高大空间空调系统不同气流组织形式的能耗分析研究
大空间建筑空调气流组织设计方法的探讨
。
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一 （
５ 】
（ ） ２
而为了实现分层空调的设计 目的，合理的气流
组织是个重要的影响因素 。 通常研究方法有 以下三
种。
式中， 为多股射流非等温送风条件下 的温度修正
系数 ， 为各单股射流轴到所研 究点的距离 ｍ ，
２ 气流组织 的经验计 算方法
ｍｅｈ ｄ，ｕ ｒｃ ｌ ｎ ｌｓｓｍｅｈ ｄａ ｄｍｏ ｅ ｘ ｅｉ ｎ ｔ ｏ ｎ ｍｅｉａ ａｙ ｉ ａ ｔｏ ｎ ｄ ｌ ｐ ｒｍｅ ｔｍｅ ｏ ａ ｔｅｓｍｅｔ ｎ ｌｓｓｔｅａ ｖ ｎａ ｅ ｎ ｉ ｄ ａ ｔｇ ｓｏ ｅ ｈ ｔ ｄ。ｔ ａ ｉ ｈ ｍｅａ ａｙ ｅ ｈ ｄ ａ ｔｇ ｓａ ｄｄｓ ｖ ａ ｅ ｆ ａ ｎ
多股平行射流 的相互叠加、相互影 响产生 了 ｋ 、 ，然而，射流边界有一定的角度 ，因此 当 ｖ
张海舟 男，１８ 年出生。华中科技大学环境科学与工程学院硕士研究生，主要从事高大空间空调的研究 ９１
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２０ ０ ６年第 ２期
制冷与空调
４ ７
２１ 多股平行射流的计算 ．
多股平行射流 的一个特 点就是对射流上 的任 意点都遵守动量守恒和能量守恒， 由此可得到任意
合流处所研究点的流速 ｖ （ ／）和该点 的过余空 ｍｓ 气温度 （ ℃）的计算式。
为各单股射流距始点轴心过余空气温度 ℃，｝ “ Ｉ
为截面上的射流半径、且 Ｒ ． ２ 。 ＝Ｏ ２ｘ
ｈ ｍ ｎ ｎｒｄ ｃ ｔｅｉ ｐ ｌ ｔｅ ａ ｄ ｉｔｏ ｕ ｓａｓｎ ｈ ｔｃａ ｐｉｄｍｅ ｏ ｅ ｙ ｅ ｈ ｔ ｄ．
［ ｅ ｒｓ ｌ ｇ ａｅ： ａ ｓ ｉｕｉｎ ｃｌ ｌｉｇｆｒ ｌ ｉｎ ｎ ｍｅ ｃ ｌ ａ ｓ ； ｍｏ ｅ ｅｐ ｒ ｎ Ｋ ｙｗｏｄ ］ ａ ｅ ｐ ｃ ｒ ｓ ｉｄ ｔｂ ｔ ； ａｃ ａｎ ｍｕａ ｏ ； ｕ ｒ ａ ｌ ｉ ｒ ｉｒ ｏ ｕｔ ｏ ｔ ｉ ａ ｙｓ ｎ ｄ ｌ ｘ ｅ ｍｅｔ ｉ
新武汉火车站候车厅分层空调气流组织CFD模拟研究
空 调收稿日期作者简介方 进(—),男,华中科技大学建筑环境与设备工程专业硕士研究生。
新武汉火车站候车厅分层空调气流组织CFD 模拟研究方 进1,徐玉党1,雷 飞1,郭 辉2(1.华中科技大学,武汉 430074;2.中铁第四勘察设计院集团有限公司,武汉 430063)摘 要:分层空调是高大空间建筑典型的气流组织方式。
利用计算流体力学软件Air pak 对新武汉火车站候车厅的分层空调夏季气流分布特性进行模拟分析,预测了3个送风角度下候车厅的速度场、温度场以及热舒适度分布情况,为分层空调系统的设计提供参考依据。
关键词:铁路客站;候车厅;分层空调;A irpak;数值模拟中图分类号:T U83 文献标识码:A 文章编号:10042954(2008)S10006031 概述高大空间建筑物的空气调节具有其特殊性,其气流存在明显的分层现象,且垂直方向梯度很大。
因此,要实现高大空间建筑室内良好的热环境并节约能源,关键在于合理的气流组织。
分层空调是典型的高大空间建筑气流组织方式。
分层空调是指仅对下部(或上部)区域进行空调,而对上部(下部)区域不空调的空气处理方式[1～2]。
本文利用Ari pak211软件,对新武汉火车站候车厅分层空调的夏季气流组织的热舒适性进行了模拟研究,研究结论为火车站候车厅类高大空间空调系统优化设计、气流组织效果等提供了理论依据和指导方法。
2 候车厅概况武汉火车站候车厅呈南北对称分布,分别称为北向候车厅和南向候车厅,承担着武汉火车站全部旅客的候车任务,人员密度为0191人/m 2。
根据《铁路旅客车站建筑设计规范》(G B50226—2007),夏季室内设计参数为温度26℃,相对湿度60%,新风量8m 3/人h[3]。
室内效果图如图1所示,图2为风柱模型局部放大图。
3 模型的建立与优化311 候车厅模型计算区域选取北向候车厅,包括普速候车厅、专线候车厅、25m 夹层等功能区域。
鉴于该建筑结构比较复杂,模型建立和网格生成困难,对候车厅作如下适应图1 候车厅室内效果图图2 风柱模型局部放大性改造和简化。
大空间分层空调技术探究
图１ ： 分层 空调 气 流 组织 示意 结构 图
二、 自由射流 的流 动规 律
１ 、 等 温 自由射 流 流动 特性
高度 不 变 、 宽度 渐缩 的 管道 ， 这 样 设 空间体积分为空调区和非空调区 ， 计 的 目的是 保证 送 风 口的 送 风 速 度 从 而 仅对 空 间 的 下 部 区域 进 行 空 近 似 相 等 。 大厅 由 冷水 机 组提 供 冷 ８ ０ Ｋ， 回 调， 而 对 上 部 区域 不 进行 空调 的空 源 ，夏季 冷 冻水 供水 温 度 为２ ８ ５ Ｋ。 空调 系 统有 较完 备 的 调 方 式 。如 图 １ 为 分层 空 调气 流 组 水 温 度为 ２ 自动控 制 系统 ， 根据 回 风 温度 ， 调 节 织 示 意结 构 图 ： 空气 处理 机 组 回水 管 的 开 启度 以 及 作为分层面， 在 垂 直 方 向上 将 整 个 风机 的转速 ， 以 保证 大 厅 温度 处 于设 定 的温 度范 围 ，有 利 于节 约 能 源 ， 减 少 运 行成 本 。
（ １ ） 风 口模 型
通过送风 口的空气射流 、 回风 口的出流实现大厅 内空气的混合 ， 达到空
调和 通风 的 目的 ， 因此 送 风 口空气 的 人流 条件 以及 回风 Ｅ ｌ 的 出流 条件 对 大厅 内空 气流 动 的情况 影 响很 大 。 为 正确 预测 室 内的空 气温 度和 速度 的分 布 ， 需要
施 工技 术与 应用
大 空间分层 空调技术探 究
关 键 词： 文章 主要 对 大 空间分 层 空调 技术 进行 了相关 阐述 ， 对 分层 空调 的概 念 及 等温 非 等温 自 由射 流 流 动特 性和 大空 间 空调 的 设计 要 点进 行 了详 细探 析 ， 希 望 可 以通 过 本文 可 以给 广 大 暖通 空调设 计 工作 者提 供 参考 。
体育场馆等大空间暖通空调设计难点及对策分析
体育场馆等大空间暖通空调设计难点及对策分析Pleasure Group Office【T985AB-B866SYT-B182C-BS682T-STT18】体育场馆等大空间暖通空调设计难点及对策分析摘要：本文主要结合案例就大空间建筑暖通空调设计的难点及对策作了一些分析和探讨。
关键词：大空间建筑；暖通空调；设计一般而言大空间建筑主要包括音乐厅、剧院、电影院以及体育场馆等建筑。
相较于传统综合楼建筑、高层建筑和民用住宅建筑，由于建筑空间、结构以及空气动力学方面的巨大差异，大空间暖通空调设计的考虑因素更多，设计难度更大，本文将结合案例就大空间建筑暖通空调设计的难点及对策作一些分析和探讨。
一、大空间建筑暖通空调的主要特点大空间建筑暖通空调特点表现见下表1。
表1大空间建筑暖通空调特点二、大空间建筑暖通空调设计难点及对策高大空间建筑防火难度大，对采暖、通风和空调系统的要求更高。
例如，大空间建筑往往需要在主体建筑或裙房内布置一些象燃油或燃汽锅炉房、自备发电机房、空调机房和汽车库等一些危险性较大的空间。
这方面应在设计中有所体现。
大空间建筑往往高度较大，这将加重采暖系统的垂向失调，同时由于系统水静压力较大，直接影响到室外管网的水力工况，其系统的形式及与室外管网的连接与多层建筑有较大差异。
高大空间建筑设计往往需要有单独的热源，以满足空调、采暖、制冷、热水供应等方面的需求。
由于用地紧张和其他一些原因，有些大空间建筑需要在地下室内或屋顶上设置锅炉房。
从目前发展趋热来看，这种设计方式越来越多，这使得大空间建筑的热源设计变得更为复杂。
大空间建筑的空调设计气流组织因温度梯度较大，需采用合理的送风方式。
上送下回方式为从顶棚送风下部回风，现工程多采用可调节风量和射程的风口，提高冬季的送风风速；侧送下回方式送风口高度大多在3米左右，需要结合建筑装修设计布置风口位置以达到室内美观，同时需要精确的空调气流组织计算。
具体的大空间建筑类型，其设计还应有侧重。
大空间建筑暖通空调设计与节能
大空间建筑暖通空调设计与节能摘要:暖通空调系统的节能占建筑节能的主要部分，暖通空调的节能设计对于降低建筑物的能耗有着重要的作用。
通过大空间建筑暖通空调系统设计工程实例，阐述了该设计过程的重要环节，对达到节能降耗的最终目标有一定的参考价值。
关键词:高大空间; 置换通风; 节能abstract: the hvac system energy saving accounts for the main part of the building energy efficiency, energy saving of the hvac design for reducing the energy consumption of the building has an important role. through the large space building hvac system design engineering examples, this paper expounds the important link of the design process, to achieve the ultimate goal of saving energy and reducing consumption is of certain reference value.keywords: tall space; displacement ventilation; energy saving中图分类号：s210.4 文献标识码：a 文章编号前言随着人类生活质量的提高，人们的生活内容越来越丰富，各种体育、休闲设施等公共建筑应运而生，这类建筑大都体积庞大，结构复杂，功能灵活(建筑功能多样化)，传统的空调通风方式已经不能充分发挥这类建筑的功能并创造优质的环境，同时随着能源问题的日趋紧张，如何进行暖通空调的设计、运行及管理既能满足人们对大空间建筑的舒适要求又能节约能源，是一个非常值得探索的研究方向。
南沙国际邮轮码头航站楼大厅气流组织CFD模拟
南沙国际邮轮码头航站楼大厅气流组织CFD模拟摘要：介绍了南沙国际邮轮码头航站楼大厅全空气空调系统的设计，并通过CFD技术分析其温度场和速度场，针对分析所得问题，对全空气空调室内气流组织进行调整和优化，航站楼大厅热环境明显改善。
关键词：高大空间；气流组织；CFD0 引言☆对于高大空间空调系统的气流组织设计，主要研究手段是将气流数值分析和模型相结合，气流数值分析可利用相关的内扰因素、边界条件和初始条件进行分析，能全面地反映室内的气流分布情况，从而确定最优的气流组织方案[1，2]。
本文针对南沙国际邮轮码头航站楼大厅，利用CFD软件对其温度场和速度场进行数值模拟，并根据模拟结果对全空气空调系统设计方案进行调整优化。
1 项目概况及气流组织分析方法简介1.1项目概况本项目位于广州市南沙区，为一级港口客运站，集口岸服务、交通保障、商业、旅游和办公等为一体的大型综合体。
航站楼出境联检大厅，包括出发通道、海关检疫查验区、旅客等候大厅、出境检疫、等候大厅等功能区，为本次CFD气流组织模拟的研究对象。
出境联检大厅建筑面积为8564.3m2，层高为11.35m。
如图1、图2所示。
1.2气流组织分析方法的确定计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics，简称CFD）是通过计算机数值计算和图像显示，对包含有流体流动和热传导等相关物理现象的系统所做的分析。
CFD可以看做是在流体基本方程（质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程）控制下对流动的数值模拟。
通过这种数值模拟，我们可以得到复杂流场内各个位置的基本物理量（如速度、压力、温度、浓度等）分布，以及这些物理量随时间的变化情况[3]。
图1 二层出境联检大厅平面图图2建筑剖面图2 空调型式及CFD模拟结果分析出发通道、海关检疫查验区、旅客等候大厅、出境检疫、等候大厅等大空间区域采用低速全空气空调系统，送回风形式为上送上回。
此类区域的空调风系统设置为该项目的特点及难点。
国家大剧院观众厅空调系统和气流组织方式的设计和分析
!
! !空调方案和依据的理论 ! " ! !国家大剧院观众厅空调方案 国家大剧院工程位于北京长安街人民大会堂西侧! 采 由法国 ) 公司和 用法国著名建筑师安德鲁的设计方案! * + 机电初步设计! 北京市 , . / 0 公司分别完成建筑和结构" 建筑设计研究院进行施工图设计# 观众厅空间高大! 采用椅下送风方式能够提高下部工 上回风方式能够使风量全部通过上部技 作区的空气质量$ 术层! 将灯光热量带走! 改善技术层的工作环境$ 观众厅处 需全年送冷! 更适用于新鲜的低温送风靠热浮升力 于内区! 作用! 排除热浊空气的送风方式# 因此! 国家大剧院歌剧 戏剧场和音乐厅的三个观众厅均采用了椅下送风" 在上 院" 部灯光密集处回风及排风的气流组织方式#空气处理机组 万方数据 采用双风机系统 ! 可根据室外空气的焓值调节新风比# 其
! ! # 比% # 采用! $人均新风量的椅下送风空调方式" &# $人均新风量的混风变新风比空调系统 "# 制冷量增加& " ’ ( !!
关键词!国家大剧院!观众厅!椅下送风!置换通风!设计计算!能耗分析
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阶梯型室内空间气流组织浅析
阶梯型室内空间气流组织浅析摘要介绍了阶梯型高大空间的基本情况，通过CFD模拟不同送风方式在阶梯型高大空间内的温度效果，对比出各种送风方式的优缺点，从而针对在不同的工程项目，选择出最优的送风方式。
关键词阶梯型高大空间温度场送风方式 CFD技术热舒适度0 引言由于暖通技术不断的发展，人们对舒适度的要求越来越高，大空间的气流组织设计仍是暖通专业的重点、难点之一。
而对于阶梯型高大空间，气流组织的形式更为复杂。
大阶梯的结构不仅使得该空间必然有较高的层高，随着阶梯的上升，各部分的空间净高存在着差异，各阶梯区域的负荷、气流组织均有不同。
为了满足各阶层的人员舒适度，气流组织的形式是重要的讨论范围。
气流组织形式和种类繁多，本次研讨以某小学阶梯型学术报告厅为例。
将顶送+顶回、顶送+下回、下送+顶回三种主要的送风形式进行讨论，以比对出较为理想的送风形式。
1 项目概况该项目位于中国重庆市云阳县，报告厅共535m2，长21.4m，宽24.6m，高度8.4m，吊顶高度为6.9m，阶梯最高点与最低点之间高差为3.9m，各座位之间的高差为0.3m。
本项目夏季空调室外计算干球温度为36.5℃，冬季空调室外计算干球温度为2.9℃，夏季计算冷指标为296W/m2，冬季计算热指标为150W/m2。
由于夏季空调需求较大，本次研究以夏季供冷为主，在顶送+顶回、顶送+下回、下送+顶回三种送风方式下的气流组织进行温度场的模拟。
2 送风方式对比方案一：顶送+顶回图1 顶送+顶回的送风方式剖面图顶送+顶回的送风方式是最为常见的空调送风形式，送风口、回风口间隔布置，此送风方式因造价底、节省空间而被广泛采用。
但此种送风方式缺点较明显，若送风口风速不足，容易形成气流回流短路，导致温度梯度有明显差异，标高处于低处的空间难以受到良好的空调效果，人员舒适度较低。
图2 顶送+顶回的送风方式CFD温度场模拟图利用CFD软件进行简要的温度场模拟，得出顶送+顶回的送风方式在送风量及送风温度满足的情况下，基本可满足温度控制要求，标高处于低处且人员密集区域相对于标高处于高处的区域温度略有升高。
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高大空间空调系统不同气流组织形式的能耗分析研究
高大空间建筑有多种气流组织方式,但舒适性和能耗各有差异。最常见的气
流组织方式有上送风的全室空调方式和侧送风的分层空调方式。采用分层空调技
术具有较高的节能效益和经济效益是众所周之的,但是实际工程中气流组织方式
的选择受到很多因素的影响,为了制定出最优方案,我们需要知道各种方案的能
耗情况。本文的主要研究了宴会厅、办公大厅、门厅三种功能的高大空间建筑在
不同的围护结构、不同的层高、不同气流组织方式、不同送风高度上的空调系统
能耗以及在不同相对送风高度上分层空调相对于全室空调的节能率。
本文首先对分层空调负荷计算方法中围护结构内表面温度的求解方法进行
了修正,提出了求解模型,对简化计算结果进行修正。然后运用理论计算方法对上
送下回的全室空调和侧送下回的分层空调在各种工况下的负荷进行了计算分析,
得出了两种方式的空调负荷以及分层空调的理论负荷节能率。为了验证实际运行
时的温度场和风速场分布情况,寻找出最优的气流组织方案,本文运用Flunt软
件对以上典型房间进行了夏季和冬季工况的模拟,得到了全室空调和分层空调的
适用情况。为了验证理论计算和模拟的准确性,本文对位于重庆市的三个高大空
间建筑:住院楼大厅、门诊楼大厅和办公大厅进行了夏季和冬季工况的实测和分
析。
针对一个高大空间建筑而言,综合考虑其制冷能耗和和风柜输送能耗,得出
达到设计要求时的空调系统能耗。随层高和窗墙比的不同,无外窗宴会厅全室空
调单位面积耗功率为67-80W/m~2,分层空调单位面积耗功率为60-80W/m~2,分层
空调相对于全室空调的节能率为13%-21%;当外窗面积较大时全室空调单位面积
耗功率增加到104-206W/m~2,分层空调单位面积耗功率为91-168W/m~2,分层空
调相对于全室空调的节能率增加到13%-34%。无外窗办公大厅全室空调单位面积
耗功率为24-36.1W/m~2,分层空调单位面积耗功率为18-28W/m~2,分层空调相对
于全室空调的节能率为21%-42%,当外窗面积较大时全室空调单位面积耗功率为
62-162W/m~2,分层空调单位面积耗功率增加到47-115W/m~2,分层空调相对于全
室空调的节能率增加到24%-39%。无外窗门厅全室空调单位面积耗功率为
14-26W/m~2,分层空调单位面积耗功率为9-17W/m~2,分层空调相对于全室空调
的节能率为28%-54%,当外窗面积较大时全室空调单位面积耗功率为
51-151W/m~2,分层空调单位面积耗功率增加到38-105W/m~2,分层空调相对于全
室空调的节能率降低到22%-39%。
本文的研究成果对高大空间空调系统的优化设计,能耗预测,气流组织和舒
适性预测有一定的指导意义。