概要：本文具体介绍和分析了分层空调节能技术使用的可行性和设计时需要注意的问题，通过汽车试验室案例计算，验证了其节能型和可实施性。
　　关键词：分层空调  工作区高度  送风角度
　　一.概况及简介
　　近年来，大空间建筑在工业和民用场合出现越来越多，对要求空调的场合，其空调能耗所占建筑能耗的比重也相应的增大。分层空调一般可以定义为：在大空间两侧或单侧腰部设置送风喷口，下部同侧均匀设置回风口，运用多股平行非等温射流将空间隔断为上下两部分，仅对下部空调，形成“空调区”已有分层空调实例都是针对工业生产厂房或者高大空间公建，空调效果也得到了验证。但是随着对汽车性能的测试要求也越来越高，许多对于整车的实验室都比较高大，并且也都有空调要求，以往为满足这些需求，多采用室空调。分层空调在汽车性能试验室中还没有具体的应用。希望通过研究，为汽车研发空调节能技术方面提供帮助。
　　二.关键问题探讨
　　下面以碰撞实验室为例，在设计初期针对关于分层空调几个关键问题的探讨。碰撞实验室一般为了让碰撞物体或者汽车产生实验所需足够的初速度，需要有较大的空间长度供其加速，而且为了检测试验效果更好的布置灯光和吊车，也需要较大的上部空间。所以满足实验要求的碰撞试验区域，是我们研究的一种典型高大空间。
　　1.针对于碰撞试验室空调系统几种布置方案的比较（在需要设计舒适型空调的条件前提下）。
　　1）全室空调系统
　　采用组合式空调机组对室内空间所有空气进行处理的系统。该方案能够达到室内的空调效果，但是为了气流的均匀性，需要布置较多的送风管道，且能耗较大。
　　2）岗位送风空调系统
　　岗位送风方案采用小型空调式机组空气系统。对于工作人员集中且运动范围较少的情况这种方案比较合理。但是，如果工作人员较分散并且活动范围较大时，该系统限值较大不适用。
　　3）考虑分层空调的方案
　　分层空调对建筑物采用双侧送风，下侧均匀回风的形式，上部加以适当的排风。风管位于厂房的两侧区域。风管设置在只是工作空间以上的一段区域，接近建筑物高度的1/2左右。按照手册上面的计算方法，分层空调设计冷负荷为全室空调设计冷负荷的70%左右。比较设备布置方面，该系统布局只是占用厂房两侧的空间，厂方上部基本没有空调送风管道，管道少，不影响工艺进行，能够很好的满足使用要求，可以作为优选方案。
　　2.空调区高度的确定
　　分层空调的计算负荷除包括空调区域本身的围护结构机设备人员的负荷外，还包括上部非空调区域所引起的对流和辐射负荷。空调区域的中心位置没有较高大的工艺设备，可以适当的降低两侧射流的高度，保证人员工作区的空调效果即可。但高度必须满足回风气流组织的要求，不会引起乱流，可以适当的降低空调分界面的高度，在该部位允许小于工作区高度。
　　3.气流组织
　　试验厂房中的空调系统能否实现分层，达到理想的速度场，均匀的温度场和节能效果，是由合理的气流组织形式决定的。
　　分层空调中，为了防止下部空间自身内部以及和其它区域产生乱流，一般不采用集中回风，上部回风或中间回风的形式。碰撞实验室中，场地两侧工艺设备较少，主要集中在场地中间，可以根据固定的柱间距结合柱子的具体构造布置。
　　空调送冷风时，应该避免送出的冷气流在没有完全衰减前直接吹向人体。同时，如果生产工艺对温湿度有一定要求，则冬季的气流组织方式必须加以改善。
　　4.空调设备的布置形式
　　集中空气处理后风管送风形式，这是目前应用最广泛的一种方式。我国国内的许多厂房及车站站房建筑内都采用的这种（新天津站、会展中心、首都机场及北京南站等）。风管布置在空调区域的两侧，从两侧均匀送风，这种形式的气流组织需要设备较少，维修和管理方便，在风速满足要求的情况下，易于采取隔震和防噪措施，并且可以按照季节来调整新风量，最大可能的达到节能的要求。集中系统的特点是处理的空气量大，可以實现全年多工况运行，使空调系统在优化工况下运行，达到运行经济的目的，同时过滤空气的条件较好，送风比较干净，可以通过集中加湿的方式较精确的控制室内的相对湿度。
　　4.非空调区进排风形式
　　自然进风一般是利用建筑物开设的高侧窗，通过风压和热压的作用使室外空气进入。高侧窗不宜开得太多， 窗面积应按计算决定。排风时，一般有两种方式， 一种为管道式小型排风系统， 一种为均匀布置的屋面通风器（屋顶风机）。排风系统的管道布置在车间两侧屋面下。排风口宜向下且向中间偏斜， 均匀布置。风管较长时， 要装有调节装置。另一种方式是采用屋顶风机机械排风的形式，将室内风排出。这种形式排风的均匀性较好，但是冬季无法利用建筑物上部的热空气。
　　三.计算实例：（以碰撞试验室为例）
　　某地区汽车工程院碰撞试验室，碰撞大厅长度85m，跨度40m。网架底标高16.0m。室内夏季空调设计温度t1为27℃。工作区高度2.7m，三面外墙，墙体下部为混凝土砌块，上部为彩板结构，南北侧各有2.4x1.8m的高窗17个，北侧有2.4x1.8m的低窗14个，均为单层玻璃窗，试验室内部密封良好。顶部通过屋顶风机对非空调区进行3次/h的换气。经计算送风气流组织见下表：
　　根据两侧送风原则，每侧布置直径为0.21m射流圆喷口47个，合计94个，喷口间距1.8m，高度5.91m。建筑物的柱距为10m，则回风口两侧布置，根据建筑基础柱的数量设置回风口16个，每个面积为1.8（高）×0.8（宽）=1.44㎡，距地面高度0.3m。同时屋顶设置屋顶风机进行排风。
　　四.结论
　　1.通过计算验证，高大厂房在采用分层空调的形式下，同全室空调相比，冷负荷节约30%左右，但是并不是说所有的厂房都要采用分层空调的形式，而是要根据实际情况具体分析，当满足采用分层空调的情况时才可以采用。
　　2.在一般的设计中，分层空调采用圆形喷口是最为经济合理的，但要满足空间和美观的要求，最好同建筑物的构造结构结合起来考虑。
　　3.在汽车试验室中分层空调的气流组织是否会对试验结果产生影响还未得到验证，还存在一定风险。所以建议对于工艺环境要求较高的试验室仍然采用传统的空调形式，而在一些大空间但需要提供舒适型空调的试验室，推荐采用分层空调形式。