文献综述--大空间建筑室内空调和CFD研究进展

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1、 文献综述 题 目：大空间建筑室内空调和 CFD 研究进展 学生姓名： 专业班级 ： 热能与动力工程 2010-2 班 学 号 ： 院 （系）： 机电工程学院 指导教师(职称)： 完成时间 2 大空间建筑室内空调和CFD研究进展 摘 要 本文对大空间建筑及其室内空调的研究进展进行介绍，分别介绍了大空间建 筑室内空调的两种送风方式。还介绍了CFD软件仿真模拟的现状、发展和优势。 关键词: 大空间建筑； CFD； 空气调节； 1.概述 20 世纪以来，随着人类生存和发展的需求，各国竞相建造了规模宏大的公 共建筑电影院、剧场、体育馆、展览馆、空港航站楼、高层建筑内的中庭等的建筑 内的建造越来越引起人

2、们的兴趣和关注。为了充分发挥这些建筑的功能，创造优质 的环境，暖通空调技术必须也要不断的进步。传统的大空间建筑体型结构、功能变 化较少，工程上已积累了丰富的经验。现代的大空间建筑造型奇特，尺寸庞大，依 靠传统的经验难以满足各方面的要求，需要借助计算机的模拟来进行设计预测，所 以利用 CFD 技术进行整空间的模拟是一种即可靠又最经济的方法。 2.大空间建筑 2.1 何为大空间建筑 随着经济水平提高，人们日常文化生活日益丰富，许多城市都建了剧院、音 乐厅等高标准的大空间建筑。大空间建筑是指空间高度大于 5 米，体积大于 1 万立 方米的建筑。在工业工业建筑方面的大空间建筑是指大型车见，民用建筑方面

3、指大 会堂、体育馆等。 大空间建筑的特征： （1） 高度高，温度梯度大； 3 图 1 大空间建筑与其他建筑若干特征指标比较 （2） 大空间的外墙面积与地板面积之比大（图 1）。这形成了外界界面对 室内空间的自然对流影响很大，冬季易在四周造成下降气流； （3） 居留区人均占有空间体积大（图 1）。从卫生角度看是良好的，可采 用较小的换气次数； （4）使用多功能要求，对空调系统的灵活性控制要求较高； （5）空调负荷特性特殊。大空间建筑的空间负荷的组成，和组成部分所占 的比例和普通空调不同，例如人员、灯光等方面的比例差异较大。 2.2 大空间建筑常用的送风方式 大空间建筑空调一般为低速风道。系统一般

4、采用在房间一定部位设置管道和 送、回风口，定风量运行，为调节负荷也有采用变风量的。最常用的送风方式从室 内空气分布看有两种：稀释型和置换型。 传统的上送下回方式属稀释型；均匀的下送上回方式则属置换型。上送下回 方式包括侧送侧回、顶送下回。侧送可用百叶风口、也可用喷口。顶送可用散流器、 下送风口（包括旋流风口）。对于影剧院等大空间建筑，顶部有灯光等散热量，采 用上送下回送风方式时，为防止顶部热量带入底部工作区，也可采用分层空调。 4 2.3 大空间建筑空调室内环境的热舒适性和评价 舒适性是指人体通过自身的热平衡和对环境的热感觉综合判断后得出的主观 评价。及人体生理和心理综合的主管感觉。 2.3.

5、1 评价参数 （1）有效温度 有效温度是指当相对湿度为 50%，皮肤表面的热损失与实际环境的热损失相 同的环境温度。 （2）舒适性方程 S=M-R-C-E S-人体蓄热率，W/m2；M-人体新陈代谢总能量，W/m2；E-蒸发热损失，W/m2； R-辐射热损失，W/m2；C-对流热损失，W/m2；S 为正，人体产生热感觉；S 为负， 人体产生冷感觉。 （3）预计平均热感觉指数（PMV）和预计不满意者的百分数（PPD）评价 PMV 指标代表了对同一环境大多数人的舒适感觉，热舒适性的值在正负 1 之 间，且 PDD27%。 具体 PMV 指标的判断为：PMV=3 热；PMV=2 暖和；PMV=1 稍

6、舒适；PMV=0 适中、 舒适；PMV=-1 稍凉快；PMV=-2 凉快；PMV=-3 冷。ISO7730 对 PMV 的推荐值为 PMV 值-0.5+0.5 之间。 PPD 指数是根据人体热平衡计算的。当人体内部产生的热等于在环境中散失 的热量是，就处于热平衡状态，表示对热环境不满意的百分数。 （4）通风效率、换气效率、空气龄等评价指标都是从进行有效通风，提高 室内空气品质的角度提出的。 5 2.3.2 大空间建是室内预测竖直温差的方法 影响热舒适度的主要参数是温度，目前在空调工程中采用室内空气温度分布的方法， 主要为传统理论方法和模型实验以及 CFD 的数值模拟。 （1） 传统理论和经验系数方法：传统理论采用的是基于某些标准或理想条件 理论分析或试验得到的射流公式，对空调送风口射流的轴心速度和温度、 射流轨迹等进行预测，由于建筑空间正在向复杂化、多样化和大型化发 展，采用理论计算预测实际空调通风房间的气流组织，势必会带来较大 的误差。 （2） 模型试验：按一定比例制作的模型体量，模型几何相似，然后考虑实体 和模型的送