陳計宏，王大龍，楊光琴，熊云輝，孫英杰，李寶明，王 聰，朱騰飛

（中建三局安裝工程有限公司，湖北武漢 430064）

0 引言

隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，許多城市中星級酒店數(shù)量逐年遞增。五星級酒店被視為具有一定檔次的公共建筑，其內(nèi)部的機電系統(tǒng)體現(xiàn)著一定的檔次與品質(zhì)?？照{(diào)系統(tǒng)可以提高室內(nèi)環(huán)境舒適度，是影響酒店品質(zhì)的關鍵因素。合理的氣流組織不僅提高酒店的舒適度，同時也可以減少酒店空調(diào)能耗。

1 工程概況

本項目位于福建省龍巖市一綜合體項目，地上建筑150 636.36 m2，地下建筑53 907.81 m2。酒店塔樓40層，辦公塔樓35層，建筑高度148.72～174.12 m，為一類高層綜合樓。

2 設計參數(shù)

2.1 主要設計氣象參數(shù)

1）夏季：空調(diào)干球溫度 34.6℃；空調(diào)濕球溫度 25.5℃；通風干球溫度：32.1℃；大氣壓力：968.1 kPa；平均風速：1.6 m/s。

2）冬季：空調(diào)干球溫度：3.7℃；空調(diào)相對濕度：73%；通風干球溫度：11.6℃；大氣壓力：981.1 kPa；平均風速1.5 m/s。

2.2 室內(nèi)設計參數(shù)

夏季溫度：24℃；夏季相對濕度：60%；冬季溫度：22℃；冬季相對濕度40%；新風量：50 m3/(h*人)；衛(wèi)生間排風量：90 m3/h。

3 數(shù)值分析

3.1 幾何模型及參數(shù)處理

在套房CAD圖的基礎上建立了房間的三維模型，其中對房間中的床、燈、桌子、浴池等設備進行了簡化處理，根據(jù)前期測量的數(shù)據(jù)，將這部分設備的負荷以功率的形式表現(xiàn)在了內(nèi)墻的熱效應中，具體可以參見邊界條件設置部分。

客房的面積為60 m2。房間吊頂層高為2.8 m，房間的CAD圖和3D模型如圖1、2所示。其中圖中外圍護結(jié)構為玻璃幕墻，幕墻西南角分解至朝南與朝西兩部分，傳熱系數(shù)為2.8（W/m2·K）；內(nèi)墻與房間內(nèi)隔墻均為輕質(zhì)隔墻，傳熱系數(shù)為2.02（W/m2·K）；房間地板和天花板傳熱系數(shù)為1.24（W/m2·K）。

圖1 房間平面圖

圖2 房間三維模型

3.2 網(wǎng)格劃分

在幾何模型的基礎上進行了網(wǎng)格劃分，采用四面體網(wǎng)格劃分方法對房間網(wǎng)格進行了總體劃分，在出回風口的位置進行了局部加密，網(wǎng)格單元數(shù)為247萬左右，滿足計算要求，網(wǎng)格圖如圖3、4所示。

圖3 房間的網(wǎng)格劃分情況1

圖4 房間的網(wǎng)格劃分情況2

3.3 邊界條件

在網(wǎng)格計算域的基礎上建立了物理模型，對房間內(nèi)流場和溫度場進行了數(shù)值分析，流動介質(zhì)選用空氣理想氣體狀態(tài)，比熱為1 004 J/kg·K，其中各個參數(shù)如表1所示。

表1 數(shù)值分析的邊界條件輸入

為了簡化模型，將人體、設備、燈等的熱功率平均分攤到室內(nèi)墻上，太陽光輻射平均分配至幕墻及室內(nèi)墻體負荷上。

衛(wèi)生間排風系統(tǒng)運行為間歇性運行，本次模擬暫時不予考慮。新風對整體影響較小，且新風口在設計中與風機盤管共用風口，為簡化模型將其風量及負荷并入風機盤管考慮。

模擬選用的風機盤管型號為設計采用型號FCU-06，高檔運行（風量：1 020 m3/h，機外靜壓：12 Pa，制冷量：6.1 kW，制熱量：9.7 kW，3排管功率：96 W/220V，噪聲：45 dB）的狀態(tài)下進行模擬。

采用傳熱模型及湍流模型對房間內(nèi)的流場及溫度場進行了穩(wěn)態(tài)分析，計算收斂，結(jié)果可以參見以下內(nèi)容。

3.4 結(jié)果討論分析

分別針對房間的速度場和溫度場進行了討論，其中重點討論了出風口處的速度和溫度分布情況，如圖5、6。

圖5 房間內(nèi)流線速度圖

圖6 房間內(nèi)流線溫度圖

從圖5中可以看出客廳處的空氣流動情況是最好的，因為出風口方向的原因，臥室的空氣流動次之，臥室衛(wèi)生間浴缸房間里的空氣流動性最差，幾乎沒有流動。從圖6中可以看出在流線范圍內(nèi)溫度是達標的，兩個出風口房間內(nèi)的溫度最低，入戶花園處的溫度和臥室衛(wèi)生間處的溫度較高，結(jié)合圖5、6可以看出，空氣流動性較差的房間內(nèi)的溫度都比較高。

針對兩個出風口，文中選取了出風口處截面處對速度矢量和溫度分布進行了研究，所取平面分別為ZX平面Y方向-1.68 m處，YZ平面X方向-3.5 m處，如圖7、8所示。

圖7 XZ平面截面處溫度分布

圖8 XZ平面截面處速度矢量分布

從圖7中可看出平面內(nèi)最高溫度出現(xiàn)在房間的內(nèi)墻部分，為25.3℃，究其原因是因為鄰墻溫度傳遞至室內(nèi)，而此處的空氣流動性很差，所以溫度最高，西側(cè)窗戶部分由于空調(diào)出風口吹出冷空氣的原因?qū)е聜鳠嵝黠@，所以溫度較低。截面處溫度分布云圖（圖7）可以看出，客廳空調(diào)布置合理，房間內(nèi)溫度分布較為均勻，舒適度較高。

圖9 YZ平面截面處溫度分布

圖10 YZ平面截面處速度矢量分布

臥室房間里的溫度分布及速度矢量和客廳處的規(guī)律類似，從云圖（圖9、10）中可以看出臥室處空調(diào)布置合理，床的安放位置合理，出風口的風不會直接吹到床的安置位置，人的舒適度較高。

4 結(jié)論

通過對空調(diào)房間的數(shù)值分析，對房間內(nèi)的流場和溫度場有了較直觀的認識，從模擬的結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)以下幾個問題。

（1）酒店客房設計中衛(wèi)浴的空調(diào)設計容易被忽略，通常設計中只考慮衛(wèi)生間的排風，忽略了有外墻的情況下衛(wèi)生間的單位冷負荷甚至可能大于房間內(nèi)部的單位冷負荷。

（2）套房客廳部分，人員活動空間內(nèi)風速0.01 314 m/s(根據(jù)GB50736-2012，夏季空調(diào)房間風速要求不大于0.25 m/s，冬季不大于0.2 m/s)較舒適。風機盤管在高檔情況下溫度為15.6℃～17.33℃之間，人體感覺較寒冷，與室外溫差較大人體容易不適應，舒適性較差，可以切換至較低檔位以提高溫度達到合理的房間溫度。

（3）臥室內(nèi)采用上送上回的方式，風口布置在床的尾部。床鋪部位風速接近0.01 314 m/s，較舒適。溫度為15.6℃～17.33℃之間，可以切換至較低檔位以提高溫度達到合理的房間溫度。但在風口下方時風速為0.65 m/s～1.29 m/s，有明顯的吹風感；溫度13.9℃～15.61℃，感覺較寒冷，舒適性較差。由于是高檔狀況下模擬，實際運行中可以降低檔位以滿足房間的舒適性要求。

（4）風機盤管的能力大于房間的負荷要求，即使在負荷最大的時候也大于使用要求，在實際使用中中低檔即可滿足負荷要求且有較好的舒適性，所以建議選擇風機盤管型號時候可以考慮低一個規(guī)格型號的設備即可。

整體上看，該客房空調(diào)布置較為合理，能夠保證一定的舒適度，在此基礎上，針對衛(wèi)生間空氣流動性差的現(xiàn)象增加一個風機盤管或增設空調(diào)送風口，從室內(nèi)風機盤管引風管至衛(wèi)生間，可以改善衛(wèi)生間的溫度場提高舒適性。

由于空調(diào)在整個機電中所占比重較大，運行能耗較大，通過數(shù)值分析的方法對套房內(nèi)的空調(diào)系統(tǒng)進行溫度場和流場分布情況分析，根據(jù)分析的結(jié)果可以幫助優(yōu)化空調(diào)的選型和風口的布置位置以及空調(diào)實際使用時的調(diào)節(jié)提供一定的參考，提高房間的舒適性和節(jié)約成本。

參考文獻：

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