284 亚运自行车馆气流组织CFD的分析和探讨

亚运自行车馆气流组织CFD的分析和探讨广东省建筑设计研究院 李司秀 陈伟煌摘要：介绍亚运自行车馆的空调方案，高大空间-观众区和赛场的气流组织，在观众区顶侧部和赛场的顶部设了送风，在前四排座位底和最后一排座位平台侧面进行回风，排风设在场馆最顶部，使用了CFD软件对观众区和赛场进行了三维数值模拟，通过分析模拟的结果表明：观众区和赛场气流组织是满足设计要求的，温度、速度、PMV、PPD、空气龄均较为合适。关键词：气流组织 数值模拟 CFD 空气龄1、空调方案 高大空间的体育馆,气流组织是空调系统设计里的一个难点,观众区和赛场达到合理合适的温度、速度、PMV1 2、PPD1 2、空气龄3是设计中的关键问题。本建筑物是广州自行车馆和轮滑场（亚运赛馆），是座以自行车.滑轮赛场为主的多功能体育馆场馆, 总建筑面积约25360平方米，固定座位1550个,临时座位2600个,总数4150个,地上3层；首层作设备用房、运动员和裁判休息室、办公室及新闻发布厅等,二层作门厅、休息厅、赛场及观众席,三层为观众席和技术用房等.空调设计方案：1.1空调冷源空调夏季设置1个冷冻水系统，冷负荷为3300KW，冷源由广州大学城区域冷站提供,在首层设一空调换热机房.区域供冷系统提供的一次水供回水温度为2.5/12.5,通过板式热交换处理后,为末端设备提供温度为6.5/13.5的二次供回水.2.1空调末端设置及气流组织42.1.1首层的运动员和裁判休息室、办公室及新闻发布厅等辅属用房小空间区域采用风机盘管加新风系统，气流组织为上送上回。新风过滤后经过新风空调器处理后，通过风管送入空调房间。同时设有排风。2.1.2观众区：采用4个全空气系统，空气处理机组设置在首层的空调机房内，送风采用纤维织物空气分布系统，均匀喷口设于观众区的顶侧处,回风设于固定座椅下和最顶观众区平台侧墙上, 在座位下设有回风小室，回风全部通过回风管回到机房，气流组织为上送下回，使得整个观众区的气流分布更加合理，避免了空气死角。新风量可根据不同季节调节，过渡季可加大新风运行。2.1.3赛场：采用2个全空气系统,空气处理机组设置在首层的空调机房,送风喷口设于赛场上侧方,回风设于固定座椅下和最顶观众区平台侧墙上，气流组织为上送下回,新风量可根据不同季节调节，过渡季可加大新风运行。当赛场进行不同比赛时,根据具体情况调整空调系统及喷口角度.2.1.4观众区和赛场排风：在场馆顶进行均匀布置排风，排风量为新风量的80。2CFD模型及结果分析：2.1计算条件2.1.1模拟范围本次模拟主要是场馆区和座位观众区的空气速度场、温度场的模拟.如图1所示。2.1.2观众区.赛场送风A.观众区的风量是200000m3/h(其中自然渗透6400 m3/h),由设置在观众区顶侧的纤维风管的喷口进行送风，送风温度为13.5。B. 赛场由在赛场顶的球型喷口进行送风，总风量是60000 m3/h，共24个，每个喷口400mm直径，每个风量2500 m3/h，送风温度为13.5。2.1.3回风布置 A. 在前四排座位底设回风，回风量共90000 m3/h； B. 在观众区最后一排座位平台侧面进行回风，共120000 m3/h。纤维风管喷口排风口侧面回风口座椅回风口球型喷口图1 室内CFD模拟区域示意2.1.4排风布置 在场馆最顶进行排风，3台排风机，每个排风机的风量为20000 m3/h，排风百叶3个1400X1400。 2.1.5室内负荷 顶部灯光：300kW 设备负荷：300kW（上部70%，下部30%）人员负荷：4150人，1800kW(包括新风负荷)2.1.6计算模型由于室内空间接近对称，在模拟的时候进行了简化，选取场馆的1/4进行模拟。如图2所示：纤维风管喷口排风口球型喷口侧面回风口座椅回风口图 2 计算模型示意图2.2结果分析通过采用Airpak软件模拟,得出三个截面（如图3所示，坐标为20.1、39.5、59.5）温度、风速、PMV 、PPD及空气龄（是指空气质点自进入房间至到达室内某点所经历的时间,即指房间内某点处空气在房间内已经滞留的时间, 反映了室内空气的新鲜程度, 还反映了房间排除污染物的能力,平均空气龄小的房间,去除污染物的能力就强）分布。坐标为20.1的截面坐标为39.5的截面坐标为59.5的截面图 3 截面示意图2.2.1 截面1(20.1)温度、风速、PMV 、PPD及空气龄分布: 截面1温度分布图 截面1速度分布图截面1 PMV分布图截面1 PPD分布图 截面1空气龄分布图分析:截面1(20.1)观众席顶侧有送风,赛场没送风,没回风。温度较均匀，观众区后排温度为26度左右，观众区前排和赛场部分区域温度为27-28度。风速分布均匀，观众区后排风速0.5-0.75m/s，观众区前排和赛场0.5m/s以下。观众区后排PMV为0，不满意百分比PPD为5%，为舒适范围，观众区前排和赛场PMV为0.75，PPD为25%到37%，为微热范围。观众席后排座位离送风较近，所以空气龄就较小，其他区域略大。2.2.2截面2(39.5)温度、风速、PMV 、PPD及空气龄分布: 截面2温度分布图截面2速度分布图截面2 PMV分布图截面2 PPD分布图 截面2空气龄分布图分析:截面2(39.5)观众席顶侧有送风,赛场较少送风,前三排观众区座位底回风。温度较均匀，观众区后排温度为27-28度左右，观众区前排和赛场部分区域温度为26度。风速分布均匀，观众区后排风速1-1.5m/s，观众区前排和赛场0.5m/s以下。观众区后排PMV为0.75，不满意百分比PPD为25%到37%，为微热范围。观众区前排和赛场PMV为0，PPD为5%，为舒适范围。观众席后排座位离送风较近，前三排有回风口，所以后排和前三排的空气龄就较小，其他区域略大。2.2.3截面3(59.5)温度、风速、PMV 、PPD及空气龄分布: 截面3温度分布图截面3速度分布图截面3 PMV分布图截面3 PPD分布图 截面3空气龄分布图分析:截面3(59.5)观众席顶侧和赛场顶有送风,前三排观众区座位底和最后一排观众区座位的平台侧面回风,观众席的回风。温度均匀，观众区和赛场部分区域温度为2627度。风速分布均匀，观众区风速约1m/s，赛场0.5m/s以下。观众区和赛场PMV为0，不满意百分比PPD为5%，均为为舒适范围。观众席后排座位离送风较近，观众席前后区域均有回风口，所以观众席的空气龄就较小，其他区域略大。3总结通过以上模拟，赛场和大部分的观众区能达到设计要求，较为合适的温度和速度，PMV和PPD都在较为合适的范围，但在局部地方，只有在观众区的顶侧处送风的区域，前排观众区会偏热；只有在观众区的顶侧处送风和前排观众区有回风的区域，后排观众区会偏热；在观众区的顶侧、赛场顶处都送风和前排观众区、后排观众区都有回风的区域，空调就达到满意的效果。参考文献：1 薛殿华. 空气调节M. 北京: 清华大学出版社, 19912 陆耀庆主编. 实用供热空调设计手册M. 北京：中国建筑工业出版社, 19933 朱颖心主编. 建筑环境学M.北京：中国建筑工业出版社, 20054 采暖通风与空气调节设计规范S. GB50019-2003作者简介：李司秀 女1971.1 高级工程师 广东省广州市流花路97号广东省建筑设计研究院 510010 1338007989002086664393 LSXHLT126.COM