146 低温送风空调系统气流组织的模拟分析.doc

低温送风空调系统气流组织的模拟分析中铁第四勘察设计院集团有限公司 李森生 湖北省建筑科学研究设计院 丁 云摘 要：本文以一个采用低温送风技术的工程为实例，采用phoenics3.6.1软件对实例中低温送风房间的气流组织做CFD模拟，获得房间的温度、速度及舒适度值，依据气流组织评价标准对模拟结果进行数据分析得到：原设计室内温度场、速度场较均匀，室内的平均温度、舒适度满足设计标准，气流组织设计较合理，投入能量利用系数平均值=1.00。回风口的回风速度对低温送风射流影响较大，造成回风温度高于室内平均温度，经济性能欠佳，并依据分析结果，对原设计给出建议。关键词：低温送风 气流组织 数值模拟 合理性 空调系统设计的好与坏，主要有两个评判标注：一个是设计房间的气流组织与舒适度是否满足人体的要求；二是在此基础上的系统节能与环保性。本文以一个采用低温送风技术的工程为实例，针对施工设计的方案，对一个房间的气流组织进行CFD数值模拟，从而验证原设计的合理性，并对此提出优化方法。1 气流组织评价指标11.1 技术指标 1） 速度不均匀系数KV对于工艺性空调，除了要求在工作区内所有点的速度平均值满足设计要求外，还要求工作区的速度不均匀系数满足设计要求。引入“速度不均匀系数”KV。 （1-1） 式中，N测点数；Vi工作区任意一点速度； VpN个测点的速度算术平均值； 速度的均方根差。2） 有效温度差(ET)及空气分布特性指标(ADPI)对于舒适性空调来说，则用人的舒适感作为评价标准。人的舒适感觉与众多因素有关，评价标准也可以多样。相对湿度在较大的范围内(30%70%)对人体的舒适性影响较小，可以主要考虑空气温度与风速对人体的综合作用。即引入有效温差与室内温度与风速的关系： （1-2）式中，ET有效温差； ti,tn工作区某点的空气温度和给定的室内温度，； Vi工作区任意一点速度，m/s。 根据有关舒适性实验和计算的综合结果，可以认为ET=-1.7+1.1之间，多数人是感觉舒适的。空气分布特性指标(ADPI)定义为满足规定风速和温度要求的测点数与总测点数的比之，即： （1-3） ADPI全面反映了空调区气流组织带来的影响，ADPI越高，空调区内逗留人员对环境感到满意的人越多。一般情况下应使ADPI80%。1.2 经济指标气流组织的任务是以一定形式送进房间一定数量的经过处理成某种状态下的空气，用以消除室内一定量的某种有害物质使工作区空气的某些参数值和波动范围达到设计要求。因此，作为评价气流组织的经济指标，就可以反映投入能量的利用程度。为此，引入“投入能量利用系数”。 （1-4）式中，to送风温度；tp排风温度；tn工作区设计温度。当=1.0时，表明送风经过热交换吸收余热后达到室内温度，并进而排除至室外；当1.0时，表明送风吸收部分余热达到室内温度，且能控制工作区的温度，而排风温度可以高于室内温度，经济性好；当80%，感觉舒适。三个回风口处的投入能量利用系数值为：（x,y,z）=(3.0,0.7,3.0)处，=0.99451.00（x,y,z）=(13.0,0.7,3.0)处，=0.98910.99（x,y,z）=(23.0,0.7,3.0)处，=1.0071.01投入能量利用系数平均值=1.00，投入能量基本得到有效利用，但经济性能没有达到最佳，室内温度大于排风温度。这主要仍归结于前述的回排风口设置不合理的原因：回排风口设计风速偏大，对低温冷射流诱导能力偏强，使得一部分冷射流直接通过回排风口离开房间。图1.9是Z=1.2m断面的PMV分布情况。PMV值基本处于-1.0+1.5之间，室内人员有效逗留区处在0.01.0之间，室内人员冷热差别不明显，满足“-3.0PMV值+3.0”的要求，舒适度较好。图1.9 Z=1.2m平面上PMV值3 小结对实例工程施工设计图纸中的设计房间气流组织模拟时发现，该设计总的来说是较符合设计标准的，低温送风口大小的选择、位置的布置使得房间的温度分布、气流的速度分布很均匀，不会出现阶梯型的变化，舒适感觉较好。但是回风口对冷射流的影响比较大，靠近回风口的冷射流容易受到回风速度的影响发生扭曲。回风口对室内气流速度场存在比较大的影响。因此建议：回风口的设计风速应该比常规的要小一些，风口面积相对取大一些，回风口之间的距离尽量不宜太大。参考文献1. 薛殿华.空气调节M.北京：清华大学出版社.19912. 陶文铨.数值传热学（第二版）M.西安交