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1、大空間分層空調運行模擬探究 摘要：本文以大空間分層空調的三種運行方式作為研究對象，利用AirPak模擬分析了這三種情況在夏季運行時的溫度場和速度場，通過對比模擬結果總結了三種運行方式的利弊，從而對分層空調的設計給予優(yōu)化。關鍵詞：分層空調AirPak模擬溫度場速度場Abstract:Inthispaper,threelargespacestratifiedairconditioningoperationmodeastheresearchobject,useAirPaksimulationanalysiso
2、fthesethreecasesrunninginthesummerthetemperaturefieldandvelocityfield,bycomparingthesimulationresultsaresummarizedprosandconsofthreeoperatingmodes,thusgivingalayeredairconditioningdesignoptimization.Keywords:airconditioningAirPakstratifiedtemperaturefield
3、simulationvelocityfield中圖分類號：TU831.3+5文章標識碼：A1.簡介4隨著社會的發(fā)展，人民居住辦公、購物娛樂環(huán)境的改善，高大空間建筑越來越多的出現(xiàn)在各個城市，這種建筑體量大、能耗高，尤其是在制冷時，如按常規(guī)空調設計則會造成大量冷量的無謂浪費，針對于此，技術措施及相關技術手冊上都給出了“分層空調”的概念[1]，即僅對高大空間的下部人員活動區(qū)制冷，對上部無人活動區(qū)不制冷只通風，如圖1所示。一些參考手冊上給出了此種空調負荷的理論計算方法，本文通過計算機模擬了三種不同空調設計形式下大
4、空間內的溫度場和速度場，將其結果可視化對比分析之后發(fā)現(xiàn)，分層空調在一般的辦公或商業(yè)建筑中不一定是節(jié)能的，所以要針對具體建筑仔細分析后再確定是否采用此種空調方式。2.模擬研究為方便模擬計算，在不影響計算結果的條件下，建模時選取建筑其中的一跨作為物理模型，模型尺寸x=8m，y=5m，z=8m，圍護結構的熱工性能依照一般工程。室內人員、設備散熱簡化為均勻分布在室內地面的熱負荷，熱流通量設為100W/m2。室外環(huán)境溫度選取石家莊夏季空氣調節(jié)室外計算干球溫度35.7℃。空調送風口尺寸1400mm×250mm，高度距
5、地2m，風口風速1.5m/s，送風溫度22℃，回風口尺寸1700mm×300mm。窗戶尺寸500mm×500mm，屋頂風機排風量1300m3/h，房間換氣次數(shù)4次/h。三種不同設計形式分別為：房間內僅設空調；2、房間內設空調，屋頂設排風機；3、房間內設空調，屋頂設排風機，房間側墻高于送風口0.5m處開窗自然進風。圖1圖2大空間分層空調模擬計算模型4模擬結果如下圖所示：圖3運行方式1室內溫度分布云圖圖4運行方式2室內溫度分布云圖圖5運行方式3室內溫度分布云圖圖6運行方式1室內速度分布云圖圖7運行方式2室內速
6、度分布云圖圖8運行方式3室內速度分布云圖4由圖3、圖6可以看出，在第1種運行方式下，空調送風口水平射流的冷空氣在重力的主導作用下，緩慢降落，最后再循環(huán)至回風口，而上部空氣與下部空氣基本沒有摻混，互相交換的熱量很少，但此種運行方式沒有機械通風，室內衛(wèi)生環(huán)境難以保證，在一些建筑的小面積局部內可以考慮。由圖4、圖7可以看出，以第2種方式運行時，在屋頂風機的負壓抽吸作用下，冷空氣在一定程度上被吸附到非空調區(qū)，而室外空氣通過底部門窗縫隙會滲透進入，加劇了對流換熱，致使一部分相對冷的空氣被排放至室外，不利于節(jié)能。而第
7、三種形式為分層空調設計的理想運行模式，下部空調區(qū)由空調制冷，非空調區(qū)由屋頂風機結合開窗進行通風降溫。但由圖5可以看出當室內空調區(qū)無強大內熱源（大到熱氣能沖破下沉冷空氣而上浮到屋頂），或者上部非空調區(qū)無內熱源且房間圍護結構得熱量并不大的情況下，屋頂排風機處的空氣溫度約為29℃左右，空調室內溫度約26℃左右，排風溫度僅比室溫高出3℃，而夏季室外新風干球溫度基本要比室內溫度高約10℃，這就是說此時是把室外熱風引入了室內，并且由于通風部分在高處的非空調區(qū)，對人活動所在空調區(qū)的衛(wèi)生環(huán)境沒有貢獻。室外熱風的進入和風機
8、運轉的耗電，都使得建筑整體能耗增加。3.結語綜上所述，對于普通的高大建筑（地面或屋面處無強大內熱源，圍護結構保溫狀況良好）來說，如果采用分層空調的空調方式，應該將形式1和形式2結合起來，交替運行，這樣既能保證室內的衛(wèi)生環(huán)境，又能有效降低運行能耗。對于有上部熱源（如影劇院舞臺）或屋面處冷負荷較大（如有大面積玻璃頂?shù)纳虡I(yè)中庭）的高大空間建筑，運行方式3則具有著明顯的節(jié)能效果。參考文獻：[1]陸耀慶.實用供熱空調設計手冊.北京：中國
