基于數(shù)值仿真的某候車廳分層空調(diào)設(shè)計方案優(yōu)化研究.pdf

1、鐵路站房的候車廳高度高、空間體積大、冷熱負(fù)荷大，屬于典型的高大空間建筑。為了在旅客停留區(qū)形成均勻、穩(wěn)定、符合熱舒適標(biāo)準(zhǔn)的速度場和溫度場，空調(diào)設(shè)計通常采用分層空調(diào)系統(tǒng)，即只在建筑下部空間布置送、回風(fēng)口，而上部空間不采取空調(diào)的方式；在冬季工況下，通常采用角度可調(diào)的噴口對工作區(qū)進行熱風(fēng)供暖以減小垂直方向上的溫度梯度。然而，在一些工程中出現(xiàn)了部分冷量浪費在上部非空調(diào)區(qū)，而下部空間達不到良好的空調(diào)效果的現(xiàn)象。由于噴口的送風(fēng)速度、送風(fēng)溫度以及安裝高

2、度等因素均會對室內(nèi)通風(fēng)空調(diào)的效果產(chǎn)生很大影響，因此，本文借助數(shù)值仿真對這三種因素對氣流組織效果的影響進行研究，提出了氣流組織方案的改進措施，并在冬季熱風(fēng)供暖時，引入地板輻射采暖系統(tǒng)，來探討其對空調(diào)區(qū)熱環(huán)境的改善效果。
　　首先，針對某火車站候車廳，進行分層空調(diào)氣流組織計算，確定了噴口的送風(fēng)速度、送風(fēng)溫度、安裝高度等參數(shù)。基于合理的假設(shè)，建立了該候車廳的數(shù)值仿真模型，選用標(biāo)準(zhǔn)k-ε兩方程模型及SIMPLE算法，采用Airpak軟件在

3、保持送入候車廳冷量不變的前提下，模擬得到了候車廳在不同送風(fēng)速度、送風(fēng)溫度、噴口安裝高度下的溫、速度分布狀況，并對熱風(fēng)供暖工況下，不同送風(fēng)角度和復(fù)合空調(diào)方式下室內(nèi)的溫、速度場進行了模擬。分析了不同工況下空調(diào)區(qū)和非空調(diào)區(qū)的垂直溫度梯度、平均溫度、平均風(fēng)速以及工作區(qū)的PMV-PPD和ADPI指標(biāo)。
　　結(jié)果表明：在初步設(shè)計工況下，空調(diào)區(qū)和非空調(diào)區(qū)的溫度梯度分別為-0.26℃/m、1.32℃/m，分層效果顯著。工作區(qū)（Y=1.1m水平面）

4、的平均溫度和平均風(fēng)速分別為26.3℃、0.263m/s，基本達到了設(shè)計要求。在保持送入候車廳冷量不變的前提下，送風(fēng)速度減小會導(dǎo)致射流的搭接效果變差，工作區(qū)的平均風(fēng)速升高；而當(dāng)送風(fēng)速度增大時，射流的搭接位置升高，一部分冷空氣向非空調(diào)區(qū)運動。若送風(fēng)溫差為8℃，則射流的熱交換能力弱，工作區(qū)的平均溫度偏高，達到27.4℃，PMV-PPD分別為1.28、30.5％，熱舒適狀況較差；若送風(fēng)溫差為12℃，PMV-PPD指標(biāo)分別為0.80、20.4%，

5、工作區(qū)的熱舒適狀況較好。送風(fēng)溫度的不同對工作區(qū)風(fēng)速的影響較小。噴口的安裝高度會對工作區(qū)的溫、速度分布產(chǎn)生明顯的影響，當(dāng)噴口安裝高度h=7.3m時，工作區(qū)的平均溫度為27.1℃，平均風(fēng)速為0.258m/s；當(dāng)h=5.3m時，會出現(xiàn)射流短路現(xiàn)象，工作區(qū)的平均風(fēng)速偏高，達到了0.275m/s。在優(yōu)化方案下，工作區(qū)的平均溫度為25.7℃、平均風(fēng)速為0.254m/s，熱舒適狀況優(yōu)于初步設(shè)計工況。
　　冬季工況下，改變噴口的送風(fēng)角度時熱空氣堆

6、積的現(xiàn)象可得到一定程度的緩解，當(dāng)送風(fēng)角度為0o、15o、30o時，工作區(qū)的平均溫度依次為16.5℃、16.9℃、17.4℃，但工作區(qū)的風(fēng)速也逐漸增大，分別為0.14m/s，0.19m/s，0.28m/s。旅客候車區(qū)采用熱風(fēng)供暖與地板輻射相結(jié)合的復(fù)合空調(diào)方式，當(dāng)熱風(fēng)供暖承擔(dān)的熱負(fù)荷為50%時，候車區(qū)的平均溫度和平均風(fēng)速分別為18.4℃、0.16m/s，可以達到設(shè)計要求。
　　通過本文的研究，對候車廳分層空調(diào)的氣流組織設(shè)計具有指導(dǎo)意義