摘要：空调气流组织不合理不仅会影响室内环境热舒适性和人员工作效率，还会造成空调系统设备选型偏大，增加空调的运行能耗和运行成本，直接影响建筑节能。因为室内空调温度冷热不均，使得设计者和设备采购人员不得不通过加大设备容量的办法来弥补室内气流组织不合理的缺陷，形成了“大马拉小车”的设备选型和采购格局。另外，空调气流组织不合理还会导致空调运行时间的加长和高风速、大风量的运行工况增多，加大了空调的运行成本，增加了建筑能耗。对此，本文基于剧场建筑这一高大建筑，研究空调气流组织方案。
关键词：高大建筑；空调气流；组织方案
1高大建筑空调气流组织的重要性
空间高度大于5m、体积大于1万m3的建筑被称为大空间建筑。在进行供暖和供冷时，高大空间室内形成的热环境有着自身的特点，这是由其建筑自身的特征所决定的。1）空间高度大，如：音乐厅/剧场高度为10~20m，普通体育馆高度为10~30m，高层建筑的中庭高度达100m以上，由于浮力的原因，高大空间很易产生竖直温度梯度；2）大空间外壁所占的比例大，即大空间的外墙面积与地板面积之比大，如：办公建筑标准层为0.2~0.3，而大空间则可能为1，在这种情况下，高大空间内的室内环境非常容易受到室外环境的影响；3）使用区域在整个空间所占的比例小，因此环境控制区域（需要空调的区域）一般也是被限定的，并且不同的区域因其功能要求不同，对空调有不同的要求。正因为这些特点，合理的气流组织设计对高大空间空调设计尤为重要。
2剧场观众厅气流组织常见的形式分类
2.1上送下回式
在剧场的大厅顶棚或者网架的空间内安装送风口，在观众座位台阶以及剧场场边侧壁上安装回风口，空气从上往下传到观众席中，然后被回风吹走，就是上送下回式。该方式实现了均匀的送风，使通风区域内每个地方的空调参数都一样。尤其是剧场不能承受太大的风速时，会选择顶棚上送的方式，从而满足观众的舒适度要求。但是上送风也有一些缺点，因为剧场上部空间也属于空调区域，所以冷热负荷比较大，消耗的能源也更多；此外，很多剧场采用的都是轻质的网架结构，顶棚网架中很难布置风管。近年来，很多新建的剧场很少采用上送风的形式，如果对室内空气的清洁度以及热风没有太高的要求，可以采用上热风的方式。
2.2侧送下回式
在剧场的大厅周围侧墙的上面安装送风口，送风口主要根据建筑体的外形进行设置，这就是侧送下回式。在观众座位下面台阶侧壁的地方以及剧场场边设置回风口。侧送还有一种方式就是在剧场场顶部中心的患侧面设置送风口，然后给观众席通风，观众席的作为下面以及场边上均匀布置回风口。当前，剧场以及电影院等大厅中使用最广泛的就是侧送方式，特别是喷口侧送方式。由于喷口送风的流量比较大、送风射流较长，在大厅四周的侧墙或者结构网架周边的横梁上面布置喷口，剧场区采用的方式为远程喷射，这样达到观众区的气流风速比较小。在观众席的侧面以及剧场场地的边缘处设置回风口，保证空调区域的温度比较均匀，距离喷口比较近的后排观众一般都位于回流区，要注意避免出现“脑后风”现象。同时还存在很多问题：很难控制剧场场地的风速，对剧场区域有较高的风速要求，但是由于射程比较长、送风的温差比较大、热气流的上升以及冷气流下降比较明显，导致风速超出了规定的要求。很多剧场设计可转动的喷口，从而可以更好的调节风速。
2.3下送上回式
在观众席的地面或者座椅上设置送风口，可以对观众席进行直接的送风，在顶棚和观众席后上部设置回风口，就是下送上回式。这种方式的节能效果比较明显，可以有效的避免空调区域中出现灯光以及屋面的对流部分，从而大大降低设计的负荷，减少相应的空气处理设备，观众区的温度场以及空气速度都比较均匀。观众可以直接接受到充足的通风。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆但是也存在一些不足之处，比如无法控制剧场的场地，风口的形式比较复杂，运行管理比较困难。座椅下面的送风容易带起灰尘，并且让人感觉凉爽。在采用这种形式时，要对送风的速度、温差以及诱导比等进行综合的考虑，对送风的温度和速度进行合理的选择，既要达到基本的温度要求，还要让观众感到舒适。
2.4分区送下回式
在剧场大厅内部，在观众区设置送口风，在剧场分区设置回风，从而满足两个区域不同额要求，这就是分区送下回式，该方式在大型的剧场、游泳馆中应用的比较多。通常，综合性的多功能剧场，剧场送风方式一般是对风速要一定要求时才使用，从而使赛区的风速要求得到保证。观众区一般也可以分成几区送风，从而使观众区的温度比较均匀，温差不会太大。
3剧场建筑空调气流组织方案
3.1剧场概况
首先，从建筑设计方面了解，本项目大剧场的舞台净高达25m，宽度29m，进深25m。其次，幕布重叠是舞台的一大特点，本项目根据浙江舞台设计院提供的幕布设置方案，每400mm设置一幕布吊杆，供演出时根据导演对舞台的需求，不定位的设置大幕，纱幕，边幕，天幕等等，这些幕布在演出过程中不允许出现摆动，以免影响演出效果。再者，舞台上空设有三层天桥，两层栅顶，以及各种钢丝电缆，错综复杂。为了能更好的配合演出，本次舞台机械设有可供左右移动的衍架式杆体，供上下移动的吊杆机。最后，舞台的灯具也比观众厅多很多，且发热量大。
3.2组织方案
基于以上的舞台特点，给舞台的气流组织设计以及风管风口的布置均带来一系列的困难。针对这些困难，在设计过程中，配合建筑、舞台机械的要求，作出了一系列针对性方案：（1）空调机房设置在地下一层，风管经舞台两侧风井至第一、二层天桥，沿天桥底下布置两路送风支管，并在两路支管的总管上设置电动阀。在第一层天桥底下的送风管上布置球型喷口，在第二层送风管上布置侧送单层百叶风口。当舞台对风速要求不高时，开启第一层电动阀，关闭第二层电动阀，让气流经喷口高速送向舞台；当舞台对风速有严格要求时，开启第二层电动阀，关闭第一层电动阀，让气流经双层百叶风口低速送向舞台。该方案一方面有效的解决了舞台空间高大、风管隐蔽等问题，同时通过电动阀的切换，有效的控制了风口的风速，避免了幕布摆动影响演出效果；（2）回风口设置在舞台两侧的低位内侧墙上，配合上述的送风系统，形成有序的舞台的气流组织，使舞台的气流分布均匀，从而保证了温度场的均匀。（3）在第三层天桥以上设置了送排风系统，使舞台上空的大部分热量直接排至室外，不进入空调区域，达到节能的效果。
结语
综上所述，气流组织设计在剧场建筑的空调设计中至关重要，它直接影响到剧场的空调效果，但受到建筑空间、建筑功能、人体舒适性及舞台机械等众多因素的限制，风管走向和风口布置都需要综合考虑。因此，在设计之初，应该做好与建筑、舞台机械，以及室内装修等相关专业的紧密配合。
参考文献：
[1]张玉.剧场建筑集中空调气流组织形式及分析[J].江西建材，2017（24）：45+51.
[2]郁文红，李杨，高艳.空调室内气流组织与建筑节能[J].建筑节能，2017，45（05）：7-9+16.
[3]何顺军.空调房间室内气流组织模拟[J].建材与装饰，2017（09）：184-186.
[4]潘冬梅，徐象国，王怡琳，王立民，邵俊强.高大空间气流组织模拟——文献综述[J].暖通空调，2018，48（01）：131-138.
[5]张幸.分层空调气流组织数值模拟研究[D].石家庄铁道大学，2016.
论文作者:刘志永
论文发表刊物:《基层建设》2018年第30期
论文发表时间:2018/11/14
标签：剧场论文; 气流论文; 空调论文; 舞台论文; 风速论文; 建筑论文; 组织论文; 《基层建设》2018年第30期论文;