室内气流组织数值模拟与舒适度分析
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建筑物气流分布的数学建模及流体动力学仿真分析随着现代社会的发展,建筑物的设计不再仅仅追求美观和实用性,也越来越注重建筑环境的舒适性。
在建筑物内部,气流的分布对环境的舒适程度起着重要作用。
因此,对建筑物内部气流的分布进行数学建模和流体动力学仿真分析,对于提高建筑物的舒适度具有重要意义。
1. 建筑物气流分布的数学建模建筑物内部的气流会受到建筑结构、温度差异和自然风等因素的影响。
为了准确描述建筑物内部的气流分布,可以利用Navier-Stokes方程来进行数学建模。
该方程描述了流体的运动,包括速度、压力和密度等参数的变化。
在建筑物的数学建模中,需要考虑以下几个主要因素:a) 建筑结构:建筑物的形状、布局和通风系统等结构特征对气流分布具有重要影响。
因此,在数学建模中,需要将建筑物的结构参数纳入考虑范围,并将其作为边界条件进行设置。
b) 温度差异:建筑物内部不同位置的温度差异会导致气流的形成和流动。
因此,在建筑物的数学建模中,需要考虑建筑物内部的温度分布,并将其作为初始条件进行设置。
c) 自然风:自然风是指建筑物外部的风场。
它对建筑物内部气流分布的影响与建筑物的外形和周围环境有关。
因此,在数学建模中,需要考虑自然风的速度和方向,并将其作为外部条件进行设置。
2. 流体动力学仿真分析数学建模是对建筑物内气流分布的理论描述,而流体动力学仿真分析则是通过数值计算对建筑物的气流分布进行模拟。
在流体动力学仿真分析中,可以利用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)方法来进行数值模拟。
通过CFD方法,可以将Navier-Stokes方程离散化,并利用数值方法求解。
通过对流体的运动进行数值计算,可以得到建筑物内不同位置的气流速度、压力和温度分布等信息。
流体动力学仿真分析可以帮助我们更好地理解建筑物内气流的分布规律,并提供一些优化建议,以改善建筑物内部的舒适性。
例如,可以通过改变建筑物的结构参数和通风系统的设置来改善气流分布,提高建筑物内的空气质量。
被动式住宅气流组织形式对室内热舒适性影响模拟分析
随着人们对舒适性的渴求,被动式住宅的气流组织形式成为了一种备受关注的设计理念。
该文结合数值模拟分析,对被动式住宅气流组织形式对室内热舒适性的影响进行了深
入探究。
首先,介绍了被动式住宅的定义,强调了其以最小程度地依靠机械设备为特点的设计
理念。
然后,在详细分析了被动式住宅的气流组织形式后,将其分成了四类:中央空间型、挑空层型、过渡空间型和厢式型,分别对其气流组织进行了详细描述。
其中,中央空间型
和挑空层型在实现建筑物内部热对流的同时还能降低层间温度差,过渡空间型则通过廊道
的设置增加了透风面积,而厢式型则是通过墙壁隔离不同区域的气流。
然后,重点介绍了数值模拟的方法和模拟结果。
该研究采用了CFD模拟软件对不同类
型的被动式住宅的气流组织进行了模拟,得出了与工作环境相关的室内温度和空气流动质量。
模拟结果表明,中央空间型和挑空层型能够提高室内空气流动质量和温度分布的均匀性,改善室内热舒适性效果最好。
过渡空间型和厢式型的改善效果相对较差。
最后,提出了对被动式住宅气流组织形式进行优化的建议。
建筑师应该结合实际情况
和深刻理解被动式住宅气流组织形式的特点,选择适合的气流组织形式,并在设计中充分
考虑热舒适性以及其他相关的因素,以提高被动式住宅的热舒适性。
综上所述,该研究为被动式住宅气流组织形式的探究和研究提供了有效的方法和思路,为其他相关领域的研究提供了借鉴和参考。
室内空气净化器气流组织的数值模拟研究李喜玉刘伟龙(珠海格力电器股份有限公司家电技术研究院广东珠海 519070)摘要:用AIRPAK软件模拟室内流场分布,并以速度不均匀系数为判据来分析各种情况下的流场;建立室内速度不均匀系数与洁净空气量的关系。
关键词:AIRPAK、速度不均匀系数、洁净空气量Numerical Simulation and Research of Airflow Distribution for the Room with the AirPurifierLI Xi-yu,LIU Wei-long(Household Electric Institute of Gree Electric Appliances, Inc.of Zhuhai,519070,Guangdong,China)Abstract: An air purifier room was numerical simulated using AIRPAK, and in the same room analyses various kinds of valley distribution with the criterion which is established by asymmetric coefficient of velocity .The purpose is to establish an context between Asymmetric coefficient of velocity and CADR . Keywords: AIRPAK、Asymmetric coefficient of velocity 、CADR0引言空气净化器的目的是为了更好的净化空气中的有害物质,洁净空气量、净化效果和室内的流场分布有很大的关系。
设计一款同种类型的空气净化器时,需要根据房间的面积(A)确定空气净化器的送风量,而目前送审的联合企业标准中已经有根据房间面积确定洁净空气量(CADR)的标准:A=0.1* CADR,需要洁净空气量与送风量之间的关系,这样就可以由房间面积来设计合适风量的空气净化器,因CADR值是一个和室内气流组织分布有直接关系的参数,室内气流组织的分布目前还缺乏一种定量合理的评价体系,本文以速度不均匀系数评价室内气流组织,所以,本文旨在建立洁净空气量和速度不均匀系数的关系曲线,根据该曲线可以得到相应的CADR值所需要的K值,然后我们根据房间大小建立模型,给定一系列的风量数值,用AIRPAK仿真得到该K值下所需要的风量数值,即是所需的空气净化器风量值[1-2]。
100暖通空调HV&AC2020年第50卷第8期技术交流基于PMV的空调房间舒适性仿真分析与优化珠海格力电器股份有限公司何博承李建建摘要空调房间内的气流组织是影响舒适性的重要因素。
采用SIAR-CCM+软件对冬季制热工况下某空调房间内的气流组织和热环境进行了数值模拟,对人体模型附近的速度场、温度场进行了分析,并对PMV进行了理论计算。
结果表明:当导风板角度位于制热默认角度53°时,人体PMV整体偏高,舒适性较差;将默认导风板角度优化调整为28°后,舒适性明显提升。
关键词空调房间舒适性预计平均热感觉指数导风板角度数值模拟Indoor comfort simulation analysis and optimization ofair-conditioned rooms based on PMVBy He Bo*ond Li Jionj tonAbstract Air distribution in air-conditioned rooms is an important factor affecting comfort.Simulates numerically the air distribution and thermal environment in an air-conditioned room underheating conditions in winter with STAR-CCM+software,analyses the velocity field and temperature fieldaround the mannequin,and calculates the PMV with theoretical method.The results show that,when thewind deflector angle is at the default heating angle of53degrees,the overall PMV of human body is high,and the comfort is poor,when the default wind deflector angle is optimized to28degrees,the comfort issignificantly improved.Keywords air-conditioned room,comfort,predicted mean vote(PMV),wind deflector angle, numerical simulation★Gree Electric Appliances Inc.of Zhuhai,Zhuhai,Guangdong Province,Chinao引言随着家用空调器的日益普及,人们对于空调器的节能、舒适性等指标的关注度逐渐升高。
智能建筑中变风量空调系统室内气流组织的数值模拟和实验研究的开题报告一、研究背景近年来,随着建筑业的迅速发展和人们对舒适度的要求越来越高,智能建筑系统得到了广泛应用。
其中,变风量空调系统是智能建筑中的一种重要设备,能够根据不同室内环境条件自动控制风量,实现室内空气温度的稳定、舒适和节能。
然而,变风量空调系统在使用过程中仍存在一些问题,其中室内气流组织是一个重要的研究方向。
室内气流组织直接影响到室内环境的舒适度和空气质量,因此,对室内气流组织进行数值模拟和实验研究,对优化空调系统的设计和运行具有重要意义。
二、研究目的和内容本研究的目的是通过数值模拟和实验研究,探究变风量空调系统中室内气流组织的特点和影响因素,为优化空调系统的设计和运行提供理论与实践依据。
具体研究内容包括:1. 变风量空调系统的工作原理和控制方法。
2. 基于CFD软件对室内气流组织进行数值模拟,并分析不同风速、温度和湿度等因素对室内气流组织的影响。
3. 建立实验模型,采用烟雾实验等方法对室内气流组织进行实验研究,验证数值模拟结果的准确性和可靠性。
4. 分析室内气流组织对室内环境舒适度和空气质量的影响,探讨优化空调系统的方法和方案。
三、研究意义1. 对变风量空调系统室内气流组织的研究,有助于提高空调系统的运行效率和能源利用率。
2. 通过优化空调系统的设计和运行,可以提高室内环境的舒适度和空气质量,对人们的健康和生活质量具有积极的影响。
3. 该研究为空调系统的改进和创新提供理论和实践基础,对智能建筑系统的优化具有重要意义。
四、研究方法和步骤本研究采用定量和定性相结合的方法,具体步骤如下:1. 文献综述:对变风量空调系统和室内气流组织的相关文献进行综述和研究,了解已有研究的方法、成果和不足。
2. CFD模拟:在建立数值模型的基础上,采用CFD软件对室内气流组织进行数值模拟,并分析不同影响因素对室内气流组织的影响。
3. 实验设计:根据数值模拟结果,设计室内气流组织的实验模型,采用烟雾实验等方法进行实验研究,验证数值模拟结果的准确性和可靠性。
《全空气空调系统室内热湿环境数值模拟与热舒适性研究》一、引言随着科技的不断进步,空调系统已成为现代建筑中不可或缺的设施之一。
全空气空调系统以其高效、灵活的特点,广泛应用于各类建筑中。
然而,为了确保室内环境的舒适性,对全空气空调系统进行热湿环境的数值模拟和热舒适性研究显得尤为重要。
本文将探讨全空气空调系统室内热湿环境的数值模拟方法,并分析其对热舒适性的影响。
二、全空气空调系统概述全空气空调系统是一种以空气为介质进行温度调节的空调系统。
它通过新风系统和回风系统的配合,实现室内外空气的交换和温度调节。
全空气空调系统具有灵活性强、处理能力强、能满足多种环境需求等优点,广泛应用于各类建筑中。
三、室内热湿环境数值模拟为了研究全空气空调系统对室内热湿环境的影响,本文采用数值模拟的方法。
首先,建立室内外环境的物理模型,包括建筑结构、空调系统布局等。
然后,利用计算流体动力学(CFD)技术对室内热湿环境进行模拟。
通过设定不同的参数(如温度、湿度、风速等),观察室内热湿环境的分布和变化情况。
四、模拟结果分析根据数值模拟结果,我们可以得出以下结论:1. 温度分布:全空气空调系统能够有效地调节室内温度,使温度分布更加均匀。
然而,在局部区域(如角落、遮挡处)仍可能出现温度偏高或偏低的情况。
2. 湿度分布:全空气空调系统对湿度的调节作用显著。
在湿度较高的环境中,通过合理的空调设置,可以有效地降低室内湿度,提高居住舒适度。
3. 风速分布:风速对热舒适性具有重要影响。
适当的风速可以改善室内通风状况,提高居住者的舒适度。
然而,过高的风速可能导致人体感到不适,因此需合理控制风速。
4. 热舒适性:综合考虑温度、湿度和风速等多个因素,全空气空调系统能够显著提高室内热舒适性。
然而,不同人群对热舒适性的需求存在差异,因此需根据实际情况进行个性化调节。
五、个性化调节与优化策略针对不同人群对热舒适性的需求,全空气空调系统应采用个性化调节与优化策略。
空调房间气流组织的数值模拟研究摘要:随着社会的进步和经济的发展,人们的生活水平不断提高,对居住和工作的建筑环境有了更高的要求,因而对通风空调技术也提出了更高的要求,空调效果成了人们关心的重点。
空调室内的气流组织直接影响着空调系统的使用效果,是关系着房间工作区的温湿度基数、精度及区域温差、工作区的气流速度及清洁程度和人们舒适感觉的重要因素,是空气调节的一个重要的环节。
本文采用CFD方法,对办公室空调房间内的气流组织进行三维数值模拟计算,并对模拟的结果进行分析讨论。
关键词:气流组织;数值模拟;速度场;温度场1物理模型本文所研究的空调办公室房间尺寸为6.8m×6.0m×4.0m,柜式空调机送风口的尺寸500mm×300mm,送风口中心距地1.55m,回风口的尺寸为500mm×500mm,回风口贴地。
立式空调机斜侧放置在墙角,与墙壁成45°夹角。
空调房间有11台计算机、11个人员、4盏荧光灯等热源。
为了简化计算,计算机为400mm×400mm×400mm的正方体模型,其中心距地1m;人员为坐姿,为一个400mm×400mm×1200mm的长方体模型;荧光灯为50mm×50mm×1200mm的长方体模型,距地2.6m,白天不考虑灯光照明。
坐标原点为房间的几何中心。
简化的物理模型如图1。
图1房间的物理模型2数学模型为了简化问题,作如下的假设:(1)室内气流为不可压缩常物性牛顿流体,稳态湍流流动,且符合Boussinesq假设;(2)不考虑太阳辐射以及房间内部各表面的辐射换热影响,固体壁面上满足无滑移条件,在计算模型中不考虑;(3)门、窗、墙壁密闭性好,不考虑漏风的影响。
根据实际情况采用的计算方法是由Launder和Spalding等提出的k双方程模型。
模型的控制方程为:①连续性方程(1)式中,ui 为xi方向上的时均速度,m/s。
《全空气空调系统室内热湿环境数值模拟与热舒适性研究》一、引言随着人们生活品质的日益提高,对于室内环境尤其是热湿环境的要求也日益严格。
全空气空调系统作为一种高效的室内环境调控技术,其对于室内热湿环境的控制能力显得尤为重要。
本文旨在通过数值模拟的方法,对全空气空调系统下的室内热湿环境进行深入研究,并探讨其对人体热舒适性的影响。
二、全空气空调系统概述全空气空调系统是一种以空气作为介质,通过调节送风量、温度、湿度以及气流组织等方式来满足室内环境要求的空调系统。
该系统主要包括送风、回风、过滤、加热、加湿、除湿等部分,能够有效地调节和控制室内的温度、湿度以及空气质量。
三、室内热湿环境的数值模拟3.1 模拟方法与模型建立本文采用计算流体动力学(CFD)的方法,建立全空气空调系统下的室内热湿环境模型。
模型包括建筑物的几何结构、空调系统的布局、送风方式、气流组织等因素。
通过对模型进行数值计算,可以得到室内温度场、湿度场以及气流组织的分布情况。
3.2 模拟结果分析模拟结果显示,全空气空调系统能够有效地调节和控制室内的温度和湿度。
在送风量、温度、湿度以及气流组织等参数的合理配置下,室内温度和湿度能够达到较为稳定的水平,并且分布均匀。
此外,全空气空调系统还能够有效地改善室内的空气质量,提供舒适的生活和工作环境。
四、热舒适性的研究4.1 热舒适性的定义与评价指标热舒适性是指人体对热环境的主观感受,是评价室内环境质量的重要指标之一。
本文采用PMV(预测平均投票)和PPD(预计不满意百分数)等指标来评价室内的热舒适性。
4.2 全空气空调系统对热舒适性的影响全空气空调系统通过调节送风量、温度、湿度以及气流组织等方式,能够有效地提高室内的热舒适性。
模拟结果显示,在合理的参数配置下,全空气空调系统能够使室内的PMV值接近于零,PPD值较低,表明室内热环境较为舒适。
五、结论本文通过数值模拟的方法,对全空气空调系统下的室内热湿环境进行了深入研究,并探讨了其对人体热舒适性的影响。
建筑空间气流流场模拟与室内环境舒适性评估近年来,随着人们对生活质量的要求不断提高,建筑空间的室内环境舒适性成为了一个关注的焦点。
在建筑设计和实际使用过程中,对室内空气流动状况的模拟与评估变得愈发重要。
基于此,建筑空间气流流场模拟与室内环境舒适性评估成为了设计师和研究人员们关注和研究的热门领域。
建筑空间气流流场模拟是通过数值模拟手段计算建筑空间内的气流流动状态。
流体动力学模拟(CFD)是其中最常用的方法之一。
CFD 可以通过数学模型对建筑内各个位置的温度、湿度、压力等因素进行模拟计算,并对空气流动情况进行预测。
通过改变不同的设计参数,如风机布局、开窗位置和大小等,可以优化建筑内的空气流动效果,提高室内的空气品质和舒适性。
在进行建筑空间气流流场模拟前,需要确定一些基本参数,如建筑形状、通风系统的布局和材料的传热性能等。
然后,使用CFD软件,输入建筑的几何模型和物理参数,包括建筑的大小、楼层高度、墙体结构等,以及室内外的温度、湿度和压力等数据。
通过CFD模拟软件计算,可以得到建筑内部各个位置的流速、压力和温度等参数。
基于建筑空间气流流场模拟的结果,可以进行室内环境舒适性评估。
舒适性评估包括室内空气质量、室内温湿度舒适度和室内噪音水平等指标的评估。
通过建筑空间模拟,可以提前预测和评估不同设计方案对于这些指标的影响,进而优化设计方案,提供更好的室内环境。
在实际应用中,建筑空间气流流场模拟与室内环境舒适性评估可以帮助设计师和建筑工程师更好地理解建筑内部空气流动的分布和特性。
通过模拟分析,可以提供一些实用的设计建议,如调整通风口的布局、采用适当的隔墙设计等,来改善室内空气质量和舒适性。
此外,在建筑施工过程中,基于模拟结果还可以通过调整材料、增设隔音装置等方式,进一步提升室内环境的品质。
然而,建筑空间气流流场模拟与室内环境舒适性评估仍然存在一些挑战。
首先,模拟软件的准确性和可靠性需要进一步提升,以提供更准确的模拟结果。
大空间建筑室内气流组织数值模拟与舒适性分析摘要:在我国快速发展的过程中,我国的国民经济得到了快速的发展,分别对采用百叶侧送侧回、喷口侧送侧回、散流器顶送下回、分层空调、置换通风方式的大空间建筑空调室内气流的速度场和温度场进行了数值模拟,并对其结果进行了实验验证。
根据ADPI指标对这几种送回风方式进行了热舒适性评价。
结果表明,分层空调和置换通风是大空间建筑中较好的气流组织方式。
关键词:大空间建筑;气流组织;速度场;温度场;数值模拟引言常规空调系统气流组织的设计是以送风射流为基础,通过反复迭代对温度和速度进行校核,最后找到合理的送回风方案和参数。
空调房间的送风射流大多属于多股非等温受限湍流射流,而一般的设计方法是在单股等温湍流送风射流规律的基础上,引入射流受限、射流重合和非等温射流修正系数,这种方法忽略了很多其他因素,如排风口的尺寸和位置、热源的性质和位置等,因此必然有一定的误差,在某些情况下甚至有很大的误差。
若简单地将这种方法用于高大空间空调系统的气流组织设计,是不合适的。
对于高大空间空调系统的气流组织设计,目前尚无成熟的理论和实验结论,主要研究手段是将气流数值分析和模型相结合。
由于气流数值分析涉及室内各种可能的内扰、边界条件和初始条件,因此能全面地反映室内的气流分布情况,从而便于确定最优的气流组织方案。
1大空间气流组织的研究意义对于现代的工艺空调车间,不但要满足工艺方面的要求,而且还要营造良好的室内人工环境。
在生产过程中必须保证生产工艺所要求的温度、风速、湿度,为生产提供条件,同时也要求提供合适的新风量,保证一定的洁净度和噪声标准,为工作人员提供良好的工作环境。
在各类工艺空调建筑内,空气调节是实现这些人工环境的最佳手段。
在大空间空调中,经过处理的空气由送风口进入,与室内空气进行热湿交换,经过回风口排出。
空气的进入与排出,必然引起室内空气的流动,而不同的空气流动状况有不同的空调效果,合理组织室内空气的流动,使室内空气的温度、湿度、流动速度等能更好地满足工艺要求,符合人们的舒适感觉。
被动式住宅气流组织形式对室内热舒适性影响模拟分析
被动式住宅在能源利用方面具有显著的优势,但在室内热舒适性方面仍存在挑战。
气
流组织形式是影响室内热舒适性的重要因素之一,本文通过模拟分析不同气流组织形式对
被动式住宅室内热舒适性的影响,为优化被动式住宅的设计提供参考。
模拟分析采用了EnergyPlus软件,选取了典型的被动式住宅样板间为模型,设置了
四种不同的气流组织形式:单向通风、自然通风、对流通风和辅助通风。
在模拟过程中考
虑了室内外温度、湿度、风速、壁体热传导、太阳辐射等因素的影响,以评估不同气流组
织形式对室内热舒适性的影响。
模拟结果显示,辅助通风和对流通风具有较好的室内热舒适性表现,其中辅助通风对
室内热舒适性的提升效果最为显著。
辅助通风使得室内热量更为均匀地分布,有效减少了
热不均匀性带来的不适感。
而对流通风则能通过自然气流的流通,使得室内气温更加均匀,进一步提高室内热舒适性。
相比之下,单向通风和自然通风在室内热舒适性方面表现较差。
单向通风在实际应用
中较难保持气流的稳定性,容易造成室内热不均匀现象,从而影响舒适性。
而自然通风受
到外部气流的影响较大,容易出现温度反弹现象,在夜间或者清晨出现较低温度时,开窗
通风可能会导致室内气温过低,进而影响室内热舒适性。
空调房间气流组织数值模拟和优化空调房间气流组织数值模拟和优化摘要:气流组织的形式对装有空调的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,区域流速以及空调耗能等方面本文主要研究在一个特定环境内,通过改变其送风口,出风口位置,改变气流组织,从中选中最适合该房间的送风方式。
关键词:气流组织送风方式空调系统送风口出风口射流中图分类号:TB657文献标识码: A1论著1.1 研究的背景和意义据现有调查资料表明,对于一般上班族在室内活动的时间大约为20个小时。
可以看出,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[1]。
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。
经研究发现,气流组织的形式对装有空调的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,区域流速以及空调耗能等方面[2-3]。
气流组织被空调系统的送风口送入房间里,与房间内的原有气流发生热量交换后,从房间出风口流出[4].我们研究气流组织,就是为了合理的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[5]。
影响气流组织的因素有很多,包括进风口/送风口的形状和位置,送风气流组织的形式,热源的大小和位置安排,以及房间的几何因素等[6]。
由于影响气流组织的因素有很多,我们现在只能用实验的经验公式来验证[7]。
1.2 国内外的研究成果国内从上世纪四十年代就开始研究此研究气流组织和房间内温度,流速,压力等方面的关系[7]。
在国内方面,20世纪70年代,马文航教授组织并且指导了国内首例专门正对于小空间空调系统气流组织状况,经过多次的试验和比对,获得了一定的研究成果,为以后研究小空间空调系统气流组织研究奠定了一定的基础。
通过文献(1)的研究得出了不同位置的送风口,出风口在相同的送风条件下对空调房间内温度,气流速度的影响。
被动式住宅气流组织形式对室内热舒适性影响模拟分析1. 引言1.1 研究背景被passivetive住em处建筑物气流组exp形式具有重要影响hiban室内热舒适性,通常通过自然通风和太阳辐射等passivetive技术实现。
随着人们对舒适性要求的不断提高,被动式住em处建筑物气流组exp形式的研究也变得愈发重要。
目前,已有许多研究关注被动式住em处建筑物气流组exp形式对室内热环境的影响,但对其具体机理和效果仍存在一定争议。
本研究旨在对被动式住em处建筑物气流组exp形式进行模拟分析,探讨其对室内热舒适性的影响,为改善住em 处建筑物气流组exp形式设计提供科学依据。
1.2 研究目的本文旨在通过模拟分析研究被动式住宅气流组织形式对室内热舒适性的影响,探讨不同气流组织形式对室内温度分布的影响机制,为住宅建筑设计提供科学依据。
具体目的包括:1. 探讨不同气流组织形式对室内温度的影响规律,分析其对热舒适性的影响程度;2. 分析不同气流组织形式下室内热舒适性的优缺点,为住宅设计提供实用建议;3. 探讨影响室内热舒适性的关键因素,为提高室内热舒适性提供参考依据;4. 对被动式住宅气流组织形式的优化设计提出建议,为建筑节能与热舒适性相结合提供理论支持。
2. 正文2.1 被动式住宅气流组织形式的介绍被动式住宅是一种利用自然气流和建筑本身结构特点来实现通风和空调的建筑形式。
在被动式住宅中,气流组织形式起着至关重要的作用,影响着室内空气的流动和温度分布。
被动式住宅的气流组织形式可以分为自然通风、屏风通风、热气流、涡流等多种形式。
这些不同的气流组织形式对于室内热舒适性有着不同的影响,需要通过模拟分析来进一步研究。
自然通风是被动式住宅中常见的气流组织形式,通过设计建筑的开窗位置和朝向来利用自然气流实现室内通风和散热。
屏风通风则是通过设置遮阳板或隔断墙等装置来引导气流流动,减少太阳辐射和风速对室内温度的影响。
热气流和涡流则是利用建筑本身形态和材料特性来实现气流的循环和热量传递,改善室内热舒适性。
被动式住宅气流组织形式对室内热舒适性影响模拟分析引言随着人们对居住环境舒适度要求不断提高,被动式住宅设计理念逐渐受到人们的关注和青睐。
被动式住宅是通过合理的建筑设计、空间规划和材料运用,使得建筑在不依赖主动机械设备的情况下,利用自然资源和自然环境的物理规律,实现舒适的室内环境。
气流组织形式是被动式住宅设计中一个重要的方面,对室内热舒适性有着重要的影响。
本文将通过模拟分析的方法,探讨被动式住宅气流组织形式对室内热舒适性的影响。
一、被动式住宅气流组织形式的分类及特点被动式住宅的气流组织形式主要包括自然通风、自然冷却、地热换热和隔热设计等。
自然通风是通过合理的建筑布局和气流导向设计,利用自然风力和气压差,实现室内外空气的交换和室内空气的流通,以提高室内空气质量和温度舒适度。
自然冷却是通过建筑结构和材料的选择,有效地阻挡阳光的辐射和热传导,减少室内的热量堆积,实现室内的降温和舒适。
地热换热则是利用地下温度的稳定性和热容量,通过地埋式换热器或地板供暖系统,实现室内温度的平稳和舒适。
隔热设计则是通过建筑结构和材料的选择,减少室内外热量的传递和损失,提高建筑的隔热性能,以保持室内的稳定温度和舒适。
二、模拟分析方法及原理本文将通过计算机辅助设计(CAD)和计算流体动力学(CFD)的模拟分析方法,对不同气流组织形式下的被动式住宅室内热舒适性进行模拟研究。
CAD技术将被动式住宅的建筑结构和气流导向设计进行三维建模,包括建筑形状、开窗位置、通风口设置、隔热材料选择等。
CFD技术则将建筑内外空气流场进行数值模拟,包括气流速度分布、温度分布、压力分布等。
通过模拟分析,可以得出不同气流组织形式下的室内热舒适性指标,如室内温度均匀性、空气流通性、热辐射传感等,从而评估不同气流组织形式对室内热舒适性的影响。
三、模拟结果及分析通过CAD和CFD的模拟分析,我们得出了不同气流组织形式下的被动式住宅室内热舒适性指标。
在自然通风设计下,我们发现室内空气流通性较好,但室内温度分布不够均匀,存在明显的冷热气团。
室内气流组织数值模拟与舒适度分析
摘要:分别对采用百叶侧送侧回、喷口侧送侧回、散流器顶送下回、分层空调、置换通风方式的室内空调室内气流的速度场和温度场进行了数值模拟,并对其结
果进行了实验验证。
根据ADPI指标对这几种送回风方式进行了热舒适性评价。
结果表明,分层空调和置换通风是室内中较好的气流组织方式。
关键词:室内;气流组织;速度场;温度场;数值模拟;热舒适
引言
传统空调系统的气流组织是以送风射流为基础的,通过反复迭代检查温度和
速度。
最后,找到合理的回风方案和参数。
空调房间内的供气射流大多是多个非
等温湍流射流,一般设计方法是基于单股等温紊流射流的规律,射流约束修正系数、射流重合度和非等温射流的修正系数。
介绍。
这种方法忽略了很多其他因素,如排风口的尺寸和位置、热源的性质和位置等,因此必然有一定的误差,在某些
情况下甚至有很大的误差。
若简单地将这种方法用于空间空调系统的气流组织设计,是不合适的。
空间空调系统的气流设计没有成熟的理论和实验结论。
主要研究方法是将气
流的数值分析与模型相结合。
由于气流的数值分析涉及到各种可能的内部扰动、
边界条件和初始条件,所以可以完全反映房间内的气流分布,从而确定气流的最
佳方案。
1室内空气流动的有限元数值模拟
机械通风房间内的空气流动多属于非稳态湍流流动,直接模拟尚不现实。
在
解决实际问题时,需要对物理模型进行一定的假设和简化处理。
笔者作了以下假设:
1)室内空气为低速不可压缩气体,且符合 Boussinesq 假设;
2)室内空气流动为准稳态湍流流动;
3)忽略能量方程中粘性效应引起的能量耗散。
2各种送风方式下大空间室内气流组织数值模拟
2.1研宄对象
本文的研宄对象为有内热源、尺寸为12 mX &4 mX5.0 m(长X宽X高)的长
方体建筑模型(如图1所示),风口设在外墙侧。
人员和设备由于不断放出热量,对室内气流分布特性有重要影响,将其视作内热源处理。
内热源模型为0.4 mX
1.2 mX 1.3 m(长X宽X高)的长方体。
在内热源模型内部不求解控制方程,把它的内表面视作速度为0的壁面。
考虑模型的对称性,取一个空调送风单元(3 mX 4.2 mX 5.0 m)进行模拟计算分析。
本文主要讨论0.1 m和1.1m高度的情况,这
两个平面之间的区域可以代表工作区。
2.2边界条件的处理
室内温度设定为(26±2)°C,内墙的温度设定为26°C,外墙为26.5屋顶为26°C。
人体和设备的发热功率之和为600 W。
本文应用有限元的非统一网格,在
人体和设备周围、外墙附近及风口附近对网格进行加密,在壁面附近采用壁面函
数法。
非线性方程组由FIDAP(流体力学有限元软件包)的求解器通过迭代求解。
2.3常用送回风方式下室内气流组织模拟及气流分布特性评价
本文用FIDAP软件对五种送回风方式进行了数值模拟,用FIPOST绘出速度矢
量图和温度等值线图,并经过对FDOUT文件中的数据进行处理得到工作区内的每个研宄点的速度和温度。
2.3.1送回风方式室内气流分布特性评价
五种送回风方式室内气流分布特性评价对舒适性空调来说,评价标准不外乎
舒适性和经济性两个方面,前者是对气流在工作区形成的温度场、速度场能否满
足人员的卫生和舒适要求的评价,后者则考虑为消除工作区的余热,送风的耗冷
量是否最低。
对气流组织性能有多种评价指标,如温度不均匀系数kt,速度不均
匀系数"符合给定条件测点比例数F,以及能量利用系数n等。
以上五种送风方式
工作区内气流的特点及分布特性参数见表1。
气流组织性能的评价见表2。
2.3.2模拟结果的验证
利用已有条件,将模型间建在实验室的顶层中部房间,有一面外墙,模型尺
寸与模拟模型一S致测试人员与仪器处于模拟时内热源位置。
对S送风参数和模
拟工况进行了控制,并对上部送风方式的仿真结果进行了验证。
3影响室内环境热舒适性的因素及评价指标标
3.1影响室内热舒适性的因素
影响室内热舒适的因素主要有6个,即与环境有关的4个因素:空气温度、
空气速度、相对湿度及平均辐射温度;与人有关的2个因素:人体代谢率(活动量)及服装热阻181。
3.2热舒适评价指标
以下是几种常用的评价方法及指标171:1)温度指标;2)有效温度ET;3)Fanger舒适方程;4)PMV PPD指标;5)有效风感温度EDT(effective draft temperature)与 AD PI 指标131。
对于室内的舒适性空调来说,辐射影响有限;相对湿度在较大范围内
(30%~70%)变化,对人体热舒适影响不明显。
可主要考虑空气温度与风速的综
合作用。
国外用EDT来反映受风感下的舒适指标,用ADPI(EDT值在-1.7~+1.1^
范围内的测点数所占的百分数)来反映空间的舒适度,ADPI指数将空气温度和气
流速度与人体舒适度的三个方面联系起来。
如果ADPI=100%意味着整个房间是舒
适的,ADPI可以达到80%,这可以被认为是令人满意的。
但在大空间中不易达到。
3.3五种送风方式的ADPI评价指标计算结果分析
3.3.1 ADPI评价指标计算结果(见表3)
3.3.2结果分析
从表4可以看出,上送风方式中分层空调的ADPI值最大,即热舒适性最好,在负荷减小时,ADPI值增大;散流器顶送下回的ADPI值低于分层空调,在负荷
减小时,ADPI值也増大,在负荷变化时,定风量热舒适性好。
喷口侧送侧回
ADPI 值较小,但在负荷变化时,ADPI值减小;百叶侧送侧回在设计负荷时,ADPI 值最小,但变负荷时 ADPI值増大,变风量效果最好。
而下送方式的置换通风在
满足特定条件下(控制风速、风温、垂直温差),始终有好的热舒适性。
结语
从流场情况看,上送风的几种形式中,百叶侧送侧回、喷口侧送侧回、散流
器顶送下回、分层空调有相似的气流流动规律,但分层空调较为节能;喷口送风
工作区平均温度、速度均较低,垂直温差、不均匀系数均较小,能量利用系数较大;散流器顶送下回方式气流在整个空间的分布较均匀,可较好地减少内热源对
周围环境的热影响(z=1.1 m平面上最高温度值比其他方式小),但其平均速度
较大,在风口下部的人有吹风感;百叶侧送侧回是最差的一种方式,其垂直温差最大,平均温度最高,不均匀系数较大,能量利用系数较低。
置换通风的造价相对较低,工作区内的温度场和速度场也较均匀,能量利用系数较高,有较好的节能效果。
从舒适性角度看,设计负荷时置换通风方式舒适性最好,其次为上送风方式的分层空调、散流器顶送、喷口侧送、百叶侧送。
总之,从舒适、节能的要求看,上送风方式的分层空调、下送风方式的置换通风在室内空调中是较好的送风方式。
参考文献
[1]么淑倩,韩建芳,王衡. 大空间建筑模型上送风空调数值模拟[J].山西建筑.2005(13)
[2]白天龙,董淑量.大跨度、大空间建筑火灾扑救难点及要则分析[J].消防技术与产品信息.2016(12)
[3]白鹏.城市大空间建筑的空间构建方法与生态化设计策略研究[J].山东工业技术.2017(03)。