某工廠印刷廠房常溫全室性空調(diào)設(shè)計(jì)

某工廠印刷廠房常溫全室性空調(diào)設(shè)計(jì)

0式空調(diào)系統(tǒng)隨著工業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展和人們對(duì)舒適度要求的不斷提高，中央管理系統(tǒng)在大型建筑面積中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。從保證人體舒適度和節(jié)省能耗兩方面考慮,研究大空間建筑的中央空調(diào)系統(tǒng)是很有必要的。1設(shè)計(jì)干球溫度本文所選建筑為某工廠印刷車間,位于河北保定。夏季室外計(jì)算干球溫度34.8℃,濕球溫度26.8℃,室外平均風(fēng)速2.1m/s,大氣壓力100.26Pa;室內(nèi)設(shè)計(jì)干球溫度25℃,相對(duì)濕度50%;冬季室外計(jì)算干球溫度-9℃,冬季室外最冷月相對(duì)濕度45%,室外平均風(fēng)速3m/s,大氣壓力102.04kPa,室內(nèi)設(shè)計(jì)干球溫度22℃,相對(duì)濕度50%。房間長(zhǎng)33.0m,寬9.0m,吊頂高度7.8m,建筑面積為297m2。2數(shù)值模擬2.1墻面及內(nèi)部墻根據(jù)廠房的建筑尺寸建立三維立體模型,以東、高度、南作為坐標(biāo)的x,y,z方向。吊頂布置兩排風(fēng)口,北側(cè)為送風(fēng)口,南側(cè)為排風(fēng)口,且送、排風(fēng)口均采用散流器;北墻采用條形風(fēng)口側(cè)壁送風(fēng),風(fēng)口中心距地面高度為4.0m,南墻采用條形風(fēng)口側(cè)壁排風(fēng),風(fēng)口中心距地面高度為0.4m;在室內(nèi)南側(cè)放置了一臺(tái)全自動(dòng)印刷機(jī)。房間西墻、南墻為內(nèi)墻,其他墻為外墻,所有門均為內(nèi)門。所建立廠房的物理模型如圖1所示。本文計(jì)算對(duì)象為形狀較復(fù)雜的建筑空間,在模型的網(wǎng)格劃分中,對(duì)模型的送、排風(fēng)口進(jìn)行了單獨(dú)劃分,同時(shí)對(duì)整體模型進(jìn)行區(qū)域劃分。經(jīng)統(tǒng)計(jì),模型約劃分為264520個(gè)網(wǎng)格。2.2邊境條件房間內(nèi)各模型的邊界條件類型如表1所示。3在兩種空調(diào)系統(tǒng)下，內(nèi)部熱環(huán)境的數(shù)值模擬和結(jié)果分析3.1考慮經(jīng)濟(jì)效益的應(yīng)用模擬采用該廠房原有的氣流組織方式進(jìn)行常溫送風(fēng)全室性空調(diào)工況的數(shù)值模擬。該建筑原設(shè)計(jì)采用的是常溫全室性全新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng),室內(nèi)空調(diào)設(shè)計(jì)溫度(24±2)℃,相對(duì)濕度(50±10)%,夏季送風(fēng)溫度為14℃,室內(nèi)設(shè)計(jì)冷負(fù)荷為90kW,冷負(fù)荷指標(biāo)為303W/m2,總送風(fēng)量為22000m3/h。頂送、頂排風(fēng)散流器的尺寸均為360mm×360mm,分別為8個(gè);單側(cè)條形送風(fēng)口尺寸為1500×40,共15個(gè),單側(cè)排風(fēng)口尺寸為1500×60,共15個(gè)。吊頂送(排)風(fēng)承擔(dān)總送(排)風(fēng)量的30%,側(cè)送(排)承擔(dān)總送(排)風(fēng)量的70%。根據(jù)該廠房的建筑尺寸,x=10.5m和z=2.5m為人員的工作區(qū),因此取x=10.5m和z=2.5m為分析截面。模擬結(jié)果如圖2所示。從圖2a),圖2b)可以看出,當(dāng)采用全室性空調(diào)時(shí),空調(diào)區(qū)域的溫度在24℃～26℃,氣流速度小于0.3m/s,根據(jù)模擬結(jié)果圖進(jìn)行取值,在人員工作區(qū)域取點(diǎn)計(jì)算等效吹風(fēng)感溫度。經(jīng)計(jì)算,kt=0.0403?kv=0.3192?Fˉˉˉ=0.94?ADPI=82%＞80%kt=0.0403?kv=0.3192?Fˉ=0.94?ADΡΙ=82%＞80%,此時(shí)室內(nèi)的熱環(huán)境滿足熱舒適要求。局部工作區(qū)溫度為24℃時(shí),風(fēng)速為0.3m/s,等效吹風(fēng)感溫度為-1.8℃,會(huì)讓人有吹冷風(fēng)的感覺(jué)。圖2c)顯示,當(dāng)側(cè)送風(fēng)口以水平射流進(jìn)入房間后,由于射流、房間上部風(fēng)口氣流的卷吸作用和設(shè)備的阻擋等因素,使得室內(nèi)產(chǎn)生了上、下兩個(gè)比較明顯的旋渦,旋渦的存在雖在一定程度上有利于室內(nèi)空氣的流動(dòng),但不利于室內(nèi)污染物的直接排除。3.2模擬結(jié)果分析在大空間建筑空調(diào)設(shè)計(jì)中,為了節(jié)省初投資和運(yùn)行能耗,一般采用分層空調(diào)的設(shè)計(jì)方案。本文在對(duì)所選定的廠房進(jìn)行常溫送風(fēng)分層空調(diào)系統(tǒng)模擬時(shí),以側(cè)墻條形風(fēng)口中心標(biāo)高4.0m作為分層空調(diào)的垂直分界面,僅對(duì)4.0m以下的區(qū)域進(jìn)行空調(diào),而對(duì)4.0m以上的區(qū)域設(shè)置排風(fēng)。由文獻(xiàn)可知,當(dāng)采用分層空調(diào)時(shí),夏季室內(nèi)冷負(fù)荷減少系數(shù)可取30%進(jìn)行計(jì)算。采用與全室性空調(diào)工況相同的送風(fēng)溫差,則總送風(fēng)量降為15400m3/h,廠房下部南墻設(shè)單側(cè)排風(fēng)口,排風(fēng)量為10500m3/h(約占總排風(fēng)量的70%),頂部?jī)膳派⒘髌骶鶠榕棚L(fēng)口,排風(fēng)量為5200m3/h(約占總排風(fēng)量的30%),這時(shí)側(cè)送風(fēng)口(條形風(fēng)口)尺寸為1600mm×40mm,共15個(gè),下側(cè)排風(fēng)口(條形風(fēng)口)尺寸為1500mm×40mm,共15個(gè),上排風(fēng)口(散流器)的尺寸為150mm×150mm,共16個(gè),模擬結(jié)果如圖3所示。從圖3可以看出,當(dāng)采用常溫送風(fēng)分層空調(diào)時(shí),房間下部空調(diào)區(qū)域的溫度在24℃～26℃,氣流速度小于0.3m/s,經(jīng)計(jì)算,ADPI=83%?kt=0.0419?kv=0.3204?Fˉˉˉ=0.93ADΡΙ=83%?kt=0.0419?kv=0.3204?Fˉ=0.93,滿足舒適要求,比全室性空調(diào)系統(tǒng)工作區(qū)的溫度場(chǎng)分布稍好,速度場(chǎng)分布稍差,但相差都不多。上部非空調(diào)區(qū)域只排風(fēng)不空調(diào),空氣溫度與常溫送風(fēng)時(shí)相比要高出2℃～3℃左右,夏季對(duì)下部空調(diào)區(qū)域沒(méi)有影響;當(dāng)采用分層空調(diào)工況時(shí),在滿足工作區(qū)熱舒適性的情況下減少了30%的冷負(fù)荷,進(jìn)而可大大減小系統(tǒng)的初投資和運(yùn)行費(fèi)用,所以在大空間建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)廣泛采用分層空調(diào)方式。4空調(diào)冷負(fù)荷的設(shè)計(jì)結(jié)果分析對(duì)于大空間建筑,當(dāng)采用全室性空調(diào)工況和分層空調(diào)工況進(jìn)行數(shù)值模擬時(shí),室內(nèi)空調(diào)區(qū)域溫度均在24℃～26℃,氣流速度均小于0.3m/s,ADPI均大于80%;兩種空調(diào)工況室內(nèi)熱環(huán)境都能滿足設(shè)計(jì)要求,但分層空調(diào)系統(tǒng)工作區(qū)域的溫度分布比全室性空調(diào)系統(tǒng)工作區(qū)域的溫度分布稍好。當(dāng)采用分層空調(diào)時(shí),室內(nèi)設(shè)計(jì)冷負(fù)荷減少30%,室內(nèi)熱環(huán)境仍能滿足設(shè)計(jì)要求,因此文獻(xiàn)提到的分層空調(diào)可節(jié)省30%的設(shè)計(jì)冷負(fù)荷是合