化建議，旨在為學(xué)校報(bào)告廳的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與優(yōu)化提供參考。

關(guān)鍵詞：報(bào)告廳；空調(diào)系統(tǒng)；氣流組織；頂送下回；側(cè)送下回文章編號(hào)：2095-4085（2025）02-0007-03

0 引言

報(bào)告廳作為學(xué)校中不可或缺的一部分，不僅承載著知識(shí)傳播、思想交流的重要任務(wù)，更是學(xué)校形象和校園文化的重要體現(xiàn)。因此，如何營造一個(gè)舒適、健康、高效的室內(nèi)環(huán)境，成為了學(xué)校建設(shè)和運(yùn)營過程中必須面對(duì)的重要課題?？照{(diào)系統(tǒng)作為報(bào)告廳室內(nèi)環(huán)境控制的重要手段，其送回風(fēng)形式的選擇對(duì)于氣流組織和制冷效果具有重要影響［1］。在眾多送回風(fēng)形式中，頂送下回與側(cè)送下回憑借各自特色，成為報(bào)告廳空調(diào)系統(tǒng)的兩大主流選擇。然而，何種送回風(fēng)形式更適合學(xué)校報(bào)告廳，仍需結(jié)合具體使用需求和條件進(jìn)行深入探討［2］。本文以合肥地區(qū)某學(xué)校報(bào)告廳為研究對(duì)象，通過理論和模擬分析，對(duì)比頂送下回與側(cè)送下回兩種送回風(fēng)形式在氣流組織方面的表現(xiàn)。希望通過本研究，能為學(xué)校報(bào)告廳的建設(shè)和運(yùn)營提供更加科學(xué)、合理的空調(diào)系統(tǒng)送回風(fēng)設(shè)計(jì)方案，從而進(jìn)一步保障室內(nèi)環(huán)境的舒適度與空氣質(zhì)量，為師生營造一個(gè)更加理想、高效的學(xué)術(shù)交流空間。

1 研究對(duì)象

安徽省合肥市包河區(qū)某學(xué)校內(nèi)報(bào)告廳的層高為8.1m，吊頂后室內(nèi)凈高6.8m，南北向長24m，東西向?qū)?4m，建筑面積約570m2。報(bào)告廳配備了兩臺(tái)高效變頻屋頂式空調(diào)機(jī)組，采用的是先進(jìn)的一次回風(fēng)全空氣系統(tǒng)。為優(yōu)化室內(nèi)氣流組織，設(shè)計(jì)人員精心設(shè)計(jì)了兩種送風(fēng)形式，并對(duì)其進(jìn)行了對(duì)比評(píng)估。方案一：將百葉風(fēng)口布置在吊頂下，風(fēng)口標(biāo)高6.8m，上部送風(fēng)，側(cè)墻下部排風(fēng)，空調(diào)平面布局（如圖1）。方案二：將射流噴口布置在東西側(cè)墻上，風(fēng)口標(biāo)高6.3m，水平送風(fēng)，側(cè)墻下部排風(fēng)，空調(diào)平面布局（如圖2）。

2 研究方法

在深入探究學(xué)校報(bào)告廳空調(diào)系統(tǒng)送回風(fēng)形式的優(yōu)化途徑前，本文首先對(duì)頂送下回與側(cè)送下回這兩種主流送回風(fēng)形式的氣流組織原理展開了系統(tǒng)性的剖析，力求從理論的高度精準(zhǔn)把握其各自的優(yōu)勢與局限。通過廣泛查閱相關(guān)文獻(xiàn)與資料，全面了解了這兩種送回風(fēng)形式在氣流組織、能效、空間利用等多個(gè)維度上的特點(diǎn)與差異。同時(shí)，緊密結(jié)合報(bào)告廳的實(shí)際需求與條件，本文對(duì)這兩種送回風(fēng)形式的適用性進(jìn)行了科學(xué)評(píng)估。

頂送下回送回風(fēng)形式，即將送風(fēng)口巧妙地置于吊頂之下，借助高位送風(fēng)的方式，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)空氣的順暢循環(huán)與及時(shí)更新。其顯著優(yōu)勢體現(xiàn)在送風(fēng)口布局的均勻性上，能夠確保冷空氣在寬廣的范圍內(nèi)均勻散布，有效規(guī)避了局部區(qū)域溫度過高或過低的困擾，為報(bào)告廳內(nèi)的聽眾帶來了更為舒適的環(huán)境體驗(yàn)。此外，該形式還因其卓越的空氣循環(huán)效果而備受推崇，有助于加速室內(nèi)污染物的排出，進(jìn)而顯著提升室內(nèi)空氣質(zhì)量。然而，這一形式也面臨著一些挑戰(zhàn)，如風(fēng)口下方可能出現(xiàn)小區(qū)域風(fēng)速偏高的情況，導(dǎo)致聽眾會(huì)感受到較強(qiáng)的吹風(fēng)感，從而影響舒適度。同時(shí)，頂送下回形式的安裝與維護(hù)成本相對(duì)較高，且可能會(huì)對(duì)室內(nèi)空間造成一定的擠占，這對(duì)于空間資源本就有限的報(bào)告廳而言，無疑是一個(gè)需要權(quán)衡的因素。

相較于頂送下回，側(cè)送下回送回風(fēng)形式在空間利用率方面展現(xiàn)出了顯著的優(yōu)勢。通過將送風(fēng)口巧妙地設(shè)置在側(cè)墻上，能夠最大限度地節(jié)約室內(nèi)空間，為報(bào)告廳內(nèi)的活動(dòng)提供更多的便捷與靈活。此外，由于送風(fēng)口距離人員活動(dòng)區(qū)域較近，送風(fēng)效果也更為突出，能夠在短時(shí)間內(nèi)迅速調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度。然而，側(cè)送下回形式在送風(fēng)均勻性方面存在一定的短板，可能導(dǎo)致室內(nèi)氣流分布不均，風(fēng)口下方區(qū)域會(huì)出現(xiàn)無風(fēng)區(qū)，進(jìn)而影響整體的舒適度。同時(shí)，送風(fēng)口靠近墻面還可能產(chǎn)生噪音干擾，這也是在設(shè)計(jì)與應(yīng)用過程中需要重點(diǎn)防范的問題［3］。

為更直觀地比較兩種送回風(fēng)形式的氣流組織情況，本文采用CFD（計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)）模擬軟件進(jìn)行模擬分析。模擬過程中，根據(jù)報(bào)告廳的實(shí)際尺寸、風(fēng)口布置形式、人員分布區(qū)域等因素，建立相應(yīng)的三維模型。然后，設(shè)置合理的邊界條件和初始條件，對(duì)兩種送回風(fēng)形式下的氣流組織情況進(jìn)行模擬計(jì)算。最后，通過對(duì)比模擬結(jié)果，分析兩種送回風(fēng)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(nèi)熱舒適（ITES）軟件，軟件以CAD為平臺(tái)，可對(duì)建筑室內(nèi)熱環(huán)境進(jìn)行相關(guān)的模擬計(jì)算，并展示流線、溫度、風(fēng)速云圖。采用CFD模擬軟件建立室內(nèi)熱環(huán)境模型時(shí)，需將建筑內(nèi)除報(bào)告廳外的功能房間及樓梯間、公共衛(wèi)生間等進(jìn)行填充，以保證計(jì)算效率。

建筑室內(nèi)熱環(huán)境模擬送風(fēng)口和回風(fēng)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(biāo)準(zhǔn)的K～ε湍流模型進(jìn)行模擬［5］。

2.2 模擬參數(shù)

學(xué)校報(bào)告廳設(shè)計(jì)并選用了2種送回風(fēng)形式對(duì)室內(nèi)熱舒適效果進(jìn)行對(duì)比，具體送風(fēng)口參數(shù)（如表1）?；仫L(fēng)口形式均采用門鉸式單層百葉風(fēng)口，在距地2m處設(shè)置2處風(fēng)回口，回風(fēng)量38000m3/h，風(fēng)速2.52m/S。

3 結(jié)果分析

本文選取垂直面風(fēng)速云圖作為主要評(píng)價(jià)工具，該圖可從三維視角全面觀測報(bào)告廳內(nèi)部的氣流狀態(tài)。通過顏色或灰度變化，風(fēng)速云圖直觀呈現(xiàn)了不同高度的風(fēng)速分布，使研究者能夠迅速捕捉到氣流的主要流動(dòng)特征及趨勢。這一方法不僅有助于識(shí)別出氣流速度較高的活躍區(qū)域，更重要的是能夠精準(zhǔn)定位那些風(fēng)速較低或幾乎為零的區(qū)域，即所謂的“氣流死角”。這些區(qū)域往往因空氣交換不足而導(dǎo)致空氣質(zhì)量下降，同時(shí)也可能引發(fā)溫度分布不均的問題，影響聽眾的舒適度。通過對(duì)頂送下回與側(cè)送下回兩種送回風(fēng)方案的模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，本文旨在揭示不同送回風(fēng)策略對(duì)報(bào)告廳氣流組織的優(yōu)化潛力，以及它們對(duì)改善室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量的實(shí)際效果。

3.1 頂送下回時(shí)報(bào)告廳室內(nèi)氣流組織形式分析

學(xué)校報(bào)告廳空調(diào)系統(tǒng)采用頂送下回時(shí)，室內(nèi)垂直面風(fēng)速云圖（如圖3）。頂部送風(fēng)時(shí)，空氣由吊頂向下送出，送風(fēng)口布置均勻，送風(fēng)相互之間擾動(dòng)較強(qiáng)，覆蓋面較大，空調(diào)送風(fēng)流經(jīng)人員活動(dòng)區(qū)后，由側(cè)墻的回風(fēng)口均勻排出。從室內(nèi)垂直面風(fēng)速云圖可以看出，送風(fēng)風(fēng)速沿垂直面衰減較快，人員活動(dòng)區(qū)域風(fēng)速在0.25m/s～1.25m/s之間，大部分區(qū)域風(fēng)速在0.30m/s～0.50m/s之間，均滿足設(shè)計(jì)要求。但風(fēng)口正下方存在部分小區(qū)域風(fēng)速較高的問題，達(dá)到0.8m/s，可能會(huì)導(dǎo)致人體局部產(chǎn)生不適感。

3.2 側(cè)送下回時(shí)報(bào)告廳室內(nèi)氣流組織形式分析

學(xué)校報(bào)告廳空調(diào)系統(tǒng)采用側(cè)送下回時(shí)，室內(nèi)垂直面風(fēng)速云圖（如圖4）。側(cè)墻送風(fēng)時(shí)，空氣由側(cè)墻的噴口呈噴射狀水平送出，兩側(cè)送風(fēng)到達(dá)一定距離后速度衰減，相互擾動(dòng)，冷空氣在重力作用下向下運(yùn)動(dòng)，到達(dá)人員活動(dòng)區(qū)域。人員活動(dòng)區(qū)域風(fēng)速在0.30m/s～0.75m/s之間，因?yàn)閮蓚?cè)噴口的誘導(dǎo)作用，周圍空氣互相摻混，最終人員區(qū)域氣流組織均勻，風(fēng)速無局部風(fēng)速過大現(xiàn)象，風(fēng)速符合設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)語

本文通過對(duì)比分析頂送下回和側(cè)送下回兩種空調(diào)送回風(fēng)形式在報(bào)告廳氣流組織方面的表現(xiàn)，得出了以下結(jié)論。

（1）頂送下回方式時(shí)，送風(fēng)口正下方部分區(qū)域局部風(fēng)速偏大，人員受到冷風(fēng)直吹，有冷吹風(fēng)感。因此，需要通過控制風(fēng)口風(fēng)速或者調(diào)整風(fēng)向來優(yōu)化氣流組織。

（2）側(cè)送下回方式時(shí)，人員區(qū)域風(fēng)速合理，氣流組織均勻，人的舒適感較好，無風(fēng)區(qū)主要在風(fēng)口下方的走道區(qū)域。因此，需要合理設(shè)計(jì)送回風(fēng)路徑，使氣流更加均勻地分布在整個(gè)房間內(nèi)，以減少無風(fēng)區(qū)的范圍。

（3）綜上所述，選擇哪種氣流組織形式應(yīng)根據(jù)報(bào)告廳的具體情況進(jìn)行綜合考慮。在實(shí)際應(yīng)用中，可通過調(diào)整送風(fēng)口位置、風(fēng)速、風(fēng)向以及增設(shè)輔助設(shè)備等手段來優(yōu)化氣流組織，提高室內(nèi)環(huán)境的舒適度。

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