蘇州工業(yè)園區(qū)物流保稅區(qū)綜合保稅大廈項目室內(nèi)空調(diào)通風模擬分析報告

中國建筑科學研究院上海分院 綠色建筑和生態(tài)城研究中心 蘇州工業(yè)園區(qū)物流保稅區(qū)綜合保稅大廈項目室內(nèi)空調(diào)通風模擬分析報告提供者：中國建筑科學研究院上海分院綠色建筑和生態(tài)城研究中心電話真址：上海打浦路88號海麗大廈19樓日期：2012-05-03聲明：1、本報告咨詢單位未蓋章無效；2、本報告經(jīng)涂改和復印均無效；3、本報告僅用于指定項目，非本項目無效。項目名稱：蘇州工業(yè)園區(qū)物流保稅區(qū)綜合保稅大廈項目委托單位：咨詢單位：中國建筑科學研究院上海分院綠色建筑和生態(tài)城研究中心（章）負責人：編制人：審核人：批準人：報告編號：報告日期：2012-05-03中國建筑科學研究院上海分院 蘇州工業(yè)園區(qū)物流保稅區(qū)綜合保稅大廈項目綠色建筑和生態(tài)城研究中心 室內(nèi)空調(diào)通風模擬分析報告圖2所示）。圖SEQ圖\*ARABIC2PMV與PPD關系曲線圖《采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范》GB50019-2003第3.1.4條認為其值宜為：-1≤PMV≤1；PPD≤27%。評價目的1、室內(nèi)環(huán)境參數(shù)是否滿足《采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范》GB50019-2003第3.1.3條之規(guī)定。2、評價PMV是否滿足-1≤PMV≤1，即是否滿足《采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范》GB50019-2003第3.1.4條之規(guī)定。技術路線本報告針對蘇州工業(yè)園區(qū)物流保稅區(qū)綜合保稅大廈項目室內(nèi)大空間空調(diào)通風狀況進行分析，為空調(diào)通風設計提供參考。本報告將蘇州工業(yè)園區(qū)物流保稅區(qū)綜合保稅大廈項目中庭區(qū)域和多媒體區(qū)域室內(nèi)的空調(diào)通風狀況進行分析，判斷在現(xiàn)有設計基礎上室內(nèi)空調(diào)工況是否能夠達到舒適要求。評價方法現(xiàn)今國內(nèi)外對空調(diào)通風狀況分析所采用的方法主要有網(wǎng)絡法和CFD模擬。網(wǎng)絡法是從宏觀角度對空調(diào)通風進行分析，主要用于空調(diào)通風建筑設計初期的風量預測。它利用質(zhì)量、能量守恒等方程計算機械壓力作用下的空調(diào)通風量。但由于網(wǎng)絡法不考慮房間內(nèi)部的空氣流動形態(tài)對空調(diào)通風效果的影響，所以無法給出房間內(nèi)部的空氣詳細流動情況分析。CFD模擬是從微觀角度，針對某一區(qū)域或房間，利用質(zhì)量、能量及動量守恒等基本方程對流場模型進行求解，分析其空氣流動狀況。采用CFD對空調(diào)通風模擬，主要用于空調(diào)通風風場布局優(yōu)化和室內(nèi)流場分析，以及對象中庭這類高大空間的流場模擬，通過CFD提供的直觀詳細的信息，便于設計者對特定的房間或區(qū)域進行通風策略調(diào)整，使之更有效的實現(xiàn)空調(diào)通風。本報告采用計算流體力學（CFD）法，對蘇州工業(yè)園區(qū)物流保稅區(qū)綜合保稅大廈項目大空間的空調(diào)通風效果進行分析評價。湍流模型CFD方法是針對流體流動的質(zhì)量守恒、動量守恒和能量守恒建立數(shù)學控制方程，其一般形式如下：該式中的φ可以是速度、湍流動能和湍流耗散率以及溫度等。針對不同的方程，其具體表現(xiàn)形式如REF_Ref237426411\h表3。表SEQ表\*ARABIC3計算流體力學的控制方程名稱變量連續(xù)性方程100x速度y速度z速度湍流動能湍流耗散溫度REF_Ref237426411\h表3中的常數(shù)如下：，，，，，，，，，，，，由計算，其中。如果，則，，其中，，盡管室內(nèi)空調(diào)通風流速較低，但在復雜的邊界條件下，室內(nèi)氣流呈現(xiàn)為湍流狀態(tài)。本項研究中采用k-湍流模型，該模型已經(jīng)得到了大量工程應用的驗證，可靠性高。幾何模型本報告主要通過對蘇州工業(yè)園區(qū)物流保稅區(qū)綜合保稅大廈項目室內(nèi)大空間的空調(diào)通風狀況進行模擬，分析大空間區(qū)域的空調(diào)通風舒適狀況。本報告分析計算區(qū)域包括：三層室內(nèi)空間高度的室內(nèi)中庭區(qū)域和兩層室內(nèi)空間高度的多媒體區(qū)域。空調(diào)送風口和回風口位置、大小及相關風量參考暖通相關圖紙進行設置，各區(qū)域模型及網(wǎng)格效果如REF_Ref266175925\h圖3、REF_Ref282440686\h圖4所示。中庭區(qū)域多媒體區(qū)域中庭區(qū)域多媒體區(qū)域圖SEQ圖\*ARABIC3模型效果圖圖SEQ圖\*ARABIC4網(wǎng)格效果圖邊界條件模擬分析所需的參數(shù)取值主要參考暖通設計圖紙。主要參數(shù)包括：熱源的布置、送風口、排風口的設置。具體如下：風口的設置風口的設置位置根據(jù)暖通設計圖紙進行設置送風口和排風口，采用均勻布置的原則進行設計。中庭風口設置中庭品區(qū)域的空調(diào)系統(tǒng)送、回風口按照暖通設計圖紙進行設置。一層送風口安裝高度為4.6m，尺寸為0.5m×0.5m，送風風速為0.61m/s，送風溫度19.5℃，送風濕度為95%（RH）；排風口安裝高度為4.6m，風口布置如REF_Ref291572975\h圖5所示。送風口排風口送風口排風口圖SEQ圖\*ARABIC5中庭局部區(qū)域風口布置圖多媒體口設置多媒體區(qū)域的空調(diào)系統(tǒng)送、回風口按照暖通設計圖紙進行設置。送風口為側送風，共36個，安裝高度為距二層樓面4.0m，尺寸為0.5m×0.2m，送風風速為1.62m/s，送風溫度15℃，送風濕度為95%（RH）；排風口共4個，安裝高度為距二層樓面8.6m，尺寸為1.5m×0.2m，風口布置如REF_Ref291572981\h圖6所示。排風口送風口排風口送風口圖SEQ圖\*ARABIC6多媒體區(qū)域風口布置圖熱源設置室內(nèi)全熱負荷主要考慮人體散熱、設備發(fā)熱、照明發(fā)熱、太陽輻射。人體散熱和設備負荷量參照各區(qū)域人均單位面積散熱量進行設置，中庭區(qū)域人體散熱量為102019W,設備負荷為277875W，太陽輻射得熱為34925W，共計414819W；多媒體區(qū)域人體散熱量為47952W,設備負荷31080W,太陽輻射得熱為28969W，共計108001W。將各區(qū)域人體散熱源均勻布置在距地1m高度處，設備散熱量布置在距吊頂0.5m高度處。模擬分析中庭區(qū)域溫度場圖SEQ圖\*ARABIC7水平方向溫度分布圖SEQ圖\*ARABIC8垂直方向溫度分布REF_Ref291597269\h圖7、REF_Ref291597273\h圖8分別為中庭區(qū)域水平方向和垂直方向上溫度分布圖，等值線間距為1℃。可以看出室內(nèi)溫度的變化趨勢，從水平方向上看，溫度約在22～26℃之間變化，局部區(qū)域溫度分布不均，與室外相接處外墻由于受太陽輻射的影響，墻壁上溫度相對較高，溫度較低區(qū)域在22℃左右，大部分區(qū)域的溫度變化范圍相對較小，約在23～25℃之間，溫度相對舒適。從垂直方向上看，溫度約在22～30℃之間變化，溫度分布不均勻，溫度較高區(qū)域達30℃以上，大至趨勢為隨著高度的增加，溫度逐漸上升。室內(nèi)大部分區(qū)域溫度在23～25℃之間，夏季溫度范圍在22～28℃之間，滿足我國現(xiàn)行《采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范》GB50019-2003第3.1.3條對舒適性空調(diào)房間的溫度范圍的設計要求。流場圖SEQ圖\*ARABIC9水平方向流場分布圖SEQ圖\*ARABIC10垂直方向流場分布REF_Ref291597289\h圖9、REF_Ref291597295\h圖10分別為中庭區(qū)域水平方向和垂直方向上流場分布圖，等值線間距為0.15m/s?？梢钥闯鍪覂?nèi)流場的分布狀況，從水平方向上看，氣流影響范圍相對較大，部分區(qū)域的氣流風速達0.6～0.9m/s之間，大部分區(qū)域的風速在0.3m/s左右，部分區(qū)域由于送風口氣流溫度較低，底下熱源空氣溫度較高，形成室內(nèi)成空氣冷熱不均，導致局部范圍產(chǎn)生渦流。從垂直方向上看，側風口處流速相對較大，達1.2m/s以上，但影響范圍基本處于高空處，對底層人體活動區(qū)域影響不大，其他大部分區(qū)域的風速在0.1～0.3m/s之間，在垂直方向上由于受送風口向下氣流壓力和底部向上熱壓的影響，導致局部范圍產(chǎn)生垂直渦流，垂直方向上室內(nèi)整體流場分布較為均勻。室內(nèi)大部分區(qū)域風速都在0.1～0.3m/s之間，小于0.3m/s，滿足我國現(xiàn)行《采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范》GB50019-2003第3.1.3條對舒適性空調(diào)房間的風速設計要求，而局部位置區(qū)域受氣流聚集和墻壁阻擋，風速在0.3m/s以上，可適當增大風口，減小風口風速，可以到達氣流均勻分布。舒適性圖SEQ圖\*ARABIC11距地1.5m高度處PMV分布云圖REF_Ref291597301\h圖11為中庭區(qū)域距地面1.5m高度處PMV分布云圖,等值線間距為0.125?？梢钥闯鍪覂?nèi)PMV的分布狀況，大部分區(qū)域PMV值都在-0.25～0.25之間，東北側靠墻位置受太陽輻射墻壁傳熱的影響，附近區(qū)域的PMV值在0.25～0.5之間，屬于偏暖環(huán)境。室內(nèi)整體區(qū)域的PMV值范圍基本在-1～1之間，滿足-1≤PMV≤1，即滿足《采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范》GB50019-2003第3.1.4條之規(guī)定，室內(nèi)環(huán)境較為舒適?？諝恺g圖SEQ圖\*ARABIC12距地1.5m高度處空氣齡分布云圖REF_Ref323832156\h圖12為中庭區(qū)域距地面1.5m高度處空氣齡分布云圖。可以看出室內(nèi)空氣齡的分布狀況，室內(nèi)整體區(qū)域的空氣齡約在400～800s之間，東側區(qū)域的空氣齡相對較大，約在700～800s之間，南側部分區(qū)域的空氣齡約在400～500s之間，其他大部分區(qū)域的空氣齡約在600s左右，室內(nèi)整體通風效果相對較好，能夠保證室內(nèi)空氣質(zhì)量。多媒體區(qū)域溫度場圖SEQ圖\*ARABIC13水平方向溫度分布REF_Ref291595448\h圖13為多媒體區(qū)域水平方向上溫度分布圖,等值線間距為1℃?？梢钥闯鍪覂?nèi)溫度的變化趨勢，溫度約在26～32℃之間變化，局部區(qū)域溫度分布不均，溫度較高區(qū)域達30℃以上，與室外相接處外墻由于受太陽輻射的影響，墻壁上溫度相對較高，大部分區(qū)域的溫度變化范圍相對較小，約在26～28℃之間,東北側靠墻附近區(qū)域的溫度相對較高，約在28～30℃左右，環(huán)境偏熱。室內(nèi)大部分區(qū)域溫度在26～28℃之間，夏季溫度范圍在22～28℃之間，滿足我國現(xiàn)行《采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范》GB50019-2003第3.1.3條對舒適性空調(diào)房間溫度范圍的設計要求。流場圖SEQ圖\*ARABIC14水平方向流場分布REF_Ref291595484\h圖14為多媒體區(qū)域水平方向上流場分布圖,等值線間距為0.1m/s?？梢钥闯鍪覂?nèi)流場的分布狀況，室內(nèi)整體送風口數(shù)量相對較小，為側送風，對人體活動區(qū)域的風速影響相對較小，室內(nèi)大部分區(qū)域的風速相對較小，基本在0.3m/s以下，大部分區(qū)域的氣流分布相對均勻，氣流整體呈流線型風場環(huán)境相對較好。室內(nèi)大部分區(qū)域風速都在0.1～0.3m/s之間，小于0.3m/s，滿足我國現(xiàn)行《采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范》GB50019-2003第3.1.3條對舒適性空調(diào)房間的風速設計要求。舒適性圖SEQ圖\*ARABIC15距地1.5m高度處PMV分布云圖REF_Ref291595489\h圖15為多媒體區(qū)域距地面1.5m高度處PMV分布云圖,等值線間距為0.125?？梢钥闯鍪覂?nèi)PMV的分布狀況，大部分區(qū)域PMV值在0～0.5之間，屬于偏暖的環(huán)境，東北側靠墻附近區(qū)域的ＰＭＶ值相對較大，約在0.25～0.5之間，環(huán)境相對偏熱。室內(nèi)大部分區(qū)域PMV值均在-1≤PMV≤1，即滿足《采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范》GB50019-2003第3.1.4條之規(guī)定，室內(nèi)環(huán)境偏暖。空氣齡圖SEQ圖\*ARABIC16距地1.5m高度處空氣齡分布云圖REF_Ref323831430\h圖16為多媒體區(qū)域距地面1.5m高度處空氣齡分布云圖。可以看出室內(nèi)空氣齡的分布狀況，室內(nèi)整體區(qū)域的空氣齡約在600～1000s之間，北側局部位置空氣齡相對較大，約在900s左右，室內(nèi)大部分區(qū)域的空氣齡保持在800s左右，室內(nèi)整體空調(diào)通風效果相對較好，能夠保證室內(nèi)空氣質(zhì)量。結論本報告主要采用了計算流體動力學CFD軟件，對蘇州工業(yè)園區(qū)物流保稅區(qū)綜合保稅大廈項目中庭和多媒體區(qū)域的室內(nèi)環(huán)境進行了模擬計算。具體主要通過對室內(nèi)區(qū)域的溫度場、流場、PMV各指標的分析進行評價。得出以下結論：1、各區(qū)域溫度場溫差范圍較大，大部分區(qū)域溫度范圍在22～28℃范圍內(nèi)，滿足我國現(xiàn)行《采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范》GB50019-2003第3.1.3條對舒適性空調(diào)房間溫度范圍的設計要求。2、各區(qū)域室內(nèi)設計相對濕度為60%，在40