广东省建筑设计研究院广东深圳518057
摘要：利用计算流体力学专业软件Fluentairpak3.0对某高大空间的空调方案进行气流组织数值模拟，分析其温度场，验证设计气流组织方案。
关键词：高大空间；空调方案；气流组织；数值模拟。
引言
随着建筑行业飞速发展，出现了越来越多的大空间或不规则空间，由于空间范围大、体型不规则、气流组织复杂、内部热源多样、影响空间舒适性的因素较多，使得传统的设计往往风量大、冷量大、能耗大，且难以验证气流的合理性。随着计算机数值模拟的越来越成熟和普及，可以很好的解决了这一问题，从而减少设计成本，降低设计风险，缩短设计周期，避免能源浪费或冷热不均。
1、建筑概况
本建筑位于深圳市南山区前海深港现代服务业
合作区的桂湾片区南部，为集商业、办公、公寓、酒
店于一体的大型综合体，项目总建筑面积大约为75万㎡。其中，本次分析的超高层办公楼总建筑面积约为8.5万㎡，地上49层，建筑高度212.15m。
2、设计参数
室外气象参数：见表1
室内设计参数：见表2
3、办公大堂设计
该大堂位于建筑首层，两层通高，层高达到12.4m，净高10.2m，共有西面、北面和东面三面外玻璃幕墙，南侧属于内墙，该房间的平面图如图1所示。使用浩辰暖通7.2负荷计算软件计算出该大厅夏季负荷为
300kW，选用两台28000m3/h的组合式空调机组，空气处理机组位于五层避难层，送回风口位于房间顶棚，上送上回的气流组织形式。本此研究实在该设计前提下，验证室内温度场是否满足设计要求，气流组织是
否合理。
4、数值模拟方法及边界条件
4.1三维模型建立，详见图2。
图1办公大堂空调平面图
图2房间模型
4.2边界条件
由于该房间南内墙紧邻空调房间，故假定该处的围护结构是绝热的，与相邻房间不发生热量传递，而西外墙、北外墙、东外墙、地板和天花板均有热量传入房间，故这些维护结构均设置为热流边界条件。同时，考虑到人体、设备和照明等冷负荷对室内温度场的影响，而人员和设备冷负荷位于房间下部，照明冷负荷则位于房间上部，为简化计算，将人员和设备冷负荷加到地板上，照明冷负荷加到天花板上。因此，根据负荷计算的结果，分别设定各围护结构的边界条件。对于送风口和回风口边界条件的设置，主要是将送风口设置为速度入口，根据计算将送风温度统一设置为16.1℃，而送风速度则根据各个送风口分配的风量计算得到，回风口则设置为自由出流，如表3所示。
图31.5m处温度场
图3显示了该房间1.5m处的温度场分布，从图中可以看出，三个电梯厅的温度较低，位于20-21℃之间，但考虑到电梯厅在上下班高峰期的人员密度较大，其相应的冷负荷也较高，而本模拟为简化计算并未考虑该情况，因此，较低的温度能够满足该区域的热舒适需求。靠近西外墙和东外墙的部分区域由于受到较高室外冷负荷的影响，其温度要稍高于室内其他区域，但该部分区域的面积很小，且温度分布位于25-26℃之间。其余部
分人员活动区域的温度位于22-24℃之间，满足室内人员热舒适需求。
67m处温度场
图6显示了该房间7.0m处的温度场分布，从图中可以看出，该平面的温度分布规律基本上和5.0m处的温度分布一致。
5.2纵向温度分布
为了解该房间温度沿纵向的温度分布情况，本模拟设置了一个纵切面来观察其纵向温度分布，其位置位于大堂入口5m处。模拟结果：
图7断面纵向温度分布
图7显示了断面沿纵向的温度场分布，可以看出，西外墙和东外墙的冷负荷会对室内温度场产生影响，西外墙的影响要大于东外墙，纵向温度沿空调送风口至外墙区域逐渐升高。
6、结论
根据以上模拟分析可知：大堂内温度可满足设计要求，人员活动区域（1.5米标高处）温度维持在22-24℃之间。电梯厅温度较低，维持在20-21℃之间，但该区域在上下班高峰期的人员密度较大，其相应的冷负荷也较高。
通过此次模型可知：CFD模拟直观的展示研究空间温度、速度等场，从空间各温度、流速的分布确保得到我们想要的设计效果，同时又能避免我们常规设计中容易忽略的热源或外围护结构处的气流组织设计。另外，在一些特殊空间类型或不规则空间中使用CFD模拟更能达到意想不到的效果。