大空间分层空调运行模拟探究

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1、大空间分层空调运行模拟探究　　摘要：本文以大空间分层空调的三种运行方式作为研究对象，利用AirPak模拟分析了这三种情况在夏季运行时的温度场和速度场，通过对比模拟结果总结了三种运行方式的利弊，从而对分层空调的设计给予优化。关键词：分层空调AirPak模拟温度场速度场Abstract:Inthispaper,threelargespacestratifiedairconditioningoperationmodeastheresearchobject,useAirPaksimulationanalysiso

2、fthesethreecasesrunninginthesummerthetemperaturefieldandvelocityfield,bycomparingthesimulationresultsaresummarizedprosandconsofthreeoperatingmodes,thusgivingalayeredairconditioningdesignoptimization.Keywords:airconditioningAirPakstratifiedtemperaturefield

3、simulationvelocityfield中图分类号：TU831.3+5文章标识码：A1.简介4随着社会的发展，人民居住办公、购物娱乐环境的改善，高大空间建筑越来越多的出现在各个城市，这种建筑体量大、能耗高，尤其是在制冷时，如按常规空调设计则会造成大量冷量的无谓浪费，针对于此，技术措施及相关技术手册上都给出了“分层空调”的概念[1]，即仅对高大空间的下部人员活动区制冷，对上部无人活动区不制冷只通风，如图1所示。一些参考手册上给出了此种空调负荷的理论计算方法，本文通过计算机模拟了三种不同空调设计形式下大

4、空间内的温度场和速度场，将其结果可视化对比分析之后发现，分层空调在一般的办公或商业建筑中不一定是节能的，所以要针对具体建筑仔细分析后再确定是否采用此种空调方式。2.模拟研究为方便模拟计算，在不影响计算结果的条件下，建模时选取建筑其中的一跨作为物理模型，模型尺寸x=8m，y=5m，z=8m，围护结构的热工性能依照一般工程。室内人员、设备散热简化为均匀分布在室内地面的热负荷，热流通量设为100W/m2。室外环境温度选取石家庄夏季空气调节室外计算干球温度35.7℃。空调送风口尺寸1400mm×250mm，高度距

5、地2m，风口风速1.5m/s，送风温度22℃，回风口尺寸1700mm×300mm。窗户尺寸500mm×500mm，屋顶风机排风量1300m3/h，房间换气次数4次/h。三种不同设计形式分别为：房间内仅设空调；2、房间内设空调，屋顶设排风机；3、房间内设空调，屋顶设排风机，房间侧墙高于送风口0.5m处开窗自然进风。图1图2大空间分层空调模拟计算模型4模拟结果如下图所示：图3运行方式1室内温度分布云图图4运行方式2室内温度分布云图图5运行方式3室内温度分布云图图6运行方式1室内速度分布云图图7运行方式2室内速

6、度分布云图图8运行方式3室内速度分布云图4由图3、图6可以看出，在第1种运行方式下，空调送风口水平射流的冷空气在重力的主导作用下，缓慢降落，最后再循环至回风口，而上部空气与下部空气基本没有掺混，互相交换的热量很少，但此种运行方式没有机械通风，室内卫生环境难以保证，在一些建筑的小面积局部内可以考虑。由图4、图7可以看出，以第2种方式运行时，在屋顶风机的负压抽吸作用下，冷空气在一定程度上被吸附到非空调区，而室外空气通过底部门窗缝隙会渗透进入，加剧了对流换热，致使一部分相对冷的空气被排放至室外，不利于节能。而第

7、三种形式为分层空调设计的理想运行模式，下部空调区由空调制冷，非空调区由屋顶风机结合开窗进行通风降温。但由图5可以看出当室内空调区无强大内热源（大到热气能冲破下沉冷空气而上浮到屋顶），或者上部非空调区无内热源且房间围护结构得热量并不大的情况下，屋顶排风机处的空气温度约为29℃左右，空调室内温度约26℃左右，排风温度仅比室温高出3℃，而夏季室外新风干球温度基本要比室内温度高约10℃，这就是说此时是把室外热风引入了室内，并且由于通风部分在高处的非空调区，对人活动所在空调区的卫生环境没有贡献。室外热风的进入和风机

8、运转的耗电，都使得建筑整体能耗增加。3.结语综上所述，对于普通的高大建筑（地面或屋面处无强大内热源，围护结构保温状况良好）来说，如果采用分层空调的空调方式，应该将形式1和形式2结合起来，交替运行，这样既能保证室内的卫生环境，又能有效降低运行能耗。对于有上部热源（如影剧院舞台）或屋面处冷负荷较大（如有大面积玻璃顶的商业中庭）的高大空间建筑，运行方式3则具有着明显的节能效果。参考文献：[1]陆耀庆.实用供热空调设计手册.北京：中国