北京某五星级酒店空调系统优化及中庭气流组织分析【开题报告】

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毕业论文开题报告建筑环境与设备工程　　北京某五星级酒店空调系统优化及中庭气流组织分析综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义能源是社会发展的物质基础，是实现现代化和提高人民生活水平的先决条件。随着人们生活水平的提高，空调的普及率和能源消耗量逐渐扩大，对能源的供应形成了严峻的考验。对于暖通空调领域来说，舒适和节能成为当今建筑、设备设计的基本课题，保护环境，利用自然资源，削减能源负荷，成为今后建筑设计的方向。如何应用新的技术手段，提高设备施工水平，是暖通空调专业人士所面临的一个重要课题。1、DeST软件在国内外的研究动态关于建筑能耗方面的模拟软件较多，如有美国的EnergyPlusES3，英国的ESPE'1，荷兰的VA114，日本的HASP软件等等。但近年来由于HASP软件本身和其开发维护机制的问题，使HASP不能跟上日益发展的建筑节能分析的需要，一些研究者开始把目光投向我国的建筑节能能耗模拟软件DeST。我国自上世纪80年代初以来一直没有间断这方面的研究。目前美国EnergyPlus软件所用的建筑节能热模拟方法StateSpace法就由清华大学在1982年最早提出川。这一方法也是我国全部自主开发的建筑能耗模拟软件DeST的核心算法。DeST软件历经15年的开发推广，目前已发展为完善的建筑节能模拟分析软件系列。目前已完成针对住宅能耗分析与优化设计的DeST-h，针对住宅能耗评估的DeST-e，针对大型公共建筑节能设计与空调系统优化分析的DeST-c，以及针对大型公共建筑能耗评估的DeST-ce四个版本。DeST软件本着“分阶段设计,分阶段模拟”的理念，建筑模拟软件DeST在开发过程中融合了实际设计过程的阶段性特点，将模拟划分为建筑热特性分析、系统方案分析、空气处理方案分析、冷热源及泵站分析和风系统分析共5个大的阶段。在设计的不同阶段对设计目标进行可行性分析，模拟出准确实用的可行性分析结果。同样，暖通空调方案的经济性分析也必须针对暖通空调系统设计由浅入深、逐步深化的这种过程，在设计的不同阶段，利用已有的信息，尽可能准确地评价拟采用的暖通空调系统的经济性，从而为优化设计、比较方案提供经济方面的依据。 2、CFD软件在国内外的研究动态CFD在暖通空调工程的应用始于1974年，国外在这方面发展较快，目前国内也有一些大学或科研机构在对此进行研究。就其研究方向而言，主要可分为两方面：基础研究和应用研究。目前，美国、欧洲、日本等发达国家对CFD的基础和应用研究都处于领先水平，我国的清华大学等也有较为独特的研究方向。目前CFD在暖通空调工程的应用基础研究方面，主要有如下新动态：1、室内空气流动的简化模拟：美国MIT，从描述空调风口入流边界条件的方法、湍流模型等方面进行研究，以对室内空气流动进行简化模拟；中国清华大学，研究空调风口入流边界条件的新方法、湍流模型以及数值算法，建立室内空气流动数值模拟的简捷体系。2、室内空气流动模拟和建筑能耗的耦合模拟：美国MIT，通过将简化的CFD模拟方法和建筑能耗计算耦合对建筑环境进行设计等等。3、高大空间建筑空调技术的发展国内外把高度大于5m，体积大于10000m3的建筑称为大空间，在公用、民用建筑方面主要是指影剧院、音乐厅、大会堂、体育馆、展览馆、空港航站楼、高层建筑内的中庭等。一般情况下，对于大空间建筑只在其下部工作区和居留区需要空调通风处理，而上部则采用通风方式排除滞留的热气和污染物，即：分层空调。近年来，大空间建筑在工业和民用场合出现来越多，分层空调技术在各类大空间建筑中应用也更加广泛。分层空调作一种特殊的气流方式，于20世纪60年代最早出现在美国，后又在日本、中国等开始大量应用。4、CFD在大空间空调气流组织中的应用在国外，Jones和Waters报道了大量利用CFD技术对前庭、机场候机厅、洁净室以及办公室进行分析的实例，甚至提出利用CFD技术来指导设计，以避免办公室类建筑中病态建筑的出现。在国内，关于利用CFD软件模拟大空间气流组织的应用实例也很多，比如利用CFD软件包中的FLUENT软件进行分层空调空气流动预测的应用，计算夏季空调时的送风速度、送风温差、送风高度以及送风口型式对速度分布、温度分布、△ET值分布和ADPI值等的影响，并分析在不同送风参数下的速度分布、温度分布、△ET值分布和ADPI值等的规律。并且通过实测验证数值模拟的可靠性。应用FLUENT软件对夏季空调房间内常见的上送下回、下送上回等几种气流组织方案进行了模拟计算等等。 对于我所研究的课题：北京某五星级酒店空调系统优化及中庭气流组织分析。从上述的研究动态可以选择利用DeST软件进行模拟，从而对北京某五星级酒店空调系统优化设计。而宾馆的中庭是具有空间大、层高较高、维护结构传热量大、空调负荷较大且热环境难以保证的特点。要实现中庭内良好的热环境并节约能源，关键在于合理的气流组织。气流组织直接影响大空间室内的空调效果及空调系统的能耗，是关系到工作区的温湿度基数、精度及区域温度、工作区的气流速度及洁净度和人民舒适赶的重要因素，是空调调节的重要环节。如果大空间气流不合理，不仅保证不了空调房间的空调效果，而且也会增加和浪费空调系统的能量。故选择利用FLUENT软件对中庭气流组织进行模拟分析。二、研究的基本内容，拟解决的主要问题：问题1：对于五星级宾馆建筑热特性分析、系统方案分析、空气处理方案分析、冷热源及泵站分析共4个大的阶段如何优化选择。问题2：中庭玻璃幕墙建筑空调负荷特点；中庭空调方式；中庭常见的空调气流组织形式；以及中庭气流组织的设计要点。问题3：针对中庭的空调系统设计的特点和CFD技术的特点，提出了结合CFD技术的航站楼空调气流组织优化设计思路。在这个思路中，针对如何将传统设计与CFD技术结合在一起，提高设计的效率以及精确度。问题4：根据国家有关规范以及相关的国内外技术文献资料，选取中庭气流组织设计优劣的标准体系，通过这个标准体系再结合CFD模拟的结果，来对工程设计进行有效评估。问题5：空调区的送风速度、送风温差对速度分布、温度分布的变化如何。问题6：送风口个数、送风口高度对速度分布、温度分布的变化如何。三、研究步骤、方法及措施：首先，查设计规范，确定设计参数，进行DeST建模，对该建筑热特性分析、系统方案分析、空气处理方案分析、冷热源及泵站分析共4个大的阶段做出优化选择。其次，对于中庭进行理论设计计算。 接着，结合FLUNET软件对中庭气流组织进行模拟：其一对送风方案进行数值计算模拟，其二对每种送风方案的模拟结果进行分析，包括：送风设计方案的计算结果分析；送风参数对此送风方式的气流组织的影响（送风温度、送风速度、送风高度等）；最后进行总结。四、参考文献[1]岑可法.中国能源与环境可持续发展的若干问题[J].中国废钢铁，2006(2):4一13.[2]S.V.Shelton.Residentialspaceconditioningwithsolidtechnology[J].proeeedingsoftheSymPosium:SolidSorptionRefrigeration.1992:67一76.[3]张国强，龚光彩，FariborzHaghighat，范运湘.能源环境与空调制冷[J].制冷学报，2000(3):l一6.[4]范维唐.能源现状与发展趋势[J].山西能源与节能，2004(3):l一7.[5]清华大学DeST开发组︳：江亿主编.建筑环境系统模拟分析方法DEST[M].中国建筑工业出版社，2005.[6]江帆、黄鹏编著.Fluent高级应用与势力分析[M].清华大学出版社，2008.7[7]韩占忠、王敬、兰小平编.FLUENT流体工程仿真计算实例与应用[M].北京理工大学出版社，2004.6[8]江海斌.大空间分层空调系统气流组织的CFD数值模拟以及热舒适性分析研究文献[D].江苏：江苏大学.2008.[9]P.V.Nielsen.FlowinairConditionedrooms[PhDthesis].Copenhagen:TechnicalUniversityofDenmark，1976.[10]张海舟，徐玉党，钟澍．大空间建筑空调气流组织设计方法的探讨[J]．制冷与空调，2006，(2)：46-48．[11]张红光，陈光.空调房间气流组织数值模拟[J].安徽冶金科技职业学院学报.2009(1).[12]马秀力，赵菊，肖勇全.空调房间室内热环境的三维数值模拟及实验研究[J].制冷.2006(1).[13]李丽，邓军，李绪泉.喷口射流流场的数值模拟[J].全国暖通空调制冷2006学术年会资料集.2006.[14]NielsonP.V.Descriptionofsupplyopeningsinnumericalmodelsforroomair distribution[J].ASHRAETrans，1992，98(l):963一970.[15]张燕，符杰.CFD软件在宾馆礼仪大厅空调系统设计中的应用[J].技术与市场.2008(4).[16]董玉平.高大空间建筑空调系统CFD模拟研究[D].天津大学.2003.