蘇州工業(yè)園區(qū)物流保稅區(qū)綜合保稅大廈項目室內(nèi)空調(diào)通風(fēng)模擬報告

1、中國建筑科學(xué)研究院上海分院綠色建筑和生態(tài)城研究中心蘇州工業(yè)園區(qū)物流保稅區(qū)綜合保稅大廈項目室內(nèi)空調(diào)通風(fēng)模擬分析報告提供者：中國建筑科學(xué)研究院上海分院綠色建筑和生態(tài)城研究中心電話真址：上海打浦路88號海麗大廈19樓日期：2012-05-03聲明：1、本報告咨詢單位未蓋章無效；2、本報告經(jīng)涂改和復(fù)印均無效；3、本報告僅用于指定項目，非本項目無效。項目名稱：蘇州工業(yè)園區(qū)物流保稅區(qū)綜合保稅大廈項目委托單位：咨詢單位：中國建筑科學(xué)研究院上海分院綠色建筑和生態(tài)城研究中心（章）負(fù)責(zé)人：編制人：審核人：批準(zhǔn)人：報告編號：報告日期：2012-05-03中國建

2、筑科學(xué)研究院上海分院蘇州工業(yè)園區(qū)物流保稅區(qū)綜合保稅大廈項目綠色建筑和生態(tài)城研究中心室內(nèi)空調(diào)通風(fēng)模擬分析報告目 錄1. 模擬概述11.1. 項目概況11.2. 空調(diào)系統(tǒng)21.3. 評價指標(biāo)21.4. 評價目的32. 技術(shù)路線32.1. 評價方法32.2. 湍流模型42.3. 幾何模型52.4. 邊界條件73. 模擬分析83.1. 中庭區(qū)域83.2. 多媒體區(qū)域124. 結(jié)論1515本報告書需加蓋騎縫章有效蘇州工業(yè)園區(qū)物流保稅區(qū)綜合保稅大廈項目室內(nèi)空調(diào)通風(fēng)模擬分析報告1. 模擬概述1.1. 項目概況蘇州工業(yè)園區(qū)物流保稅區(qū)綜合保稅大廈項目位于蘇州市尖浦街以東H ROAD北側(cè)地塊，建筑總面積為7270

3、3平方米，建筑高度為99.45米，共27層，其中地下室1層，地面裙房3層，塔樓23層。建筑主要為辦公功能，內(nèi)部房間類型主要包括辦公室、會議室、多功能廳、餐廳、營業(yè)廳、活動室等。建筑底部的三層裙房部分由中庭連通，室外氣流可通過迎風(fēng)面幕墻可開啟部分以及建筑出入口進入室內(nèi)，后經(jīng)中庭上方通風(fēng)口、背風(fēng)面幕墻可開啟部分及建筑出入口排出；其它樓層也可以通過幕墻可開啟部分進行通風(fēng)換氣。綜合保稅大廈建筑周邊布局及設(shè)計效果如圖 1所示。圖 1 綜合保稅大廈建筑周邊布局及設(shè)計效果1.2. 空調(diào)系統(tǒng)根據(jù)項目圖紙，本次模擬主要分析夏季中庭區(qū)域和多媒體區(qū)域，各個區(qū)域的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計方案如下：1、中庭區(qū)域為3層高度空間，采用

4、全空氣一次回風(fēng)系統(tǒng)?？照{(diào)區(qū)域氣流組織采用上送、側(cè)送，集中回風(fēng)方式。送風(fēng)口采用方形散流器、圓形散流器，且均勻布置，室內(nèi)氣流分布均勻。2、多媒體區(qū)域區(qū)域采用全空氣一次回風(fēng)系統(tǒng)?？照{(diào)區(qū)域氣流組織采用側(cè)送，集中回風(fēng)方式。送風(fēng)口采用方形散流器，且均勻布置，室內(nèi)氣流分布均勻。兩個區(qū)域均采用全空氣一次回風(fēng)系統(tǒng)，且氣流組織均為上送、側(cè)送、集中回風(fēng)方式。送風(fēng)口為方形和圓形散流器，回風(fēng)口為側(cè)壁格柵式風(fēng)口。本報告主要對以上兩個區(qū)域通風(fēng)效果進行模擬分析，以預(yù)測室內(nèi)環(huán)境舒適性。1.3. 評價指標(biāo)1) 室內(nèi)環(huán)境參數(shù)指標(biāo)我國現(xiàn)行采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范GB 50019-2003第3.1.3條對舒適性空調(diào)房間的設(shè)計要求如表

5、 1所示：表 1 舒適性空調(diào)室內(nèi)設(shè)計參數(shù)季節(jié)溫度相對濕度風(fēng)速夏季22-28 40 %-65 %0.3 m/s2) 舒適性指標(biāo)舒適性的評價采用PMV-PPD方法，此評價方法的原理是人體熱平衡。PMV指標(biāo)采用7個等級，將人體蓄熱率（客觀物理量）與人體熱感覺（定性量）有機的建立了量化關(guān)系，表 2給出了PMV不同等級及其相應(yīng)的客觀生理反應(yīng)。表 2 PMV等級及相應(yīng)的客觀反應(yīng)熱感覺熱暖微熱舒適微涼涼冷PMV+3+2+10-1-2-3客觀生理反應(yīng)見汗滴手、頸部額等局部漸汗感覺熱、皮膚發(fā)粘、濕潤感覺舒適，皮膚干燥局部關(guān)節(jié)感到?jīng)?，但可忍受局部感到不適需加衣裳很冷，可見雞皮疙瘩和寒顫PMV指標(biāo)代表了同一環(huán)境下絕

6、大多數(shù)人的感覺，但是人與人之間存在生理差別，因此PMV指標(biāo)并不一定能夠代表所有人的感覺。因此可以用預(yù)測不滿意百分比PPD（Predicted Percent Dissatisfied）指標(biāo)來表示人群對熱環(huán)境的不滿意率。通過概率分析的方法，給出PMV與PPD之間關(guān)系圖（如圖 2所示）。圖 2 PMV與PPD關(guān)系曲線圖采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范GB 50019-2003第3.1.4條認(rèn)為其值宜為：-1PMV1；PPD27 %。1.4. 評價目的1、室內(nèi)環(huán)境參數(shù)是否滿足采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范GB 50019-2003第3.1.3條之規(guī)定。2、評價PMV是否滿足-1PMV1，即是否滿足采暖通風(fēng)與空

7、氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范GB 50019-2003第3.1.4條之規(guī)定。2. 技術(shù)路線本報告針對蘇州工業(yè)園區(qū)物流保稅區(qū)綜合保稅大廈項目室內(nèi)大空間空調(diào)通風(fēng)狀況進行分析，為空調(diào)通風(fēng)設(shè)計提供參考。本報告將蘇州工業(yè)園區(qū)物流保稅區(qū)綜合保稅大廈項目中庭區(qū)域和多媒體區(qū)域室內(nèi)的空調(diào)通風(fēng)狀況進行分析，判斷在現(xiàn)有設(shè)計基礎(chǔ)上室內(nèi)空調(diào)工況是否能夠達到舒適要求。2.1. 評價方法現(xiàn)今國內(nèi)外對空調(diào)通風(fēng)狀況分析所采用的方法主要有網(wǎng)絡(luò)法和CFD模擬。網(wǎng)絡(luò)法是從宏觀角度對空調(diào)通風(fēng)進行分析，主要用于空調(diào)通風(fēng)建筑設(shè)計初期的風(fēng)量預(yù)測。它利用質(zhì)量、能量守恒等方程計算機械壓力作用下的空調(diào)通風(fēng)量。但由于網(wǎng)絡(luò)法不考慮房間內(nèi)部的空氣流動形態(tài)對空調(diào)通風(fēng)效

8、果的影響，所以無法給出房間內(nèi)部的空氣詳細(xì)流動情況分析。CFD模擬是從微觀角度，針對某一區(qū)域或房間，利用質(zhì)量、能量及動量守恒等基本方程對流場模型進行求解，分析其空氣流動狀況。采用CFD對空調(diào)通風(fēng)模擬，主要用于空調(diào)通風(fēng)風(fēng)場布局優(yōu)化和室內(nèi)流場分析，以及對象中庭這類高大空間的流場模擬，通過CFD提供的直觀詳細(xì)的信息，便于設(shè)計者對特定的房間或區(qū)域進行通風(fēng)策略調(diào)整，使之更有效的實現(xiàn)空調(diào)通風(fēng)。本報告采用計算流體力學(xué)（CFD）法，對蘇州工業(yè)園區(qū)物流保稅區(qū)綜合保稅大廈項目大空間的空調(diào)通風(fēng)效果進行分析評價。2.2. 湍流模型CFD方法是針對流體流動的質(zhì)量守恒、動量守恒和能量守恒建立數(shù)學(xué)控制方程，其一般形式如下：該

9、式中的可以是速度、湍流動能和湍流耗散率以及溫度等。針對不同的方程，其具體表現(xiàn)形式如表 3。表 3 計算流體力學(xué)的控制方程名稱變量連續(xù)性方程100x 速度y 速度z 速度湍流動能湍流耗散溫度表 3中的常數(shù)如下：，由計算，其中。如果，則，其中 ，盡管室內(nèi)空調(diào)通風(fēng)流速較低，但在復(fù)雜的邊界條件下，室內(nèi)氣流呈現(xiàn)為湍流狀態(tài)。本項研究中采用k-e 湍流模型，該模型已經(jīng)得到了大量工程應(yīng)用的驗證，可靠性高。2.3. 幾何模型本報告主要通過對蘇州工業(yè)園區(qū)物流保稅區(qū)綜合保稅大廈項目室內(nèi)大空間的空調(diào)通風(fēng)狀況進行模擬，分析大空間區(qū)域的空調(diào)通風(fēng)舒適狀況。本報告分析計算區(qū)域包括：三層室內(nèi)空間高度的室內(nèi)中庭區(qū)域和兩層室內(nèi)空間

10、高度的多媒體區(qū)域。空調(diào)送風(fēng)口和回風(fēng)口位置、大小及相關(guān)風(fēng)量參考暖通相關(guān)圖紙進行設(shè)置，各區(qū)域模型及網(wǎng)格效果如圖 3、圖 4所示。中庭區(qū)域多媒體區(qū)域圖 3 模型效果圖圖 4 網(wǎng)格效果圖2.4. 邊界條件模擬分析所需的參數(shù)取值主要參考暖通設(shè)計圖紙。主要參數(shù)包括：熱源的布置、送風(fēng)口、排風(fēng)口的設(shè)置。具體如下：1) 風(fēng)口的設(shè)置風(fēng)口的設(shè)置位置根據(jù)暖通設(shè)計圖紙進行設(shè)置送風(fēng)口和排風(fēng)口，采用均勻布置的原則進行設(shè)計。n 中庭風(fēng)口設(shè)置中庭品區(qū)域的空調(diào)系統(tǒng)送、回風(fēng)口按照暖通設(shè)計圖紙進行設(shè)置。一層送風(fēng)口安裝高度為4.6 m，尺寸為0.5 m×0.5 m，送風(fēng)風(fēng)速為0.61 m/s，送風(fēng)溫度19.5 ，送風(fēng)濕度為9

11、5 %（RH）；排風(fēng)口安裝高度為4.6 m，風(fēng)口布置如圖 5所示。送風(fēng)口排風(fēng)口圖 5 中庭局部區(qū)域風(fēng)口布置圖n 多媒體口設(shè)置多媒體區(qū)域的空調(diào)系統(tǒng)送、回風(fēng)口按照暖通設(shè)計圖紙進行設(shè)置。送風(fēng)口為側(cè)送風(fēng)，共36個，安裝高度為距二層樓面4.0 m，尺寸為0.5 m×0.2 m，送風(fēng)風(fēng)速為1.62 m/s，送風(fēng)溫度15 ，送風(fēng)濕度為95 %（RH）；排風(fēng)口共4個，安裝高度為距二層樓面8.6 m，尺寸為1.5 m×0.2 m，風(fēng)口布置如圖 6所示。排風(fēng)口送風(fēng)口圖 6 多媒體區(qū)域風(fēng)口布置圖2) 熱源設(shè)置室內(nèi)全熱負(fù)荷主要考慮人體散熱、設(shè)備發(fā)熱、照明發(fā)熱、太陽輻射。人體散熱和設(shè)備負(fù)荷量參照各區(qū)

12、域人均單位面積散熱量進行設(shè)置，中庭區(qū)域人體散熱量為102019 W,設(shè)備負(fù)荷為277875 W，太陽輻射得熱為34925 W，共計414819 W；多媒體區(qū)域人體散熱量為47952 W,設(shè)備負(fù)荷31080 W,太陽輻射得熱為28969 W，共計108001 W。將各區(qū)域人體散熱源均勻布置在距地1 m高度處，設(shè)備散熱量布置在距吊頂0.5 m高度處。3. 模擬分析3.1. 中庭區(qū)域1) 溫度場圖 7 水平方向溫度分布圖 8 垂直方向溫度分布圖 7、圖 8分別為中庭區(qū)域水平方向和垂直方向上溫度分布圖，等值線間距為1 。可以看出室內(nèi)溫度的變化趨勢，從水平方向上看，溫度約在2226 之間變化，局部區(qū)域溫

13、度分布不均，與室外相接處外墻由于受太陽輻射的影響，墻壁上溫度相對較高，溫度較低區(qū)域在22 左右，大部分區(qū)域的溫度變化范圍相對較小，約在2325 之間，溫度相對舒適。從垂直方向上看，溫度約在2230 之間變化，溫度分布不均勻，溫度較高區(qū)域達30 以上，大至趨勢為隨著高度的增加，溫度逐漸上升。室內(nèi)大部分區(qū)域溫度在2325 之間，夏季溫度范圍在2228之間，滿足我國現(xiàn)行采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范GB 50019-2003第3.1.3條對舒適性空調(diào)房間的溫度范圍的設(shè)計要求。2) 流場圖 9 水平方向流場分布圖 10 垂直方向流場分布圖 9、圖 10分別為中庭區(qū)域水平方向和垂直方向上流場分布圖，等值線間

14、距為0.15 m/s?？梢钥闯鍪覂?nèi)流場的分布狀況，從水平方向上看，氣流影響范圍相對較大，部分區(qū)域的氣流風(fēng)速達0.60.9 m/s之間，大部分區(qū)域的風(fēng)速在0.3 m/s左右，部分區(qū)域由于送風(fēng)口氣流溫度較低，底下熱源空氣溫度較高，形成室內(nèi)成空氣冷熱不均，導(dǎo)致局部范圍產(chǎn)生渦流。從垂直方向上看，側(cè)風(fēng)口處流速相對較大，達1.2 m/s以上，但影響范圍基本處于高空處，對底層人體活動區(qū)域影響不大，其他大部分區(qū)域的風(fēng)速在0.10.3 m/s之間，在垂直方向上由于受送風(fēng)口向下氣流壓力和底部向上熱壓的影響，導(dǎo)致局部范圍產(chǎn)生垂直渦流，垂直方向上室內(nèi)整體流場分布較為均勻。室內(nèi)大部分區(qū)域風(fēng)速都在0.10.3 m/s之間

15、，小于0.3 m/s，滿足我國現(xiàn)行采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范GB 50019-2003第3.1.3條對舒適性空調(diào)房間的風(fēng)速設(shè)計要求，而局部位置區(qū)域受氣流聚集和墻壁阻擋，風(fēng)速在0.3 m/s以上，可適當(dāng)增大風(fēng)口，減小風(fēng)口風(fēng)速，可以到達氣流均勻分布。3) 舒適性圖 11 距地1.5 m高度處PMV分布云圖圖 11為中庭區(qū)域距地面1.5 m高度處PMV分布云圖,等值線間距為0.125?？梢钥闯鍪覂?nèi)PMV的分布狀況，大部分區(qū)域PMV值都在-0.250.25之間，東北側(cè)靠墻位置受太陽輻射墻壁傳熱的影響，附近區(qū)域的PMV值在0.250.5之間，屬于偏暖環(huán)境。室內(nèi)整體區(qū)域的PMV值范圍基本在-11之間，滿足

16、-1PMV1，即滿足采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范GB 50019-2003第3.1.4條之規(guī)定，室內(nèi)環(huán)境較為舒適。4) 空氣齡圖 12 距地1.5 m高度處空氣齡分布云圖圖 12為中庭區(qū)域距地面1.5 m高度處空氣齡分布云圖?？梢钥闯鍪覂?nèi)空氣齡的分布狀況，室內(nèi)整體區(qū)域的空氣齡約在400800 s之間，東側(cè)區(qū)域的空氣齡相對較大，約在700800 s之間，南側(cè)部分區(qū)域的空氣齡約在400500 s之間，其他大部分區(qū)域的空氣齡約在600 s左右，室內(nèi)整體通風(fēng)效果相對較好，能夠保證室內(nèi)空氣質(zhì)量。3.2. 多媒體區(qū)域1) 溫度場圖 13 水平方向溫度分布圖 13為多媒體區(qū)域水平方向上溫度分布圖,等值線間距為

17、1 ?？梢钥闯鍪覂?nèi)溫度的變化趨勢，溫度約在2632 之間變化，局部區(qū)域溫度分布不均，溫度較高區(qū)域達30 以上，與室外相接處外墻由于受太陽輻射的影響，墻壁上溫度相對較高，大部分區(qū)域的溫度變化范圍相對較小，約在2628 之間,東北側(cè)靠墻附近區(qū)域的溫度相對較高，約在2830 左右，環(huán)境偏熱。室內(nèi)大部分區(qū)域溫度在2628 之間，夏季溫度范圍在2228之間，滿足我國現(xiàn)行采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范GB 50019-2003第3.1.3條對舒適性空調(diào)房間溫度范圍的設(shè)計要求。2) 流場圖 14 水平方向流場分布圖 14為多媒體區(qū)域水平方向上流場分布圖,等值線間距為0.1 m/s。可以看出室內(nèi)流場的分布狀況，室

18、內(nèi)整體送風(fēng)口數(shù)量相對較小，為側(cè)送風(fēng)，對人體活動區(qū)域的風(fēng)速影響相對較小，室內(nèi)大部分區(qū)域的風(fēng)速相對較小，基本在0.3 m/s以下，大部分區(qū)域的氣流分布相對均勻，氣流整體呈流線型風(fēng)場環(huán)境相對較好。室內(nèi)大部分區(qū)域風(fēng)速都在0.10.3 m/s之間，小于0.3 m/s，滿足我國現(xiàn)行采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范GB 50019-2003第3.1.3條對舒適性空調(diào)房間的風(fēng)速設(shè)計要求。3) 舒適性圖 15 距地1.5 m高度處PMV分布云圖圖 15為多媒體區(qū)域距地面1.5 m高度處PMV分布云圖,等值線間距為0.125?？梢钥闯鍪覂?nèi)PMV的分布狀況，大部分區(qū)域PMV值在00.5之間，屬于偏暖的環(huán)境，東北側(cè)靠墻附近區(qū)域的值相對較大，約在0.250.5之間，環(huán)境相對偏熱。室內(nèi)大部分區(qū)域PMV值均在-1PMV1，即滿足采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范GB 50019-2003第3.1.4條之規(guī)定，室內(nèi)環(huán)境偏暖。4) 空氣齡圖 16 距地1.5 m高度處空氣齡分布云圖圖 16為多媒體區(qū)域距地