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在中国的社会总能耗中,建筑能耗占有相当一部分比重,而在建筑能耗中,高大空间建筑的空调能耗占比很大,应引起足够的重视。对于这类建筑,如何进行空调送风,使得建筑内部获得合理的气流组织分布,是研究人员一直以来重点关注的问题。高大空间的空调系统存在一定的特殊性,分层空调是其中典型的形式之一。本文在分层空调单侧送风方式前提下,研究高大空间建筑内部气流组织情况,从降低建筑能耗和获得理想的气流组织效果出发,开展一定的方案设计及优化研究,希望对以后的工程有一定的借鉴意义。
首先,为了对当前高大空间建筑空调送风和气流组织分析方法以及评价指标等的研究现状进行掌握,开展了资料和文献调研工作,在前人研究工作的基础上,确定了本文所采取的分析研究方法:比例模型试验和CFD数值模拟,并针对这两种分析方法展开介绍。然后根据阿基米德数(Ar)相关准则建立比例模型试验台,进行调试并获得实验数据,同时进行了一个送风工况的CFD模拟工作,将模拟结果与模型试验的结果分别进行了速度和温度的对比,验证了CFD模型的准确性。
最后,进行高大空间分层空调单侧送风方式下气流组织优化的研究,运用Box-Benhken中心组合试验的设计方法,设计出送风温度、送风速度、送风角度和送风高度四个送风参数的三个水平共29组工况,采用CFD数值模拟方法得到各个工况工作区的平均温度和风速、速度不均匀系数和热分布系数。将四个送风参数无因次为阿基米德数Ar、雷诺数Re、无因次角度θ*和无因次高度h*,并进行了无因次参数与工作区风速、速度不均匀系数和热分布系数等评价指标的回归模型建立,同时进行了不同工况竖直面和工作区水平面两个平面的气流组织流场分析,验证了回归模型的准确性。最后得出最优送风组合,为使得工作区平均风速满足要求,工作区的气流组织不均匀系数最小,并且尽量提高空调系统的通风效果,确定最佳的送风组合为阿基米德数Ar为0.000851,雷诺数Re为35481.34,送风角度5.4°,送风高度距离地面6.55m。
首先,为了对当前高大空间建筑空调送风和气流组织分析方法以及评价指标等的研究现状进行掌握,开展了资料和文献调研工作,在前人研究工作的基础上,确定了本文所采取的分析研究方法:比例模型试验和CFD数值模拟,并针对这两种分析方法展开介绍。然后根据阿基米德数(Ar)相关准则建立比例模型试验台,进行调试并获得实验数据,同时进行了一个送风工况的CFD模拟工作,将模拟结果与模型试验的结果分别进行了速度和温度的对比,验证了CFD模型的准确性。
最后,进行高大空间分层空调单侧送风方式下气流组织优化的研究,运用Box-Benhken中心组合试验的设计方法,设计出送风温度、送风速度、送风角度和送风高度四个送风参数的三个水平共29组工况,采用CFD数值模拟方法得到各个工况工作区的平均温度和风速、速度不均匀系数和热分布系数。将四个送风参数无因次为阿基米德数Ar、雷诺数Re、无因次角度θ*和无因次高度h*,并进行了无因次参数与工作区风速、速度不均匀系数和热分布系数等评价指标的回归模型建立,同时进行了不同工况竖直面和工作区水平面两个平面的气流组织流场分析,验证了回归模型的准确性。最后得出最优送风组合,为使得工作区平均风速满足要求,工作区的气流组织不均匀系数最小,并且尽量提高空调系统的通风效果,确定最佳的送风组合为阿基米德数Ar为0.000851,雷诺数Re为35481.34,送风角度5.4°,送风高度距离地面6.55m。