中央空调系统的气流组织技术研究

中央空调系统的气流组织技术研究

李哲存

广州市天作建筑规划设计有限公司510623

摘要：随着社会的发展和进步，中央空调已经成为现代建筑中必不可缺的设备。它除了给人们带来舒适温度、湿度环境之外，对室内人体健康也有很大的影响。在中央空调系统中，气流组织的形式对装有空调室内的空气品质有着决定性作用，其直接影响着房间内的温度、气流流动速度、区域温差、区域流速以及空调能耗等方面。为此，本文结合体育馆中央空调的气流组织技术展开探讨研究。

关键词：中央空调系统；气流组织；实例分析

1.中央空调系统概述

中央空调系统是指在整个建筑物内，整合各房间、楼层和有效部位，通过集中制冷或制热主机，经过排风通道统一调配各用户端所需的温度和水蒸气，达到提高建筑物内每个部分舒适程度的目的。中央空调系统有主机和末端系统。负担室内热湿负荷所用的介质可分为全空气系统、全水系统、空气-水系统、制冷剂系统。按空气处理设备的集中程度可分为集中式和半集中式。按被处理空气的来源可分为封闭式、直流式、混合式（一次回风、二次回风）。主要组成设备有空调主机（冷热源）、组合式空调机组（风柜）、风机盘管等等。

2.中央空调系统的气流组织形式

空调的气流组织也称空气分布，是指空调区域内空气的流动形态和分布，它是空调设计的一个重要环节，直接影响到空调区域内空气的温度、湿度、流动速度、洁净度和温差等能否满足工艺要求。目前，常见的气流组织形式有以下几种。

2.1侧送风

侧板送风是目前常用的气流组织形式。风道位于房间上部，沿墙敷设，在风道的一侧或两侧开送风口。可以上送风，上回风；也可以上送风，下回风。它的特点是风口应贴顶布置，形成贴附式射流，回风区进行热交换。回风口设在送风口的同侧，风速为2~5m/s。冬季送热风时，调节百叶窗使气流向斜下方射出。

2.2散流器送风

散流器送风可以进行平送和侧送，它也是在空气回流区进行热交换。射流和回流流程较短，通常沿顶栅形成贴附式射流时效果较好，它使用于设置顶栅的房间。

2.3条缝送风

通过条缝形送风口进行送风，其射程较短。温差和速度变化较快，适用于散热量较大只求降温的房间，例如纺织厂、高级公共民用建筑等都有采用条缝送风。

2.4喷口送风

经热、湿处理的空气由房间一侧的几个喷口高速喷出，渡过一定的距离后返回。工作区处于回流过程中，这种送风方式风速高，射程远，速度、温度衰减缓慢，温度分布均匀，适用于大型体育馆、礼堂、剧院、机场、车站及高大厂房等公共建筑中。

2.5孔板送风

利用顶栅上面的空间作为静压箱。在压力的作用下，空气通过金属板上的小孔进入室内。回风口设在房间下部。孔板送风时，射流的扩散及室内空气混合速度较快，因此工作区内空气温度和流速都比较稳定，适用于对区域温差和工作区风速要求严格、室温允许波动较小的场合。

3.某体育馆中央空调系统的气流组织的优化技术

某工程总面积为3500m2，建筑结构的高度为21.65m，可容纳观众3720位，为典型的中小型综合性体育馆，属于高大空间。

3.1原空调系统设计

该体育馆空调冷负荷1162kW，空调面积冷负荷指标为332W/m2，夏季的送风量为165000m3/h，新风量为55000m3/h，回风量为93500m3/h，排风量为16500m3/h；夏季室内设计温度取26℃，相对湿度取60%。

原设计空调系统采用侧送上回，利用一排球形喷口从观众席后部向比赛大厅、观众席送风，北侧使用12个Φ500mm个近程球形喷口，喷口的安装高度为19.4m，送风量为2000m3/h，送风温度为20℃，送风角度为向下15°；东西两侧各使用19个Φ500mm远程球形喷口，安装高度为16.75m，送风量为3500m3/h，送风温度为20℃，送风角度为向下5°；回风口大小为1m×0.5m，设置在观众席后部，送风口下面3m处。

3.2原有空调系统的问题

3.2.1原空调设计系统是针对体育馆的比赛模式，没有考虑高等学校体育馆还需进行集会和文艺汇演等其他活动。

3.2.2原设计采用单排喷口送风，风速大，射程远，对比赛大厅降温明显，对观众席降温效果较差；而且冷气流下降，热气流上升较为显著，导致比赛场地气流速度难以控制。

3.2.3体育馆为U型座位分布，南侧没有观众席，没有进行送风，会导致南侧温度较高于北侧。

3.3空调系统优化设计

3.3.1在体育馆设计的基础上，考虑到高校体育馆的使用特点，重新计算室内负荷，空调负荷为1288kW，为减小风机耗功，增大送风的送风温差。

3.3.2调整送风方式，将原来的侧送上回的送风方式改成分顶送+侧送上回相结合的送风方式。在进行其他活动时，开启屋顶送风和近程侧喷口，屋顶直接对比赛大厅进行供冷，近程喷口对观众席供冷；在进行体育比赛时，关闭屋顶送风，开启近程送风口直接对观众席进行供冷。

北侧送风口位置不变，送风量增加至2150m3/h，东西两侧使用14个500mm的近程喷口，喷口安装高度为15.95m，送风量为3500m3/h，送风温度为18℃，送风角度为向下22°直接向观众席供冷；屋顶采用4台高大空间组合机组，每台机组两档可调，低档风量7300m3/h，高档风量9500m3/h。

3.4原方案与优化设计方案的对比

3.4.1原方案侧送上回，采用单排远程喷口，比赛大厅温度25.5~27.5℃，观众席的温度为26.5~29.5℃，上下温差为3℃，且后排座位温度较高。比赛大厅9m以下，气流分布速度在0.1~0.3m/s之间，难以满足高校体育馆多功能切换要求。

3.4.2修改后的方案采用顶送+侧送上回，屋顶使用高大空间空调机组，侧送采用单排近程喷口。当体育馆举行集会和文艺表演时，同时开启屋顶空调机组和侧面喷口，比赛大厅的温度为23~26℃之间，观众席温度稳定在25℃左右。比赛大厅2.5m以下人员活动区域的风速在0.25~0.35m/s之间，观众席上方0.6m处气流速度基本在0.1~0.3m/s之间。当进行要求更高的羽毛球和乒乓球比赛时，可关闭屋顶空调机组，调整侧面近程喷口，可使比赛大厅温度在25.5~26.5℃之间，比赛大厅9m以下的气流速度控制在0.05~0.15m/s之间。

综合上述内容，修改后的气流组织方案在温度控制与风速控制上均大大优于原方案，且能在不同用途情况下灵活切换方案，更适合该体育馆的实际情况。

结束语：总之，室内空气品质的好坏和人们的工作效率，以及健康状况成正比。随着科技的发达，空调已经不再是过去仅仅提供生产，工作环境需要的工具了，而是成为了调节室内空气质量重要部分，因此相关人员必须要重视中央空调系统的气流组织技术，以合理安排室内的气流结构，使室内气流的温度，速度，湿度等方面满足人们的需要。

参考文献

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[2]吕品，束永保，许登科.空调房间室内气流组织的数值模拟研究及应用[J].安徽理工大学学报.2014.

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