高大空间空调系统不同气流组织形式的能耗分析研究
高大空间建筑有多种气流组织方式,但舒适性和能耗各有差异。最常见的气
流组织方式有上送风的全室空调方式和侧送风的分层空调方式。采用分层空调技
术具有较高的节能效益和经济效益是众所周之的,但是实际工程中气流组织方式
的选择受到很多因素的影响,为了制定出最优方案,我们需要知道各种方案的能
耗情况。本文的主要研究了宴会厅、办公大厅、门厅三种功能的高大空间建筑在
不同的围护结构、不同的层高、不同气流组织方式、不同送风高度上的空调系统
能耗以及在不同相对送风高度上分层空调相对于全室空调的节能率。
本文首先对分层空调负荷计算方法中围护结构内表面温度的求解方法进行
了修正,提出了求解模型,对简化计算结果进行修正。然后运用理论计算方法对上
送下回的全室空调和侧送下回的分层空调在各种工况下的负荷进行了计算分析,
得出了两种方式的空调负荷以及分层空调的理论负荷节能率。为了验证实际运行
时的温度场和风速场分布情况,寻找出最优的气流组织方案,本文运用Flunt软
件对以上典型房间进行了夏季和冬季工况的模拟,得到了全室空调和分层空调的
适用情况。为了验证理论计算和模拟的准确性,本文对位于重庆市的三个高大空
间建筑:住院楼大厅、门诊楼大厅和办公大厅进行了夏季和冬季工况的实测和分
析。
针对一个高大空间建筑而言,综合考虑其制冷能耗和和风柜输送能耗,得出
达到设计要求时的空调系统能耗。随层高和窗墙比的不同,无外窗宴会厅全室空
调单位面积耗功率为67-80W/m~2,分层空调单位面积耗功率为60-80W/m~2,分层
空调相对于全室空调的节能率为13%-21%;当外窗面积较大时全室空调单位面积
耗功率增加到104-206W/m~2,分层空调单位面积耗功率为91-168W/m~2,分层空
调相对于全室空调的节能率增加到13%-34%。无外窗办公大厅全室空调单位面积
耗功率为24-36.1W/m~2,分层空调单位面积耗功率为18-28W/m~2,分层空调相对
于全室空调的节能率为21%-42%,当外窗面积较大时全室空调单位面积耗功率为
62-162W/m~2,分层空调单位面积耗功率增加到47-115W/m~2,分层空调相对于全
室空调的节能率增加到24%-39%。无外窗门厅全室空调单位面积耗功率为
14-26W/m~2,分层空调单位面积耗功率为9-17W/m~2,分层空调相对于全室空调
的节能率为28%-54%,当外窗面积较大时全室空调单位面积耗功率为
51-151W/m~2,分层空调单位面积耗功率增加到38-105W/m~2,分层空调相对于全
室空调的节能率降低到22%-39%。
本文的研究成果对高大空间空调系统的优化设计,能耗预测,气流组织和舒
适性预测有一定的指导意义。