高大空间空调系统不同气流组织形式的能耗分析研究

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。

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。

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。

大空间办公室室内气流组织模拟分析摘要：风机盘管侧吹的距离较小，常与空间净高或装修要求相冲突，本次模拟计算得出：合理布置送排风口位置，合理设计风口类型尺寸、选择适当风速大小，可有效的增大风机盘管的送风距离，使人员活动区处在回风区，同时有效控制风速与噪声在合理区间。

关键字：气流组织；风机盘管；新风；风速一、建筑概况本次模拟分析采用Phoenics软件中的FLAIR模块，分析在不同送风方式下室内气流组织的分布情况，本次着重对室内温度，风速和风压三个指标进行分析说明。

大空间办公室尺寸为9m*18m*4.5m，其中18米为长，宽为9米，高为4.5米，在9米的两边上各装2台风机盘管，采用侧送风对吹方式，回风采用在风盘下部，风机盘管吊装在梁底，方案送风口高度为3.40m，回风口高度为3.15m，本次模拟分析采用四种不同布置方案。

1.1方案一送风口尺寸为1200*150，风量为1800CMH，按1次/h的换气次数进行设计计算；在走廊侧设有面积约为1m2的新风口，采用缝隙渗透的进风方式。

该方案送风口高度为3.40m,回风口高度为3.15m,盘管间隔3m,盘管距离长边外墙约为2.7m，送风口距离短边外墙为1.5m，回风口距离短边外墙1.2m。

排风口尺寸为0.35*0.25m,距离长边墙1.8m,高度为3.4m，间隔3m。

平面示意图1.3方案三新风采用机械送风，并经冷却处理，新风口与风盘同高，新风口尺寸为400*150，风速为2.95m/s；风盘送风口尺寸为900*150，风速为2.95m/s，布置形式为对吹方式；回风口尺寸为2200*300，风速为1.75m/s。

在阳台及走廊处各设有1台排风风机，按1次/h的换气次数进行设计计算。

1.4方案四新风采用机械送风，并经冷却处理，新风口与风盘同高，新风口尺寸为600*130，风速为2.95m/s；风盘送风口尺寸为900*130，风速为2.95m/s，布置形式为对吹方式；回风口尺寸为1200*300，两侧布置，风速为1.75m/s。

高大空间非单向流洁净室换气次数的确定0．引言随着航空、航天、国防等行业的快速发展，越来越多的高大空间洁净厂房孕育而生，对于这种高大空间的洁净厂房，对气流组织要求一般为非单向流，现行的《洁净厂房设计规范》GB50073-2001对非单向流洁净室的换气次数有很明确的规定，但是此规范的适用范围单层层高小于4m的洁净厂房，而对于高大空间的洁净厂房此规范并不适用。

本文将从高大空间洁净厂房的具体特点出发，对这种洁净厂房的换气次数的确定方法进行分析。

1.高大空间非单向流洁净厂房的特点高大空间洁净厂房具有风量大、机房面积大、投资大、运行耗能和费用高的特点，在空间结构上还具有跨度大、高度大的特点，跨度可以达到60~70m，单层层高也要较一般的厂房层高要高得多，可以到30m以上。

但是在垂直方向对洁净度的要求并不是整个厂房高度，一般会厂房的层高低6~8m。

2.工程实例2.1工程概况某高大空间洁净厂房，长63m，宽32m，高22m，洁净区为标高16m以下，洁净度要求为8级，16m以上区域对空气洁净度没有要求。

2.2空调形式的选择对于该厂房，由于在空间上对洁净度的要求并不是全部空间，为了最大限度的减少运行能耗，采用分层空调的形式，对在洁净区进行净化送风，在上部非洁净区不设置送风。

2.3气流组织该工程采用喷口侧送风、双侧夹墙下部侧回风的空调方式，利用气流覆盖效果来满足洁净度及温湿度的要求。

洁净空调机组与局部净化器相结合，洁净空调机组满足室内的温、湿度的要求，洁净处理机组和高余压自净器共同满足洁净级别的要求。

气流组织形式如图—1所示：图—1 厂房气流组织图2.4换气次数的确定根据确定的净化空调形式，对不同高度空间上的区域，取不同的换气次数。

2.4.1洁净区换气次数的确定对于非单向流洁净室的换气次数的确定可以按照洁净厂房设计规范的要求，具体要求如表-1表-1 非单向流洁净室换气次数表空气洁净度等级气流流型换气次数（h-1）6 非单向流50~607 非单向流15~258~9 非单向流10~15因此，本工程中，洁净区（16m以下）换气次数按表-1取值，由于室内热源较大，故取上限值15次/h.2.4.2 上部非洁净区（16m以上）换气次数的确定由于上部区域对洁净度没有要求，故单从洁净度这个方面来考虑的话，该区域是不需要进行洁净送风的，但是考虑到整个厂房的气流组织，这样在上部非洁净区域便存在一个很大的气流死区，再加上洁净区域上部空间可能有吊车等作业，会产热产尘，一旦吊车作业产生的尘粒进入非洁净区就很容易形成死循环，因此，为了防止上部区间死循环的出现，在上部区间设置一个带状排风系统，使上部区间的空气能够流通，吊车的产尘产热都能被排风带走，达到一个比较好的空间气流组织形式。

某报告厅座椅送风空调气流分析吴博宇 蒋彦龙 曹业玲南京航空航天大学航空宇航学院摘 要： 为探究基于座椅送风的空调方式在高大空间的应用前景和效果， 以天津某活动中心为依托， 针对活动中 心报告厅的环境特点和空调需求， 应用 Airpak 软件对座椅送风方式进行气流组织模拟， 对比座椅送风和上送风 两种方案的气流组织效果， 研究结果表明座椅送风空调适用于报告厅这类高大空间。

关键词： 报告厅 座椅送风 气流组织 CFD 模拟Airflow Analysis of a Seat Air Supply in a Lecture HallWU Bo­yu,JIANG Yan­long,CAO Ye­lingCollege of Aerospace Engineering,Nanjing University of Aeronautics &AstronauticsAbstract: In order to explore the application prospects and effects of air conditioning based on seat air supply in high space,relying on an activity center in Tianjin,the environmental characteristics and air conditioning requirements of the activity center lecture hall,through the application of Airpak software,the seat air supply mode is simulated by the air supply mode,and the airflow organization effect of the seat air supply and the upper air supply is compared.The research results show that the seat air supply air conditioner is suitable for the high space such as the lecture hall.Keywords: lecture hall,seat supply,airflow organization,CFD simulation收稿日期： 2018­9­20作者简介： 吴博宇 （1995~）， 男， 硕士研究生； 江苏省南京市秦淮区御道街 29号南京航空航天大学 （210016）； E­mail:295884734@0 引言随着暖通技术的发展， 行业对于公共建筑的室内 舒适性要求越来越高， 而在报告厅、影院这类高大空 间内， 人员分布仅占空间的一部分， 这意味着仅有一 部分区域有空调需求， 在这类建筑使用传统空调必将 造成较大的能源浪费。