毕业设计（论文）-某智能大厦、法庭、影剧院、体育馆智能化系统环境设计-安建工南区图书馆智能化系统环境设计

安徽建筑工业学院（论文）I安徽建筑工业学院毕业设计(论文)专业建筑电气与智能化班级（1）学生姓名学号课题某智能大厦/法庭/影剧院/体育馆智能化系统环境设计——安建工南区图书馆智能化系统环境设计指导教师2012年06月10日摘要20世纪初，能够实现全年运行的空调系统首次在美国的一家印刷厂内建成，这标志着人们可以不受室外气候的影响，在室内自由地创造出能够满足人类生活和工作所需要的物理环境。突飞猛进的工业革命技术发展给人们造成了错觉，以为随着技术的发展，人类有能力无限制地去改变自然环境，而不会再受到当地的自然条件和气象条件的制约。现代人工环境技术的发展在很大程度上造成了世界建筑趋同化的消极影响，空调采暖的普及使人们不必再关心建筑本身的性能，因为只要消耗大量的能源就可以随心所欲地获得所要求的室内环境。从而导致的不仅是能源的紧缺和资源的枯竭，而且还产生了大量污染物排放而造成的地球环境的污染和生态环境的破坏。随着生活水平的提高，人们对生活质量的要求越来越高，对室内环境质量的关心日益增强。选择一种良好的建筑通风口和出风口的布置，既可以减少能源的消耗，也可以满足人们的生活需求。通常在建筑环境系统设计阶段，建筑师对空调房间的通风方式布置会面临多种的选择。有时仅仅凭借建筑师的直觉很难从中选择出最合理的方案，所以就需要采用暖通空调专用模拟软件——Airpak构造一个房间的模型并对其中最具代表性的三种通风方式进行速度场、温度场、PMV值和PPD值的模拟。旨在研究室内空气温度，风速及空气品质和人体舒适性问题，以评价室内环境质量，并对以后建筑环境系统设计提供理论依据和设计参考。通过软件的模拟，在相同的通风条件下，选择出最合理的方案。关键字：环境与节能；Airpak软件；室内空气品质；舒适性；建筑环境；

AbstractTheearly20thcentury,canbeachievedthroughouttheyeartoruntheairconditioningsystemforthefirsttimebuiltaprintingplantintheUnitedStates,whichmarksthepeoplefromtheoutdoorclimate,thefreedomtocreateintheroomtomeettheneedinhumanlifeandphysicalenvironment.Causerapidtechnologicaldevelopmentoftheindustrialrevolutiontothepeopletheillusionthatastechnologydevelopment,humanbeingshavetheabilityindefinitelytoalterthenaturalenvironment,andwillnotbesubjecttotheconstraintsofthelocalnaturalconditionsandweatherconditions.ThedevelopmentofmodernartificialenvironmentlargelyresponsibleforthenegativeimpactofworldarchitecturalconvergencetothepopularityoftheHVACpeopledonothavetocareabouttheperformanceofthebuildingitself,becauseaslongastheconsumptionoflargeamountsofenergycanbefreetoobtaintherequiredindoorenvironment.Resultinginenergyshortageandthedepletionofresources,butalsoledtoalargenumberofpollutantemissionscausedbytheEarth'senvironmentpollutionandecologicaldamagetotheenvironment.Withtheimprovementoflivingstandards,qualityoflifehavebecomeincreasinglydemandingandgrowingconcernofindoorenvironmentalquality.Agoodbuildingvents,andoutletlayout,canbothreduceenergyconsumption,andalsomeettheneedsofpeople'slives.Usuallyinthebuildingenvironmentalsystemsdesignphase,architects,air-conditionedroomventilationarrangementwillfaceavarietyofchoices.Sometimesjustbyvirtueofthearchitect'sintuitionisdifficulttochoosethemostreasonablesolution,soweneedtousetheHVACdedicatedsimulationsoftware-Airpakconstructaroommodelandthemostrepresentativethreekindsofventilationmode,thevelocityfieldtemperaturefield,thePMVvalue,thevalueoftheanalogofthePPD.Tostudytheindoorairtemperature,windspeedandairqualityandhumancomfortissuesinordertoevaluatetheindoorenvironmentalquality,andafterthedesignofbuildingenvironmentalsystemstoprovideatheoreticalbasisanddesignreference.Softwaresimulation,thesameventilationconditions,selectthemostreasonablesolution.Keyword:EnvironmentandEnergy,Airpaksoftware,IndoorAirQuality,Comfort,Thebuiltenvironment

目录1绪论 11.1建筑节能规范和意义 11.1.1建筑节能规范 11.1.2建筑节能的意义 11.2课题研究的背景和意义 22室内热湿环境 32.1室内热湿环境简介及内容 32.2室内热舒适性 32.2.1室内热舒适度概念 32.2.2主要参数 33室内环境质量的影响因素分析 53.1室内温度的影响 53.2室内湿度的影响 53.3室内风环境的影响 53.4气流组织形式的影响 63.4.1常见的四种气流组织形式 63.4.2气流组织的任务 74Airpak软件介绍 84.1Airpak软件简介 84.2Airpak的特点及优势 85模型建立与计算 105.1物理模型的建立 105.2边界条件 125.3检查模型 125.4设置优先级 125.5画出网格 125.5.1粗糙的网格 125.5.2细化网格 135.6检查流动状况 145.7进行运算 146.1通风方式对温度场的影响 156.1.1下送上回通风方式对温度场的影响 156.1.2上送上回通风方式对温度场的影响 176.1.3上送下回通风方式对温度场的影响 186.2通风方式对速度场的影响 196.2.1下送上回通风方式对速度场的影响 196.2.2上送上回通风方式对速度场的影响 226.2.3上送下回通风方式对速度场的影响 246.3通风方式对PMV,PPD值得影响 276.3.1下送上回通风方式对PMV,PPD值的影响 276.3.2上送上回通风方式对PMV,PDD值的影响 286.3.3上送下回通风方式对PMV,PDD值的影响 297.1结论 317.2展望 31参考文献 32致谢 33智能大厦/法庭/影剧院/体育馆智能化系统环境设计——安建工南区图书馆智能化系统环境设计电子与信息工程学院建筑电气与智能化专业2008级1班张猛指导老师汪小龙1绪论1.1建筑节能规范和意义1.1.1建筑节能规范建筑节能检测通过一系列国家标准确定竣工验收的工程是否达到节能的要求：（1）GB50411-2007《建筑节能工程施工质量验收规范》对室内温度、供热系统室外管网的水力平衡度、供热系统的补水率、室外管网的热输送效率、各风口的风量、通风与空调系统的总风量、空调机组的水流量、空调系统冷热水总流量、冷却水总流量、平均照度与照明功率密度等进行节能检测。公共建筑节能检测依据JGJ/T177-2009《公共建筑节能检测标准》对建筑物室内平均温度、湿度、非透光外围护结构传热系数、冷水（热泵）机组实际性能系数、水系统回水温度一致性、水系统供回水温差、水泵效率、冷源系统能效系数、风机单位风量耗功率、新风量、定风量系统平衡度、热源（调度中心﹑热力站）室外温度等进行节能检测。（3）居住建筑节能检测依据JGJ132-2009《居住建筑节能检测标准》对室内平均温度、围护结构主体部位传热系数、外围护结构热桥部位内表面温度、外围护结构热工缺陷、外围护结构隔热性能、室外管网水力平衡度、补水率、室外管网热损失率、锅炉运行效率、耗电输热比等进行节能检测。1.1.2建筑节能的意义中国是一个发展中国家，人口众多，人均能源资源相对匾乏。物耗水平相较发达国家，钢材高出10%--25%，每立方米混凝土多用水泥80公斤，污水回用率仅为25%。国民经济要实现可持续发展，推行建筑节能势在必行、迫在眉睫。目前，中国建筑用能浪费极其严重，而且建筑能耗增长的速度远远超过中国能源生产可能增长的速度，如果听任这种高耗能建筑持续发展下去，国家的能源生产势必难以长期支撑此种浪费型需求，从而不得不被迫组织大规模的旧房节能改造。在建筑中积极提高能源使用效率，就能够大大缓解国家能源紧缺状况，促进中国国民经济建设的发展。因此，建筑节能是贯彻可持续发展战略、实现国家节能规划目标、减排温室气体的重要措施，符合全球发展趋势。1.2课题研究的背景和意义随着经济的发展和人们生活水平的不断提高，生活或工作于有空调系统的现代化建筑物的人群呈上升趋势，空调在人们的工作，生活和学习中占有着重要的位置，建筑室内空气环境质量成为越来越引发人们的关注的一个课题。建筑室内空气环境（IndoorAir）质量主要包括室内空气品质（IndoorAirQuality）和室内热湿环境（IndoorClimate）两方面。调查表明，现代社会的人有80%的时间是在室内度过的，而室内某些污染物浓度又超过室外，因此人们对IAQ问题日益重视室内空气品质欠佳，会致使长期在室内工作的人们，出现眼、喉刺激、鼻塞、头痛、头晕、恶心、胸闷、乏力、皮肤干燥、嗜睡、烦躁等症状，统称为病态建筑综合症（SickBuildingSyndrome，简称SBS）。同时，室内热舒适环境对人的健康、心理及工作效率也是有影响的。通过研究发现，人在舒适状态下应有的皮肤温度和排汗散热率分别与产热率之间存在相对应的关系，在室内温度比较高而通风又不理想的情况下容易引起人的排汗散热不通畅；当室内环境比较闷热时，人的心理容易产生烦躁感，脾气也比较暴躁；研究发现室内热环境与工作效率有一定的关系，热舒适或热中性状态时工作效率不一定为最高，员工效率在稍微凉爽环境下达到最高，当环境温度适宜时，保持室内良好的空气品质能够使员工维持较高的工作效率。21世纪来，智能大厦，智能小区，多功能影剧院应运而生。建筑与市政设施智能化系统以极快的速度改变着我们的生活，室内环境质量控制无疑是建筑智能化公司进行智能化系统环境设计的重要内容和工程任务。而通常在建筑设计阶段，建筑师对空调房间的通风方式布置会面临多种的选择。有时仅仅凭借建筑师的直觉很难从这些选择一种通风良好的建筑通风口和出风口的布置，本论文通过CFD（ComputationalFluidDynamics，计算流体动力学）数值模拟方法研究室内气流分布，旨在研究室内空气温度，风速及空气品质和人体舒适性问题，以评价室内环境质量并对以后的智能化环境设计提供理论依据和设计参考。通过软件的模拟，在相同的通风条件下，选择出最合理的方案。2室内热湿环境2.1室内热湿环境简介及内容一般来说，人体通过自身的热平衡和感觉到的环境状况，综合起来获得是否舒适的感觉，舒适的感觉是生理和心理上的。热湿环境是建筑环境中最主要的内容，主要反映在空气环境的热湿特性中。建筑室内热湿环境的形成的最主要原因是各种外扰和内扰的影响。外扰主要包括室外气候参数如室外空气温湿度、太阳辐射、风速、风向变化，以及邻室的空气温湿度，均可通过围护结构的传热、传湿、空气渗透使热量和湿量进入到室内，对室内热湿环境产生影响。内扰主要包括室内设备、照明、人员等室内热湿源。2.2室内热舒适性2.2.1室内热舒适度概念人体热舒适在美国暖通工程师学会（AmericanSocietyofHeating,RefrigeratingandAir-ConditioningEngineers，ASHRAE）标准中，定义为：人对热环境表示满意的意识状态，质上反映了人体的主观感受及对客观环境的要求。2.2.2主要参数主要的参数有效温度ET，预测平均评价PMV和预期不满意百分率PPD指标。有效温度ET人的热反应冷舒适区热ASHRAE标准<21.621.6~25.5>25.5(2)PMV-PPDPMV（PredictedMeanVote，预测平均评价），反映了人体蓄热率为0时各变量之间的关系。Fanger教授收集了1396名美国和丹麦受试者的冷热感觉状态资料，得出PMV指标：热感觉热暖微暖适中微凉凉冷PMV值+3+2+10-1-2-3PMV热感觉标尺pmv指标代表了同一种环境下绝大多数人的感觉，但是人与人之间存在生理差别，因此pmv指标并不能代表有人的感受，为此fanger又提出了PPD（PredictedPercentDissatisfied，预测不满意百分比）指标来表示人群对热环境不满意的百分数。PMV与PPD的关系曲线目前，国际标准化组织提出了室内热环境评价与测量的新标准化方法ISO7730。在ISO7730中就采用了PMV-PPD评价体系。

3室内环境质量的影响因素分析室内热舒适性因素分为主观和客观。主观因素有人体的新陈代谢率、着衣情况等人体因素。客观因素，即环境因素包括空气温度、空气湿度、室内平均辐射温度、空气流动速度等多个室内物理参数。主观因素，对室内环境的热舒适感产生影响除以上两个因素之外，还与各地区社会文化的差异有关，如:饮食习惯休息习惯的差异等。本论文主要考虑夏天里各环境因素对人体热舒适的影响，体现在:3.1室内温度的影响温度是影响室内热舒适的一个重要参数，无论是在炎热的夏季还是在寒冷的冬季，温度变化都不能过快，亦即温度的变化幅度不能太大，因为人体对温度的适应需要一段时间，温度变化过快会导致生体调节的失衡，从而影响人体的健康。现实生活中温度是随着时间在不断变化的，人们经历的温度变化为上午温度逐渐升高，到了下午两点钟时温度达到最高，此后温度便会呈下降趋势，这种变化有点类似于锯齿形波，当然日常生活中温度的变化不会呈现出如锯齿形波那样的周期性变化。周围环境温度的波动实际上影响最大的是人体皮肤表面的温度，因为人体的热平衡是通过体表与外界热环境进行热交换来达到的，而人体表皮温度的变化又直接会导致人体对热环境评价的差异也就是热感觉在不断地变化，这也就证明了热舒适是动态的。ASHRAEstandard55-2002中的热舒适操作温度要求冬季热舒适操作温度为21-24°C，夏季是24-27°C。我国《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019—2003(简称《规范》)规定夏季室内温度为22～28℃。3.2室内湿度的影响室内空气绝对湿度直接影响人体的蒸发散热，而相对湿度对人们主观产生凉热感觉有较大的影响，因此相对湿度直接或间接地影响着人体舒适感，过高或过低都会引起人体的不良反应。在一般情况下，当相对湿度变化范围在40%～65%之间时认为是对人体较为适宜的，通常在计算中取的是相对热舒适。本实验中数据设置为50%。3.3室内风环境的影响空气的变化之所以能够影响热舒适在于空气流速是变化的，风速的变化情况分为两种：一种为风速大小的变化，另一种为风速频率的变化。空气流动状态对人体的影响为对流换热和蒸发换热，同时也会影响到室内空气的清新度，从人的生活经验来看在夏季温度不太高的时候较低的风速使人感觉良好而高风速则使人有“冷感”，在夏季温度较高时则风速越大人越觉得舒服，有研究表明空气流速大小与周围环境温度有图所示关系：当然这种关系只是平均气流速度与周围环境温度的关系，在考虑气流的波动性的时候这种增长曲线不一定出现，但是无论是在平均气流还是在波动气流状态，随着温度的升高人对于气流速度大小的敏感程度也是随着增长的。室内空气流速、气温低于皮肤表面温度时，增大流速，使人体凉爽，流速增加lm/s，会使人感到气温降低2～3℃.对于空调环境，《规范》规定夏季空调房间室内空气流速不大于0.3m/s，脚踝空气流速不大于0.15m/s。除以上影响因素外，还有色彩、照度等都会使人对居室环境产生不同的热感觉，环境的热舒适性是由多方面因素综合作用的结果。3.4气流组织形式的影响3.4.1常见的四种气流组织形式在空调房间内，气流组织的好坏决定着室内空气的温度、相对湿度和清洁度，因此，空调房间的气流组织是空调设计的重要内容。空间气流分布的形式有多种，取决于送风口的型式及送排风口的布置方式。常见的有以下四种：（一）下送上回此要求降低送风温差，控制工作区内的风速，但其排风温度高于工作区温度，故具有一定的节能效果，同时有利于改善工作区的空气质量。上送上回上送上回方式的特点可将送、排风管道集中于空间上部。（三）上送下回空气由空间上部送入，下部排出的“上送下回”送风形式是传统的基本方式。上送下回的气流分布形式送风气流不直接进入工作区，有较长的与室内空气混掺的距离，能够形成比较均匀的温度场和速度场。（四）中送风在某些高大空间内，若实际工作区在下部，则不需要整个空间都作为控制调节的对象，采用中送风方式，可节省能耗。但这种气流分布方式会造成空间竖向温度分布不均匀，存在着温度“分层”现象。3.4.2气流组织的任务室内气流组织设计的任务是在空调房间内合理的布置送风口和回风口，使得经过净化和热湿处理后的空气，由送风口送入室内后，在扩散和与室内空气混合并进行热湿交换的过程中，均匀的消除室内的余热和余湿，从而使空调区域（通常是指离地面高度为2m的空间）内形成比较均匀而稳定的温度、湿度、气流速度和洁净度，以满足生产工艺和人体舒适的要求，同时还要由回风口抽走室内空气，其中大部分返回空调机组，小部分排至室外。这样，就在空调房间内形成有组织的气流流动。室内气流组织是否合理，不仅直接影响房间的室内空气质量，而且也影响暖通空调系统的耗能量和初投资。

4Airpak软件介绍本文采用暖通空调专用模拟软件——Airpak构造一个房间的模型并对其中最具代表性的三种通风方式及通风口和出风口大小和方位的布置不同进行速度场、温度场、PMV值和PPD值模拟。旨在研究室内空气温度，风速及空气品质和人体舒适性问题，以评价室内环境质量，并对以后建筑环境系统设计提供理论依据和设计参考。4.1Airpak软件简介Airpak软件是在FLUENT（CFD技术的一个软件包）基础上发展起来的一个工具软件，是面向HVAC领域的专业人工环境系统分析软件，它可以精确地模拟所研究对象内的空气流动、传热和污染等物理现象，并依照ISO7730标准提供舒适度、PMV、PPD等衡量IAQ的技术指标，从而减少设计成本，降低设计风险，缩短设计周期。主要是针对通风空调系统的空气品质、热舒适性、空气调节及其污染控制进行气流组织的模拟。这一软件是基于有限容积法而设计的，具有自动化的非结构化、结构化网格生成能力，支持四面体、六面体以及混合网格，提供的模型有强迫对流、自然对流和混合对流模型，热传导、流固耦合传热模型、热辐射模型、湍流模型。模拟结束后，还可提供强大的数值报告，从而对房间的气流组织、热舒适性和室内空气品质进行全面综合评价。4.2Airpak的特点及优势（1）建模快速：Airpak是基于“object”的建模方式，这些“object”包括房间、人体、块、风扇、通风孔、墙壁、隔板、热负荷源、阻尼板(块)、排烟罩等模型。另外，Airpak还提供了各式各样的扩散器模型，以及用于计算大气边界层的模型。Airpak同时还提供了与CAD软件的接口，可以通过IGES和DXF格式导入CAD软件的几何。（2）自动的网格划分功能：Airpak具有自动化的非结构化、结构化网格生成能力。支持四面体、六面体以及混合网格，因而可以在模型上生成高质量的网格。Airpak还提供了强大的网格检查功能，可以检查出质量较差（长细比、扭曲率、体积）的网格。另外，网格疏密可以由用户自行控制，如果需要对某个特征实体加密网格，局部加密不会影响到其它对象。（3）非结构化的网格技术：可以逼近各种复杂的几何形状，大大减少网格数目，提高模型精度。（4）四面体网格：用来模拟形状极其复杂的形状，从而保证求解精度。（5）广泛的模型能力：强迫对流、自然对流和混合对流模型、热传导模型、流体与固体耦合传热模型、热辐射模型、层流、湍流，稳态及瞬态问题。（6）强大的解算功能：采用FLUENT，全球最强大的CFD求解器。并行算法，能够实现UNIX或NT的网络并行。（7）强大的可视化后置处理：面向对象的、完全集成的后置处理环境。可视化速度矢量图、温度（湿度、压力、浓度）等值面云图、粒子轨迹图、切面云图、点示踪图等。图片可以通过以下格式输出到文件：Postscxipts，PPM，TIFF，GIF，JPEG和RGB格式动画可以存成AVI，MPEG，GIF等格式的多媒体文件。（8）强大的报告和可视化工具：Airpak提供了强大的数值报告，可以模拟不同空调系统送风气流组织形式下室内的温度场、湿度场、速度场、空气龄场、污染物浓度场、PMV场、PPD场等，以对房间的气流组织、热舒适性和室内空气品质进行全面综合评价。使我们更方便地理解和比较分析结果，可以看到速度矢量、云图和粒子流线动画等，它也可以实时描绘出气流运动情况。（9）设计性能评估:后处理还包括产品设计性能的评估，气流、温度、湿度分布、舒适度、压力等参数。

5模型建立与计算5.1物理模型的建立本文选取的是安建工南区图书馆的一间小型空调电子阅览室，计算模型房间的尺寸：6.0m×3.0m×4.0m。送风口的尺寸是0.8m×0.8m。回风口的尺寸是0.7m×0.7m。办公室有四台办公桌，其尺寸为0.7m×1.2m×1.0m，每个桌上的一台电脑，可四个人同时查阅，尺寸为0.4m×0.4m×0.4m。热源尺寸热量计算机0.4m×0.4m×0.4m100W人0.3m×1.75m×0.2m75W/m2图5.1房间物理模型在以下分析过程中，不同的气流组织采用不同的进出口组合。分别为（1）下送上回，（2）上送上回，（3）上送下回。如下图所示：其中送回风口都在Z轴的中间位置，在（1）（3）中送回风口都是距地板或天花板为0.2m。在（2）中送回风口都是距前墙或后墙为1.2m。图5.1.1.1下送上回通风方式图5.1.1.2上送上回通风方式图5.1.1.3上送下回通风方式5.2边界条件（1）入口边界入口采用速度入口边界条件，主要包括送风速度1.5m/s和送风温度20°C。（2）出口边界空调回风口采用压力出口条件。（3）壁面边界条件除有窗户的墙壁外其余的都作为绝热边界条件处理。5.3检查模型利用命令Model——checkmodel检查模型有无错误，并可在view——summary中查看模型概况。5.4设置优先级通过把房间的四面墙、地面、房顶、还有窗户的优先级改成0，其他的保持不变，相同类型的物体优先级相同。这样的做会使与墙、窗联系的房间对象在网格化过程中比墙有更高的优先级。5.5画出网格5.5.1粗糙的网格在Model——generatemesh命令中打开meshcontrol面板，并把maxX、maxY、maxZ前面的勾去掉，再将meshparameters选成coarse。点击generatemesh，在display面板里选中displaymesh和cutplane便可看出粗糙的网格图：图5.5.1房间模型粗糙网格5.5.2细化网格但是上图的网格是粗略的网格，不够精确，可以最大单元尺寸的全局规格来精炼网格以及提升网格质量。点击Generate可以具体指定整个计算域中的最大单元尺寸。面板将会再次更新展示网格生成工具。如下图所示：图5.5.2房间模型细化网格5.6检查流动状况在开始求解之前，首先你需检查Reynolds和Peclet数的估量来检查所建模型是合适的流态。这个可以在solve——settings——basic中计算出。5.7进行运算在做完以上步骤并确定无误的情况下，保存下模型，并通过指令runsolution来进行运算。在总共迭代100次后，求解集中于默认误差。

6模拟结果及其分析在本章的模拟中，采取的模型是空调电子阅览室，热源、办公桌等位置并不作变化，仅对进风口和回风口的位置作变化。要在一个三维空间中对空间气流的速度、温度和气体浓度进行分析，就需要借助于截取一些典型的断面来更加清楚直观的来表示。本文选取的典型断面有Z=2.0m(经过进风口和回风口中心)，Y=0.1m(人足踝位置)，Y=1.65m(人呼吸区）和Z=0.5m(从人中间穿过)共同构成工作区。对于建立的4个人形模型，因为Z轴对称的原因，选择PERSON.1和PERSON.2进行研究。6.1通风方式对温度场的影响6.1.1下送上回通风方式对温度场的影响图6.1.1.1下送上回通风方式对Z=2.0m温度场的影响图6.1.1.2上送下回通风方式对Z=0.5m温度场的影响温度分布图中我们可以看出，低温的新鲜气流从房间底部的进气口进入房间。在房间中，低温气流受到房间原有空气和热源等环境因素的影响，温度逐渐的升高，气流持续上升。最后形成下部温度低，上部温度高的温度分层现象。这对高温气体和室内污染物的排出是极为有利的。对于人物模型，PERSON.1的平均温度为26.0°C，人体温差为2.2°C。PERSON.2的平均温度为27.5°C，人体温差为2.1°C。在离地0.1m和1.65m的人的工作区，除靠近进风口的两人外，最低气温都在25°C以上，最高气温基本上在27°C以下，而且体温温差小于3°C，满足ASHRAEstandard中的热舒适操作温度要求。6.1.2上送上回通风方式对温度场的影响图6.1.2.1上送上回通风方式对Z=2.0m温度场的影响图6.1.2.2上送上回通风方式对Z=0.5m温度场的影响低温的新鲜气流从房间顶部的进气口垂直进入房间。在进入房间的过程中，低温气流受到房间原有空气和热源等环境因素的影响，温度逐渐的升高。在人员工作区里的温度大概在25~27°C之间，温度合适。对于人物模型，PERSON.1的平均温度为26.4°C，人体温差为1.9°C。PERSON.2的平均温度为26.8°C，人体温差为1.9°C。在1.65m与0.1m处的温度之差小于3°C，因此，不会因温差过大而引起人们的热不舒适性。6.1.3上送下回通风方式对温度场的影响图6.1.3.1上送下回通风方式对Z=2.0m温度场的影响图6.1.3.2上送下回通风方式对Z=0.5m温度场的影响温度分布图中我们可以看出，低温的新鲜气流从房间顶部的进气口水平进入房间。在进入房间的过程中，低温气流受到房间原有空气和热源等环境因素的影响，温度逐渐的升高。在人员工作区里的温度大概在25~27°C之间，温度合适，只有靠近进风口的两人在足踝部温度比较高，达到了28°C这是因为射流在流动过程中受到了办公桌的阻挡所造成的。对于人物模型，PERSON.1的平均温度为26.4°C，人体温差为1.9°C。PERSON.2的平均温度为26°C，人体温差为1.8°C。在1.65m与0.1m处的温度之差小于3°C，因此，不会因温差过大而引起人们的热不舒适性。但在靠近进风口的两人的足踝处温度过高，影响舒适性。6.2通风方式对速度场的影响6.2.1下送上回通风方式对速度场的影响图6.2.1.1下送上回通风方式对Z=2.0m速度场的影响图6.2.1.2下送上回通风方式对Y=1.65m速度场的影响图6.2.1.3下送上回通风方式对Z=0.5m速度场的影响图6.2.1.4下送上回通风方式对Y=0.1m速度场的影响由Z=2.0m的图形可以看出在下送上回送风方式中，新风由下部送入，由于新风的密度比室内空气的密度大，在重力的作用下新风下沉到地面并蔓延到室内地板各处。新风在吸收热量、后续新风的推动作用和排气口的抽吸作用下而慢慢升起，从排风口排出。可以看出，新风在进入房间时，由于办公桌的阻挡，新风在人的周围形成涡流，并在吸收热量后上升，这样有利于污染物的排出。由Y=1.65m和Z=0.5m中可以看出，在呼吸区附近，风速是较均匀的。我国现行的规定是“采暖通风与空气调节设计规范”GBJ19-87的规定，它规定：舒适性空调室内冬季风速不应大于0.2m/s，夏季不应大于0.3m/s。从图上可以清楚的看出，人的附近风速均小于0.3m/s，符合设计规范。往往由于风速过大而使人们的足部有吹风感，带来舒适性问题，一般的推荐标准是：送风温度20°C时，足部风速不大于0.15m/s。由Y=0.1m图形看出，在离地0.1m的人足部的风速均小于0.15m/s，符合设计规范。6.2.2上送上回通风方式对速度场的影响图6.2.2.1上送上回通风方式对Z=2.0m速度场的影响图6.2.2.2上送上回通风方式对Y=1.65m速度场的影响图6.2.2.3上送上回通风方式对Z=0.5m速度场的影响图6.2.2.4上送上回通风方式对Z=0.1m速度场的影响由Z=2.0m可以看出，上进上回通风方式气流以1.5m/s的速度垂直向下射入房间，由于新风的温度相对于室内的温度较低，所以相对密度叶就较大，促使了气流的向下流动。在向下运动的过程中，新风流吸收热量，温度升高，并同时受到室内高温气流上升运动的影响及周围空气的阻碍，使得射流速度逐渐的减小。在到达地面附近时，受到地面的阻碍作用后转向两侧运动，并由于墙壁的限制作用而形成两个涡流。由Z=0.5m和Y=1.65m图形中可以看出，在呼吸区附近，风速是呈不均匀分布的，在靠近进风口的区域的风速明显高于室内的其他区域。尤其严重的是站在进风口下的两个人，他们的工作区大部分的风速一般都在0.3m/s以上,这会让人产生吹风感。在离进风口较远的四个人工作区的风速都要低于0.3m/s,符合设计规范。但在离地面0.1m的人的足踝处有两个人的风速高于0.15m/s，他们是较靠近进风口的两个，他们会产生吹风感。6.2.3上送下回通风方式对速度场的影响图6.2.3.1上送下回通风方式对Z=2.0m速度场的影响图6.2.3.2上送下回通风方式对Z=0.5m速度场的影响图6.2.3.3上送下回通风方式对Y=1.65m速度场的影响图6.2.3.4上送下回通风方式对Y=0.1m速度场的影响由Z=2.0m以图可以看出，上进下回通风方式气流以较低的速度水平射入房间，在靠近天花板的区域形成了明显的贴附射流，贴附射流在重力的作用下具有向下的分速度，致使射流向下移动，由于射流的卷吸作用，在射流的下方形成了涡流。气流到达地面后，一部分由于排气口的抽吸作用而排出室外，使新空气没有得到更好的利用；一部分在到达地面附近时，由于速度的作用继续向前移运动，在热力的作用和墙壁的限制作用下而形成涡流。由Z=0.5m和Y=1.65m以看出，在工作区附近，风速的分布还是比较均匀的，这由于进风口在房间的中间靠上位置，而工作区在它的两边，当气流到工作区时，风速减弱，所以在工作区风速的分布还是比较均匀的。由Y=0.1m看出，在离地面0.1m处的风速小于0.15m/s，不会有吹风感，符合设计规定。6.3通风方式对PMV,PPD值得影响6.3.1下送上回通风方式对PMV,PPD值的影响图6.3.1.1下送上回通风方式对z=0.5m处PMV值的影响图6.3.1.2下送上回通风方式对Z=0.5m处PPD值的影响从图中可以看出，在下送上回通风方式下，气流从下部进入室内，冷空气下沉到地面，然后受热力影响上升到房间上部，形成上热下凉的空气分层现象。这种现象反映到PMV值上，就形成了PMV的分层现象，上部的PMV值高，下面的低，在PPD上也是这样。在工作区，PMV在0左右，PPD也在12以下，人会感觉到很舒适。在电脑和窗户附近，由于温度高，所以PMV和PPD也相对较高，人会感觉到很热，影响舒适性。6.3.2上送上回通风方式对PMV,PDD值的影响图6.3.2.1上送上回通风方式对Z=0.5m处PMV值的影响图6.3.2.2上送上回通风方式对z=0.5m处PPD值的影响从图中可以看出，在上送上回通风方式下，气流从上部垂直进入室内，冷空气迅速下沉到地面。受其影响，在靠近进风口的两人的周围PMV一般在-0.5～0.5之间，PPD在5～15之间，人感觉较凉爽。但在远离进风口的两人的周围的PMV偏高，在0.5～1之间，PPD在15～25之间，人员可能觉到热。在电脑和窗户附近，由于温度高，所以PMV和PPD也相对较高，人会感觉到很热，影响舒适性。6.3.3上送下回通风方式对PMV,PDD值的影响图6.3.3.1上送下回通风方式对Z=0.5m处PMV值的影响图6.3.3.2上送下回通风方式对Z=0.5m处PPD值的影响从图中可以看出，在上送下回通风方式下，人员周围的PMV和PPD分布不均匀，在房间中部的两人，PMV在0.2左右，PPD在10以下；靠近窗户的两人，PMV在0.5～0.9之间，PPD在18左右，人会产生热感。另外两人和靠近窗户的俩个人差不多，也会有热感，影响舒适性。在电脑和窗户附近，由于温度高，所以PMV和PPD也相对较高，人会感觉到很热，影响舒适性。

7研究结论及其展望7.1结论在本论文中，我利用暖通空调专用模拟软件Airpak，以夏季条件下，在内设多个热源的安徽建筑工业学院南区图书馆的一个小型空调电子阅览室为模拟对象，对空调房间内常用的三种通风方式气流组织进行模拟。本文模拟了在相同的空间环境和通风条件、不同的送风方式下的的速度场、温度场、PMV值和PPD值的三维图像模型，通过研究各场相应参数的分布规律，从而得出以下结论：（1）用数值模拟的方法来模拟室内空调在不同送风方式下的气流组织，对分析室内流场的速度场、温度场、PMV值和PPD值是一条方便而有效的途径，暖通空调专用模拟软件Airpak软件可以清晰地显示室内流场的速度场、温度场、PMV值和PPD值分布情况对于保证良好的房间空调系统气流组织设计方案、提高室内空气品质都有重要的意义。（2）在本模型中，就热舒适性而言，下送上回送风方式下室内流场的速度场、温度场的分部是比较均匀的，且呈层状分布，在工作区得到了较好的热舒适性，其他两种送风方式的速度场、温度场的分布不均匀，这就出现了大部分地方的热舒适性得到保障，但个别地方过冷或过热的现象。（3）利用Fluent公司推出的专业软件Airpa模拟、验证了某办公室的空调、采暖系统的实际运行工况,并对其温度场、速度场和热舒适性进行分析,对改善办公室的热环境具有很好的参考价值，同时也为建筑师进行通风方式设计提供了参考依据。7.2展望尽管我在研究工作中做了大量的研究和探索，但本文在三种空调房间气流组织的模拟研究上还存在着不足，有待进一步的改进和完善，特作以下展望：（1）本文对热源作了不少简化，比如没考虑人的衣服对热量散发的阻隔；（2）只是考虑室内的风速、温度，