CFD软件在某博物馆礼仪大厅空调设计中的应用.doc

CFD软件在某博物馆礼仪大厅空调设计中的应用摘 要：CFD软件在某博物馆礼仪大厅空调设计中的应用摘要：利用CFD软件对北京某博物馆礼仪大厅的温度场、速度场、气流组织进行计算模拟分析，从而在设计阶段了解室内空调效果，通过不断调整风口个数、位置、开度、进风风量、温度等参数，达到优化设计的目的。博物馆礼仪大厅长56米、宽32米、高34米；16个送风口分布于高为3.5米处；两个回风口设于近门处。本次分别对冬、夏两季的室内情况进行具体模拟分析。关键字：CFD 模拟分析 空调效果 优化设计成功的设计是工程达到最佳效果的关键，因此设计方案尤为重要。目前，际高公司拥有从英国购买的专门用于通风空调系统的CFD大型流体计算分析、模拟动力软件flovent可以很好的解决此问题。Flovent是用于区域空调温度、速度分布情况及送风气流组织动态模拟的大型计算流体动力软件。利用该软件，在整个空调系统施工之前，可以对典型的空调区域进行气流组织、温度场、压力场、速度场进行模拟，通过模拟，一方面可以为业主提供最优化的末端系统配置方案；另一方面由于模拟是在工程施工前完成，最大限度的减少了日后变更所产生的损失，降低了施工成本。同时，优化方案的目的不仅可以保证整个系统具有良好的空调效果，而且可以使工程投资最合理。1 夏季模拟条件1.1 边界条件： 内墙 北立面玻璃幕墙 北立面陶砖保温 礼仪大厅上空天窗屋面 Temperature()25 33.2 33.2 33.2 33.2 Radiant Temperature()25 33.2 33.2 33.2 33.2 Heat Transfer coefficient W/m2K 10 18.6 18.6 18.6 1.1 1.2 通风空调参数： 送风口分布在礼仪大厅两侧（共12个），其中靠近礼仪大厅正门侧两个风管分别设置三个风口，其余风管分别设置两个风口。两个回风口分布置在礼仪大厅靠近入口侧。 Volume Flow Rate （m3/h）Jet Angle（m）Diffuser Length（m） Diffuser width （m）Jet Thichness（m）Temperature （） Radiant Temperature（） Heat Transfer coefficient（W/m2 K）送风口3500 0 0.75 0.25 0.03 13 13 18.7 回风口22400 0 4 0.4 0.005 25 25 10 1.3 室内负荷：室内负荷主要考虑人体与照明，所输入人体按照80W/人、1人/10 m2；此方案中照明及装饰灯具分布为假设条件，在中部设置宫廷灯6盏、立式灯柱4盏、在8米高的位置上均匀布置60只45瓦射灯。输入总照明按80W/m2进行分配。Total source（KW）20 20 20 20 40 40 1.6 1.6 1.6 1.6 PositionX（m） 21.521.513.513.5 17.5 17.5 9.5 9.5 25.5 25.5 PositionY（m） 8 8 8 8 8 8 0 0 0 0 PositionZ（m） 2428 24 28 17 33 5 54.8 5 54.8 Size X（m）1 1 1 1 0.8 0.8 0.5 0.5 0.5 0.5 Size Y（m）3 3 3 3 2.5 2.5 12 12 12 12 Size Z（m）1 1 1 1 0.8 0.8 0.05 0.05 0.05 0.05 2 冬季模拟条件2.1 边界条件： 内墙 北立面玻璃幕墙北立面陶砖保温 礼仪大厅上空天窗屋面 Temperature() 20 -12 -12 -12 -12 Radiant Temperature() 20 -12 -12 -12 -12 Heat Transfer coefficient(W/m2K) 10 18.6 18.6 18.6 1.1 2.2 通风空调参数：送风口分布在礼仪大厅两侧（共12个），其中靠近礼仪大厅正门侧两个风管分别设置三个风口，其余风管分别设置两个风口。回风口分布在礼仪大厅靠近入口侧（共2个）。 Volume Flow Rate （m3/h）Jet Angle（m）Diffuser Length（m）Diffuser width（m）Jet Thichness（m）Temperature（）Radiant Temperature（）Heat Transfer coefficient（W/m2 K）送风口3500300.750.250.0325.225.218.7回风口22400040.40.0052020102.3 室内负荷：室内负荷主要考虑人体与照明，所输入人体按照1人/10 m2、80W/人；输入照明与夏季相同。3 模拟结果分析从模拟效果图上我们可以看出，夏季人员所处区域为21.526.5；冬季人员所处区域为19.522.5。并且从夏季温度模拟面上我们可以看出，除靠近天窗处为28以上外，其余各处2126.5之间；冬季温度模拟面，靠近天窗处为2425，人员所处区域除靠近风口处为2022，其余部分均处于19.5-21之间。下面分别取三个高度15米、4米、125米不同六点作为模拟点，具体位置及温度分布列表如下 (Y方向为高度方向、X为东西方向、Z为南北方向)。 LocationX（m）LocationY（m）Location（m）Temperature(夏) Temperature(冬) 1 4 15 12 21.5 19.6 2 4 1.5 26 23.6 20.4 3 4 1.5 43 23.3 20.1 4 20 1.5 8.5 23.8 19.4 5 20 1.5 2922.8 20.1 6 20 1.5 47 25 20 7 8 4 12 27.7 22.18 8 4 26 26.8 21.5 9 8 4 43 24.9 21.5 10 24 4 8.5 28.1 22.1 11 24 4 29 25.5 21.5 12 24 4 47 25 21.5 13 10 12.5 14 24.7 21.4 14 10 12.5 28 24.3 20.2 15 10 12.5 45 25 20.2 16 26 12.5 10.5 24.7 20.3 17 2612.5 31 24.2 20.2 18 26 12.5 49 25 20.1 从以上数据可以看出：夏季时，高度为1.5米处，平均温度为23.3; 高度为4米处，因受假设宫廷灯的影响平均温度增至26.3; 高度为12.5米处，平均温度为24.65。冬季时，高度为1.5米处，平均温度为19.9; 高度为4米处，因受假设宫廷灯的影响平均温度增至21.7; 高度为12.5米处，平均温度为20.4。我们可以看出，整个空间高度24米以下温度范围为20-23。高于24米以上的空间温度在23-25之间。近风口处温度相对较高。关于这一点我们可以在图（5）上更清晰的看出。图（5）由图（5）可以看出在距离风口较近处温度渐变最明显，逐渐远离风口温度在逐渐降低。在人员活动区，温度大都处在20。在高度为24米以上处，