基于数值模拟教室空调末端送风方式研究.pdf

基于数值模拟的教室空调末端送风方式的研究 刘洋 （华南理工大学机械与汽车工程学院，广东省 广州市 510640） 摘 要：针对大学课室上课人数不固定的情况，结合理论计算，提出了针对教室等大空间的 空调末端分区送风方式，并利用AIRPAK3.0 软件，采用数值模拟和实验相结合的方式进行了 验证，结果表明，空调末端分区送风方式能够在保证课室人员热舒适性的情况下，达到空调 节能的目的。 关键词：数值模拟 热舒适性 气流组织 The Study of Air Supply Strategy in Classroom Based on Numerical Simulation Liu yang (School of Mechanical and Automotive Engineering,South China University of Technology,510640,Guangdong,China) Abstract:According to the uncertain number of students in class,the regional air supply method was put forward.Numerical simulation results showed that regional air supply method energy could be saved in the premise of thermal comfort.The cooling capacity of terminal equipment was decreased by 19.08%. Keywords:numerical ，simulation ，thermal ，comfort air ，distribution 1 前言 随着高等教育事业的快速发展，高等院校教学类建筑的设计水平也越来越高，以提高学 生的学习效率。由于课室面积相对较大使用情况复杂，而不同时期上课人数往往变化较大， 如何针对教室内人数情况采用相应的供冷方式，解决课室的冷量浪费，已成为急需解决的问 题之一。 利用计算流体力学软件分析在不同条件下的教室内气流组织情况和热舒适性情况，具有 成本低、结果可视化等特点。国内外已有多位学者通过数值模拟的方式研究了教室内的气流 [1] 组织和热舒适性。张惟斌等 应用FLUENT 软件对一多功能会议室空调系统分别用全新风送 *作者简介：刘洋 硕士研究生 主要从事气流组织模拟与室内热舒适性研究 风与二次回风送风两种送风方式进行了数值模拟。分析和比较了送风速度、送风温度、室内 结构参数等因素对室内温度场和速度场的影响；Lin, Zhang[2]等研究了分层通风下教室内环境 的热舒适性，结果显示，分层通风能够保证教室内的热舒适性，同时相比于置换通风其拥有 [3] 很大的节能空间。王磊 等采用数值模拟的方式，从理论上分析了教室自然通风条件下的热 舒适性，同时计算了各教室在满足热舒适性条件下的补偿风速。 本文提出了教室空调末端分区送风的方法，并采用气流组织模拟的方式，以一个经过空 调末端节能改造的教室为研究对象，分析了普通送风方式和分区送风方式在室内人数较少情 况下的室内气流组织和热舒适性情况，通过实际测量验证了模拟的准确性。对比两种工况下 的模拟结果发现，分区送风方式在满足教室内热舒适性的前提下，能够合理的进行教室内供 冷量的分配，达到末端节能的目的。 2 模型的建立 2.1 物理模型 2.1.1 模型尺寸 所研究的教室位于广州大学城某大学A4 教学楼四层，该楼内教室采用风机盘管加新风机 组的供冷方式，顶部设有四个风机盘管，教室长15.66m，宽8.8m，地板距天花高度2.8m，外 墙朝南，面积135 ㎡，最多可容纳108 名学生。具体模型如图1 所示，其中回风口1，2 ，3， 4 分别对应风机盘管1，2 ，3，4 。教室共有送风口12 个，各盘管的送风口与盘管对应的回风 口平齐，其余4 个送风口为新风送风口。 图1 教室模型 2.1.2 室内热源和边界