大空间建筑气流组织分析及监测系统研制

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1、摘要大空间建筑在建筑功能方面有着其他建筑无法替代的优点，其大跨度，高屋面提供的大尺寸空间为人们在室内进行大型集会、展览、运动提供了条件。但这些优点同时也带来了弊端：大空间内气流组织难以设计，空调系统高负荷引起巨大能量消耗，不合理的空调运行方式降低能源利用率。本文将CFD（计算流体动力学）技术应用于大空间建筑空调系统的评价体系，利用室内零方程模型及标准κ-ε模型对深圳高科技会展中心A展厅现有的空调方式进行了数值模拟。通过分析模拟结果，从温度场、速度场及PMV（预测平均评价）等方面对A展厅的空调系统进行了全面的评价。鉴于CFD理论发展并不完善的现状，本文采用实测验证的方法对上述计算

2、结果进行分析。通过对比模拟结果与实地测量的参数，可以得出结论：利用CFD对大空间建筑室内气流组织进行分析，在趋势性上有良好的表现，但存在部分区域与实际值差别较大的问题。本项目在实验验证阶段，搭建了一套分布式空气参数监测系统。该系统依靠无线通讯技术，首创了一种可实时描述空间内气体状态参数场的方法，以实现与CFD数值模拟结果的无差别对比。通过集成多种电子传感器，系统可将气体的多种状态参数一次采集完成。通过RS232通讯接口，系统采集的数据可利用VB6.0编写的上位机程序进一步处理，实现数据的实时显示、保存功能。本文所做工作为CFD指导、评价大空间建筑空调系统设计的可行性提供了实验依

3、据。监测系统的开发是IAQ（室内空气品质）监测方法上的一种有益尝试，为解决类似的测试问题提供了参考。关键词：CFD；在线监测；IAQ；大空间建筑AbstractLargespacebuildinghasuniqueadvantageinexhibitionandgatheringthanotherbuildingforitslongspanandhighceiling.Ontheotherhand,therearesomeweaknessesforthosereasonsabove.Airdistributionishardtodesign,energyconsumeshigh

4、forhighloading,energyefficiencybecomelowowetotheunreasonableair-conditioneroperation.Inthispaper,CFDisintroducedintotheevaluationsystemforairconditioninlargespacebuilding.Useofthezero-equationandκ-εequation,asimulationmodeloftheHallAwasbuilt.Withtheanalysessolution,temperature,speedandPMV(Pr

5、edictedMeanVote)fieldofthehallwascompletedevaluate.Becauseoftheinadequatesituationofthebasictheory,theanalysessolutionshouldbecertifiedbythemeasureddataofthehall.Throughoutthecomparisonofthesolutionanddata,aconclusionwasmade:IthasgoodperformanceintendencybyusingCFDtoevaluatetheairdistributio

6、n,butsomeerrordidexistintheevaluation.Adistributedairparametermeasurementsystemwasbuiltforsurveyingthehall.Basedonwirelesstechnology,amethodwhichcandescribereal-timeairparameterfieldwasraisedforthefirsttime.Byintegratingsomeelectroniccensors,thesystemmentionedabovecanmeasurevariableparameter

7、sinonetime.ThedatacollectedbycensorscanbetransferredtoPCviaRS232,andthenitcanbedisplayedandsavedbysoftwarecompiledwithVB6.0.TheworkpresentedinthispaperprovidedanexperimentfoundationforthefeasibilityofCFDevaluatingtheair-conditionsysteminlargespaceb