基于CFD技術(shù)的酒店客房氣流組織模擬及優(yōu)化分析

高喜玲 張曉冬

摘 要：本文以酒店客房為例，選取典型房間，利用CFD技術(shù)進(jìn)行速度場(chǎng)及溫度場(chǎng)的模擬，對(duì)比分析裝修設(shè)計(jì)改造前后的空調(diào)效果變化，提出不能因遷就裝修美觀而加大風(fēng)機(jī)盤管規(guī)格，應(yīng)合理選擇，避免設(shè)備在低負(fù)荷下運(yùn)行，造成能源浪費(fèi)。

關(guān)鍵詞：CFD技術(shù)；速度場(chǎng)；溫度場(chǎng)；空調(diào)效果

中圖分類號(hào)：TU831.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2018）19-0102-03

Simulation and Optimization Analysis of Hotel Room Air

Flow Based on CFD Technology

GAO Xiling1 ZHANG Xiaodong2

（1.Jiangsu Vocational Institute of Architectural Technology，Xuzhou Jiangsu 221116；

2.Wuhan Zhenghua Architectural Design Co.， Ltd.，Wuhan Hubei 430000）

Abstract： Taking hotel rooms as an example， this paper selected typical rooms to simulate the speed field and temperature field using CFD technology， compared and analyzed the changes of air conditioning effect before and after the decoration design and transformation， and put forward that the fan coil tube specification could not be increased because of the beautiful decoration. Reasonable choice should be made to avoid the operation of equipment under low load， resulting in energy waste.

Keywords： CFD technology；speed field；temperature field； air-conditioning effect

CFD是一種比較先進(jìn)的數(shù)值模擬技術(shù)，這種技術(shù)在分析過程中主要采用流體力學(xué)理論[1]。在對(duì)系統(tǒng)中的流體狀態(tài)進(jìn)行分析的過程中，該技術(shù)主要借助計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算功能來(lái)分析一些特定的數(shù)學(xué)方程，這些方程主要由流體運(yùn)動(dòng)過程中的相關(guān)特性參數(shù)組成。

CFD在暖通行業(yè)中的作用主要有幾下幾方面：第一，對(duì)空調(diào)系統(tǒng)服務(wù)的所有房間，CFD都能實(shí)現(xiàn)對(duì)這些密閉空間內(nèi)氣流的優(yōu)化[2]；第二，這種方法可以較好地用于建筑外環(huán)境參數(shù)分析；第三，CFD能實(shí)現(xiàn)對(duì)空調(diào)房間空氣質(zhì)量及熱環(huán)境兩方面的仿真；第四，CFD的使用還有助于實(shí)現(xiàn)相應(yīng)空調(diào)設(shè)備性能的優(yōu)化分析。

本文主要以某酒店客房為例，利用CFD技術(shù)對(duì)該客房裝修改造前后空調(diào)系統(tǒng)的氣流組織情況進(jìn)行模擬及對(duì)比分析。

1 項(xiàng)目概況

該項(xiàng)目位于江蘇省徐州市，是一棟九層的商務(wù)酒店，一層為餐廳及酒店大堂，二層為多功能廳，三層至九層為客房部分，酒店大堂下方為地下室，作為設(shè)備用房使用?？照{(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案見表1。

2 典型客房裝修階段對(duì)原空調(diào)設(shè)計(jì)方案的修改

酒店客房為套間，空調(diào)系統(tǒng)采用新風(fēng)加風(fēng)機(jī)盤管形式，典型房間選取九層最西面的房間。后期專業(yè)酒店裝修設(shè)計(jì)將客房在同樣的空調(diào)負(fù)荷前提下，將原設(shè)計(jì)中風(fēng)機(jī)盤管風(fēng)量由600m3/h增大改為1 000m3/h。此處通過氣流組織模擬，分析有無(wú)必要增大風(fēng)機(jī)盤管，也可以對(duì)比增大后使用效果進(jìn)行分析。

客房空調(diào)末端的修改只是末端設(shè)備修改，不涉及建筑布局修改，具體參數(shù)詳見表2。增大風(fēng)機(jī)盤管后，對(duì)應(yīng)調(diào)節(jié)風(fēng)口和建筑布局圖詳見圖1，客房的實(shí)景照片見圖2。

3 裝修設(shè)計(jì)修改前后的氣流組織模擬

3.1 客房改造前的氣流組織模擬

模擬時(shí)，首先建立房間模型[3]，如圖3所示，從圖4客房改造前流場(chǎng)矢量圖（出風(fēng)口截面），圖5客房改造前速度云圖[4]和圖6、圖7客房改造前溫度云圖可以看出，距離地面1m到2m都在回風(fēng)區(qū)，風(fēng)速為0.45m/s，溫度云圖較均勻，工作區(qū)域溫度為25℃，均達(dá)到設(shè)計(jì)值。

3.2 客房改造后的氣流組織模擬

客房改造后的流場(chǎng)矢量圖、速度云圖和溫度云圖見圖8至圖11。從圖9可以看出，改造后，距離地面1m到2m都在回風(fēng)區(qū)，風(fēng)速為0.75m/s。從圖10至圖11可以看出，工作區(qū)域溫度為23℃。與改造前相比，風(fēng)速提高，溫度下降，舒適感下降，浪費(fèi)能源。

4 客房改造前后氣流組織對(duì)比分析

客房采用風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)，為了配合酒店客房的裝潢與室內(nèi)設(shè)計(jì)，采用側(cè)送上回的送風(fēng)方式。風(fēng)機(jī)盤管吊裝在進(jìn)門過道上方的吊頂內(nèi)，回風(fēng)口裝在吊頂上，新風(fēng)管直接接入室內(nèi)。為了新風(fēng)更好地與送風(fēng)混合，新風(fēng)送風(fēng)口與風(fēng)機(jī)盤管的送風(fēng)口水平并列布置，使用同一個(gè)送風(fēng)格柵?？头块L(zhǎng)度A=5m，寬度B=3.8m，凈高H=3.0m。經(jīng)計(jì)算，房間高度符合側(cè)送風(fēng)條件。風(fēng)機(jī)盤管送風(fēng)和新風(fēng)的總送風(fēng)量Ls=1 048m3/h=0.291m3/s。依據(jù)《實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)》（第二版）中關(guān)于舒適性空調(diào)側(cè)送風(fēng)的計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算：根據(jù)旅店客房側(cè)送百葉風(fēng)口最大送風(fēng)速度的要求（2.5～3.8m/s），初步選擇一個(gè)尺寸為500mm×200mm的雙層可調(diào)百葉風(fēng)口，風(fēng)口風(fēng)速為2.8m/s。在送冷風(fēng)時(shí)，可以水平送出；送熱風(fēng)時(shí)，可以通過調(diào)節(jié)葉片角度，使其向下送至客房，按式（1）計(jì)算射流到達(dá)空調(diào)區(qū)時(shí)的最大速度：

[vx=mvskBkcFsx] （1）

經(jīng)計(jì)算，vx=0.20m/s，夏季平均風(fēng)速為0.24m/s，冬季平均風(fēng)速為0.16m/s，滿足室內(nèi)設(shè)計(jì)要求。

回風(fēng)口布置在客房進(jìn)門吊頂位置，回風(fēng)量為852m3/h，選擇尺寸為500mm×200mm的單層百葉回風(fēng)口，吸風(fēng)風(fēng)速為2.37m/s。當(dāng)回風(fēng)口位于房間上部時(shí)，要求最大吸風(fēng)風(fēng)速≤4.0m/s，滿足要求。房間內(nèi)溫度場(chǎng)和速度場(chǎng)分布都很合理，人體的舒適度也很高[5]。

溫度場(chǎng)和裝修修改后，風(fēng)盤風(fēng)量加大，風(fēng)口尺寸也相應(yīng)增大，風(fēng)口的風(fēng)速為1.9m/s，回風(fēng)口風(fēng)速為1.31m/s，風(fēng)口風(fēng)速均小于設(shè)計(jì)手冊(cè)要求的風(fēng)速，模擬的溫度場(chǎng)有明顯的不均勻性，速度場(chǎng)也能出房間最遠(yuǎn)端基本上沒有變化，只是在床部位有適宜的溫度和風(fēng)速，再加上空間比較封閉，負(fù)荷最大值對(duì)應(yīng)為人員最少的時(shí)刻，所以暫時(shí)沒有顧客投訴。

5 結(jié)語(yǔ)

從計(jì)算和模擬的兩個(gè)結(jié)果對(duì)比中可以看出，一味地遷就裝修美觀，擴(kuò)大風(fēng)口，增大制冷量，冷量因?yàn)轱L(fēng)速太小送不到房間最遠(yuǎn)端，這樣不僅不會(huì)節(jié)約造價(jià)，還會(huì)產(chǎn)生能源浪費(fèi)，同時(shí)也降低了空調(diào)的效果[6]。因此，我們也應(yīng)充分考慮旅館客房在使用時(shí)的特點(diǎn)，合理選擇風(fēng)盤規(guī)格，增加自控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)合理使用。

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