張英琛 隋學敏
摘 要 利用CFD軟件對運用輻射供冷/置換通風空調系統的房間進行了房間氣流的數值模擬,得到了輻射供冷條件下不同冷板位置室內氣流的溫度場,以及溫度梯度對于其熱舒適性的影響。結果表明,復合式空調系統創造了相較于傳統空調系統更舒適的熱環境。
關鍵詞 輻射供冷 置換通風 CFD模擬 溫度場
中圖分類號:TU831 文獻標識碼:A
0引言
隨著城市化建設的不斷發展,人們物質文化生活水平的逐漸提高,自我保護意識加強,他們對室內空氣的品質(IEQ)也提出了更高的要求。近年來,我國建筑能耗日益增長,暖通空調部分能源消耗占建筑運行全部能量的30%~60%之多,因此,我們提出了輻射供冷與置換通風相結合的新型空調系統。室內負荷由二者共同承擔,不需要供給更低溫度的冷凍水,在冷凍水制取方面為低品位能源的使用創造了條件。
本文將通過建立相關的幾何模型并利用CFD模擬軟件來研究復合式空調系統房間內的氣流組織分布,分別對不同冷板位置時輻射式復合空調系統的室內熱環境進行模擬,并對其形成的溫度場作出評價分析。
1數值模擬
采用了standard k-€%^湍流模型結合壁面函數法來解決近壁區的流動計算問題。求解方式采用segregated,離散格式采用一階迎風格式,其中,壓力、動量、溫度、粘性、體力、k、e的欠松弛因子分別為:0.3、0.7、1.0、1.0、0.1、0.5、0.5。
網格單元結構可分為四面體、五面體及六面體網格,網格生成分為結構化與非結構化網格。因為模型均為四面體,結構簡單,形狀固定,因此面網格選用四邊形網格,體網格選用六面體網格。面網格劃節點距離為0.05,體網格節點距離為0.1,得到大約4272654個網格。房間采用輻射供冷/置換通風的復合式空調系統,分別將輻射板設于頂板、東內墻及地面,送風口位于西內墻左下角。內墻的傳熱系數設為0.43W/(m2·k),外窗為3W/(m2·k)。
2模擬結果與分析
下圖分別為冷板鋪設于不同位置室內0.1m處及X=2.25m處溫度場分布云圖,風速為1.6m/s。(見圖1、圖2、圖3、圖4)
3結論
(1)采用1.6m/s的送風速度時,輻射冷板的敷設位置對室內不同高度的溫度場影響較小,0.1m處的溫度梯度均在1.3℃左右。在Z=0.1m處,下送風系統中,無論輻射板的位置在頂板、地板,人員所在區域(人體腳踝處高度)平面溫度差在1.2~1.5℃左右,溫度分布較為均勻。人體無不適感。由于輻射換熱占比較大,地板供冷時,在縱向垂直斷面處,人員工作區域內最高溫度為25.57℃,最低溫度為24.39℃,垂直溫度差為1.18 ℃。側墻供冷時,最高溫度為25.6 ℃,最低溫度為24.35 ℃,垂直溫度差為1.25 ℃。房間上部溫度低,下部溫度高,符合熱舒適性要求;
(2)人體、計算機等熱源的散熱量對室內氣流組織分布和舒適度影響較大;
(3)負荷較小時,無論輻射冷板的位置被置于頂板、墻壁或者地面,均能滿足室內熱舒適性要求,從工程施工與系統設計方面考慮,地板輻射供冷系統較頂板輻射供冷系統更加簡單,需求費用相對較低,因此從此種角度考慮地板輻射供冷更有優勢,更易被廣泛推廣。負荷較大時,復合式空調系統能滿足室內熱舒適度并能有效防止結露。
參考文獻
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