nbsp;用CFD方法对冬季空调房间进行气流组织模拟与优化-PPT课件.ppt

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1、用CFD方法对冬季空调房间进行气流组织模拟与优化指导教师：钱宇陆恩锡设计者：康英姿罗向龙2019年3月1.设计任务湖南省长沙市湘雅医院的一栋旧办公楼加设中央空调系统，夏天供冷，冬天供热。运行后发现冬季室内温度不均匀，室内工作人员不舒适。要求：用CFD方法对冬季空调房间的气流组织进行模拟，得到温度场与速度场。找出存在的问题，提出改进方法。对改进后的冬季空调房间进行气流组织的模拟。2.概述2.1基本设计资料（1）地点：湖南省长沙市湘雅医院办公楼（2）室外设计参数夏季：空调干球温度：35.8℃空调湿球温度：27.7℃室外平均风速：2.6m/s冬季：空调干球温度

2、：-3℃室外平均风速：2.8m/s（3）室内设计参数冬季：室内干球温度：20±1℃室内相对湿度为50±10％（4）设计规范《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2019《民用建筑节能设计标准》（采暖居住建筑部分）JGJ26-952.1基本设计资料2.2空调工程概述湖南省长沙市湘雅医院办公楼，3层，建于80年代初，原设计未考虑设置集中空调。2019年进行改造，加设中央空调系统，空调系统形式为风机盘管＋新风。新风不承担室内的冷（热）负荷，由专门的新风机组处理到室内状态点后，送到每间办公室。新风量依据满足室内空气品质的原则确定。风机盘管承担室内全部的负

3、荷，夏季制冷，冬季供热。风机盘管采用卧式暗装型。送风方式采用双层百叶风侧送，回风采用单层百叶下回。2.3算例选择本模拟选择本办公楼中最代表性的房间进行模拟，空调平面图如右图所示。房间内安装了两台风机盘管。3.模型建立3.1几何模型设计对象的物理模型如图所示，房间的尺寸：8.2m×5m×3.3m（长×宽×高），如下图所示。3.2数学模型在本设计中采用k－ε（k为紊流动能，ε为紊流耗散率）模型。它是目前在房间空气流动中最普遍采用的模型，对暖通空调领域多种流型的计算结果显示，该模型优于其他模型。（1）连续性方程：（2）动量方程：（3）能量方程：（4）紊流脉动动

4、能方程：（5）紊流能量耗散率方程：3.3边界条件本模拟不考虑人员对气流流场的影响，人体的散热量，灯光及办公电脑等的散热量作为冬季房间的安全系数，不计入房间的热负荷。北外墙以及西外墙存在热损失，南墙及东墙按绝热壁面考虑。送风口、新风口以及渗透风口按速度入口考虑。四、模拟结果与分析为了综合反映整个房间的气流分布情况，本设计选取了几个比较典型的断面进行考虑：z＝0.1米处，是脚踝处位置；z＝1.1米处，是人坐姿时呼吸带高度；z＝1.6米处是考虑人站姿时的呼吸带高度；z＝2米是人站立时头顶的舒适情况。这四个断面用于考察在不同的垂直高度的平面上，是否会出现过大的温

5、差，是否会出现不舒适现象。4.1冬季空调房间的温度场和速度场4.1.1冬季空调房间的温度场z=0.1m处温度场z=1.1m处温度场z=1.6处温度场z=2m处温度场4.1.2冬季空调房间的速度场z=0.1m处速度场z=1.1m处速度场z=1.6m处速度场z=2m处速度场问题问题：温度场：除了离地面0.1米高的断面比较均匀外，在离地面1.1米、1.6米、2米的断面上，温度都极不均匀，冬季空调房间内只有一半左右的区域温度高于设计温度20℃，其他的区域的温度都在14℃左右，局部地方的温度只有6～7℃。故，房间内的人员会感到不舒适。速度场：离地面0.1米高的断

6、面的速度都小于0.2m/s，符合空调设计规范的要求（采暖通风与空气调节设计规范规定冬季舒适性空调房间的风速不应大于0.2m/s）。离地面1.1米高的断面的速度大部分地方小于0.2m/s，只有极少的地方速度达到0.3m/s。在离地面1.6米、2米的断面上，速度在0.3～0.6m/s的区域增加。速度场总的来说，与规范的规定值相差不大。冬季外窗的渗透风对室内温度场影响很大，北向与西向墙及窗的热损失，也使得温度场在这两个墙壁附近分布不均匀。改进方法改进方法：措施1：采取措施，使北向外窗的渗透风量减小一半，风口的布置不变。措施2：风机盘管以及风口布置位置改变，其中

7、一组风机盘管以及送风风口移到靠近北外墙布置。如右图所示，北外窗的渗透风量不变。措施3：采取措施使北外窗的渗透风量减小一半，同时又将送、回风口移近北外墙（窗）。新风、送回风的参数不变。4.2改进后，冬季空调房间的温度场与速度场4.2.1采取措施1后冬季空调房间不同断面的温度场z=0.1m处温度场z=1.1m处温度场z=1.6m处温度场z=2处温度场4.2.2采取措施1后冬季空调房间不同断面的速度场z=0.1m处速度场z=1.1m处速度场z=1.6m处速度场z=2m处速度场结果分析采取措施1后，冬季空调房间的温度场温度场与速度场的改善情况如下：温度场：温度

8、场在采取措施1后，有极大的改善。速度场：比采取措施1前略有改善，但效果不是很大。