CN115164352B - 一种大空间空调全过程调试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大空间空调全过程调试方法，在空调调试阶段采用计算流体动力学对大空间场所进行建模，并对大空间内气流组织情况进行模拟分析，解决室内的通风死角以及温度不均的问题；空调冷源采用模块化装配式+制冷机房的方法进行施工，充分保证施工质量的同时节约了能源损耗；在空调风口的选型及位置布置上，根据气流组织模拟结果匹配出最佳的空调风口形式，以及布置位置。通过上述多种手段为大空间内的空调提供了一种调试方法，提高了大空间内空调的效果和舒适性。
Description
技术领域
本发明公开了一种大空间空调全过程调试方法。
背景技术
高大空间具有层高较高，室内体积大，形状不规则、负荷特性特殊、垂直温度梯度明显等特点，这些特点导致建筑气流控制问题较难解决。
高大空间建筑的气流组织设计一直是空调***设计的重点，也是难点，传统的空调设计方法在高大空间的设计中存在一定的局限性，并且不同高大空间设计存在很大差异，气流组织效果很难通过实验的方式进行对比验证。
现代建筑气流组织对空调室内的空气环境、空气品质有着重要的影响，直接关系着室内的温度、区域流速及空调能耗，是空气调节的一个重要环节。有效地通风和合理的气流组织对于改善室内空气品质，保证实现健康建筑、健康舒适性空调有着重要的意义。
发明内容
针对上述技术问题，本发明在空调调试阶段采用计算流体动力学对大空间场所进行建模，并对大空间内气流组织情况进行模拟分析，解决室内的通风死角以及温度不均的问题；空调冷源采用模块化装配式+制冷机房的方法进行施工，充分保证施工质量的同时节约了能源损耗；在空调风口的选型及位置布置上，根据气流组织模拟结果匹配出最佳的空调风口形式，以及布置位置；通过以上多种施工手段为大空间内的空调提供了一种调试方法，提高了大空间内空调的效果和舒适性。
为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术手段：
一种大空间空调全过程调试方法，包括以下步骤：
S1、气流组织模拟：
对大空间内气流组织情况进行建模，找出气流组织存在的缺陷，根据上述缺陷对施工图纸的设计方案进行修改，修改包括改变设备的参数和风口形式、数量、风量、布置形式以及送风参数，以提升气流组织和热湿环境，确定最优的空调效果的深化方案；
S2、设备参数的匹配：
根据步骤S1得到所述深化方案进行设备的参数匹配，并通过各设备的动态负荷计算，制定设备搭配方案和设备选型；
S3、制冷机房设计及施工；
S4、空调风口选型及布置：
根据步骤S1气流组织模拟的结果，确定空调风口的实际风量、风速以及风口的温度，在布置空调风口位置时通过搭建风口位置的fluent模型，通过所述空调风口的实际风量、风速以及风口的温度在风口位置的fluent模型内进行风口位置调整，以实现最佳气流效果，根据风口位置的fluent模型内空调风口的布置位置反馈至施工现场进行空调风口安装；
S5、环境检测及实体调试：
在空调机组、风管内、风口处以及在水系的制冷机组、锅炉、循环泵、空调水管上以及阀门处进行实时监测，记录相应的数据，并在大空间内进行环境数据的监测，根据监测结果进行设备的运行参数以及阀门开度、风口的方向、水力平衡的调整，直至实现最佳气流效果。
步骤S2中，所述设备包括：制冷机组、循环水泵、板式换热器、燃气锅炉、冷却塔以及空调机组；
所述设备参数包括：制冷机组的制冷量、功率、体积重量；
燃气锅炉的发热量、功率；
循环水泵的功率、扬程、效率、转速；
冷却塔的容量、风量、功率；
空调机组的风量、体积、功率、风速；
根据大空间内所需的制冷、制热量以及设备的动态复核计算，将所需的每个设备进行参数的选择，然后再将选好的设备组合在一起进行整个***运行模拟，通过模拟结果进行个别设备参数的微调进而确定出最佳的设备参数的方案。
步骤S4中，送风口选择为防结露型，送风口选择为可通过反馈信号进行自动调节型。
步骤S3具体包括：
S31、制冷机房设计：
根据步骤S1得到的所述深化方案进行建筑动态复核计算，确定制冷机房的制冷量；
根据建筑物内所需的制热、制冷量初步估算所有设备的参数，然后建立出整个***的模型模拟运行工况，检查模拟结果是否达到目标效果，如未达到则根据效果做出相应设备的参数调整，直至达到预期空调效果为止，最终所选的设备参数即为所匹配的最佳设备参数；
建立制冷机房的BIM模型，在机房的BIM模型内进行设备位置的确定；
S32、通过水力计算将制冷机房中管路的水阻降低至最小；
S33、装配式施工：
根据步骤S31中制冷机房的BIM模型以及管道的走向，将制冷机房内的设备拆分成若干个设备模块组，将制冷机房内的管道拆分成若干个管道模块组，生成包含设备信息的设备模块组二维码、和包含管道信息的管道模块组二维码；各模块组在工厂内进行工厂化预制，预制完成后进行预拼装，然后将设备模块组和管道模块组整体运输至施工现场进行组装施工。
步骤S33中所述设备信息包括：所用设备的数量、各设备的参数、使用阀门的数量、所使用的阀门的参数、使用的框架的型钢参数、模组编号以及使用部位；
所述管道信息包括：管道的材质、管道的壁厚、管道长度、管道的编号、安装位置。
步骤S31制冷机房设计中，管道与设备之间连接采用平进平出的方式，管道之间的连接管件采用30°、45°、60°以及顺水三通弯头。
步骤S32具体是：
采用管网流体模拟软件，建立制冷机房内的水***模型，选取水最难到达且水压损失最大位置的水路环路，对该环路进行水力平衡模拟调试，对管网设计工况下的阻力进行分析计算，将管路的水阻降低至最小。
步骤S4中，所述最佳气流效果满足以下两个条件：
条件一：预计平均热感觉指数PMV为1级，其中，-0.5≤PMV≤0.5；
条件二：预计不满意者的百分数PPD为1级，其中，PPD≤10%。
步骤S5中所述环境数据包括：典型工况下室内温度、风速、新风量、室内空气分布特性指标以及噪声。
有益效果：
第一.本发明在空调调试阶段采用CFD（计算流体动力学）对大空间场所进行建模，并对大空间内气流组织情况进行模拟分析，根据模拟结果找出风速场内的通风死角及温度不均的区域，通过调整空调的设备参数和出风口的气流射出方向、射出速度，以及调整回风口的位置等方式来解决室内的通风死角以及温度不均的问题。
第二. 空调冷源采用模块化装配式+高效机房的方法进行施工，充分保证施工质量的同时节约了能源损耗。
第三. 在空调风口的选型及位置布置上，根据气流组织模拟结果匹配出最佳的空调风口形式，以及布置位置。
第四. 实体调试阶段，在空调机组、风管内、空调风口处以及在水系的制冷机组、锅炉、循环泵、空调水管上、阀门处进行实时监测，记录相应的数据，并在大空间内进行环境数据的监测，根据监测结果进行设备及风口的调整，直至实现最佳气流效果。
附图说明
图1为fluent软件中模拟的PMV分布云图；
图2为fluent软件中模拟的PPD分布云图；
图3为fluent软件中模拟的1米、1.5米平面的风速图；
图4为fluent软件中模拟的1米、1.5米平面的温度场分布图；
图5为冬季工况回风口附近典型风口流线图；
图6为夏季工况回风口附近典型风口流线图；
图7为风口位置布置图；
图8为机房模块组示意图；
图9为软件中水力模拟计算模型。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明一种大空间空调全过程调试方法的技术方案做进一步详细说明。
第一步：气流组织模拟：利用fluent软件对大空间内气流组织情况进行建模，分析主要人员活动区是否存在通风死角区域、主要人员活动区是否存在局地风速过大问题、室内气流组织是否合理、室内热环境是否达到设计要求、回风口回风温度是否可以指导空调自控***温度采集需求，以及分别对大空间内1米平面、1.5米平面进行风速场分布、温度场分布、PMV分布、PPD分布进行模拟分析。
第二步：设备参数匹配：根据气流组织模拟结果进行设计设备如制冷机组、水泵、板换、附属设备、冷却塔、空调机组等设备的参数匹配，设备参数包括：制冷机组的制冷量、功率、体积重量等；锅炉的发热量、功率等；水泵：功率、扬程、效率、转速等；冷却塔：容量、风量、功率等；空调机组：风量、体积、功率、风速等；并通过各设备的动态负荷计算，制定设备搭配方案，通过各方案的经济性分析，选定最佳参数的设备选型。
第三步：制冷机房设计：根据设计文件进行建筑动态复核计算，确定制冷机房的负荷，根据建筑物所在地的季节气候以及能耗时间分布特定对制冷机房采用的冷水机组、冷却塔、水泵进行参数匹配，搭配出制冷机房的最佳设备方案。根据机房的建筑特点，对机房内的设备排布及管道走向进行BIM建模，确保在保证机房使用功能的情况下，最大限度的留有足够的检修空间。
管道与设备之间连接采用“平进平出”的方式，管道之间使用的管件采用30°、45°、60°弯头采用顺水三通。
第四步：水力计算：根据水管路布置以及设备流量和阻力特性，采用管网流体模拟软件，建立机房内的水***模型，选取最不利的水路环路，对该环路进行水力平衡模拟调试，对管网设计工况下的阻力进行分析计算，在深化设计阶段将管路的水阻降低至最小。
第五步：装配式施工：根据机房的BIM模型以及管道的走向，将机房内的设备及管道拆分成若干个模块组，各模块生成二维码，二维码包含设备管道的相关信息，便于施工。各模块组在工厂内进行工厂化预制，预制完成后进行预拼装然后将模块整体运输至施工现场进行组装施工。
第六步：在气流组织模拟的基础上进行空调风口的选型，对于大空间而言一般选择球喷或旋流风口，大空间内的送风口选择为防结露型，为了便于调节送风口的风量及风速，送风口选为可通过反馈信号进行自动调节型。
根据环境模拟仿真结果，实时的进行模型内空调风口位置、空调风口出风方向、风速、出风温度、出风湿度进行调整，然后再次进行模拟仿真，如此循环直至模拟出最佳空调效果，根据最佳效果确定设备及空调风口的各项参数并进行选型安装。
第七步：实体调试阶段，在空调机组、风管内、空调风口处以及在水系的制冷机组、锅炉、循环泵、空调水管上、阀门等处进行实时监测，记录相应的数据，并在大空间内利用相应的仪器仪表进行相关环境数据的监测，根据监测结果进行设备及空调风口的调整。并在大空间内的1米平面以及1.5米平面的空间平面设置相应的传感器进行室内环境检测，根据检测结果进行设备的运行参数以及阀门开度、风口的方向、以及水力平衡的调整，直至实现最佳气流效果。所述最佳气流效果满足以下两个条件：
条件一：预计平均热感觉指数PMV为1级，其中，-0.5≤PMV≤0.5；
条件二：预计不满意者的百分数PPD为1级，其中，PPD≤10%。
其中，1米平面代表坐姿状态下所处的空间平面，1.5米平面代表站姿状态人体的平均高度平面。分别测试两个空间平面。
Claims (6)
1.一种大空间空调全过程调试方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、气流组织模拟：
对大空间内气流组织情况进行建模，找出气流组织存在的缺陷，根据上述缺陷对施工图纸的设计方案进行修改，修改包括改变设备的参数和风口形式、数量、风量、布置形式以及送风参数，以提升气流组织和热湿环境，确定最优的空调效果的深化方案；
S2、设备参数的匹配：
根据步骤S1得到所述深化方案进行设备的参数匹配，并通过各设备的动态负荷计算，制定设备搭配方案和设备选型；
S3、制冷机房设计及施工；
S4、空调风口选型及布置：
根据步骤S1气流组织模拟的结果，确定空调风口的实际风量、风速以及风口的温度，在布置空调风口位置时通过搭建风口位置的fluent模型，通过所述空调风口的实际风量、风速以及风口的温度在风口位置的fluent模型内进行风口位置调整，以实现最佳气流效果，根据风口位置的fluent模型内空调风口的布置位置反馈至施工现场进行空调风口安装；
S5、环境检测及实体调试：
在空调机组、风管内、风口处以及在水系的制冷机组、锅炉、循环泵、空调水管上以及阀门处进行实时监测，记录相应的数据，并在大空间内进行环境数据的监测，根据监测结果进行设备的运行参数以及阀门开度、风口的方向、水力平衡的调整，直至实现最佳气流效果；
步骤S2中，所述设备包括：制冷机组、循环水泵、板式换热器、燃气锅炉、冷却塔以及空调机组；
所述设备参数包括：制冷机组的制冷量、功率、体积重量；
燃气锅炉的发热量、功率；
循环水泵的功率、扬程、效率、转速；
冷却塔的容量、风量、功率；
空调机组的风量、体积、功率、风速；
根据大空间内所需的制冷、制热量以及设备的动态负荷计算，将所需的每个设备进行参数的选择，然后再将选好的设备组合在一起进行整个***运行模拟，通过模拟结果进行个别设备参数的微调进而确定出最佳的设备参数的方案；
步骤S3具体包括：S31、制冷机房设计：
根据步骤S1得到的所述深化方案进行建筑动态负荷计算，确定制冷机房的制冷量；
根据建筑物内所需的制热、制冷量初步估算所有设备的参数，然后建立出整个***的模型模拟运行工况，检查模拟结果是否达到目标效果，如未达到则根据效果做出相应设备的参数调整，直至达到预期空调效果为止，最终所选的设备参数即为所匹配的最佳设备参数；
建立制冷机房的BIM模型，在机房的BIM模型内进行设备位置的确定；
S32、通过水力计算将制冷机房中管路的水阻降低至最小；
S33、装配式施工：
根据步骤S31中制冷机房的BIM模型以及管道的走向，将制冷机房内的设备拆分成若干个设备模块组，将制冷机房内的管道拆分成若干个管道模块组，生成包含设备信息的设备模块组二维码、和包含管道信息的管道模块组二维码；各模块组在工厂内进行工厂化预制，预制完成后进行预拼装，然后将设备模块组和管道模块组整体运输至施工现场进行组装施工；
步骤S4中，所述最佳气流效果满足以下两个条件：
条件一：预计平均热感觉指数PMV为1级，其中，-0.5≤PMV≤0.5；
条件二：预计不满意者的百分数PPD为1级，其中，PPD≤10%。
2.根据权利要求1所述的大空间空调全过程调试方法，其特征在于，步骤S4中，送风口选择为防结露型，送风口选择为可通过反馈信号进行自动调节型。
3.根据权利要求1所述的大空间空调全过程调试方法，其特征在于，步骤S33中所述设备信息包括：所用设备的数量、各设备的参数、使用阀门的数量、所使用的阀门的参数、使用的框架的型钢参数、模组编号以及使用部位；
所述管道信息包括：管道的材质、管道的壁厚、管道长度、管道的编号、安装位置。
4.根据权利要求1所述的大空间空调全过程调试方法，其特征在于，步骤S31制冷机房设计中，管道与设备之间连接采用平进平出的方式，管道之间的连接管件采用30°、45°、60°以及顺水三通弯头。
5.根据权利要求1所述的大空间空调全过程调试方法，其特征在于，步骤S32具体是：
采用管网流体模拟软件，建立制冷机房内的水***模型，选取水最难到达且水压损失最大位置的水路环路，对该环路进行水力平衡模拟调试，对管网设计工况下的阻力进行分析计算，将管路的水阻降低至最小。
6.根据权利要求1所述的大空间空调全过程调试方法，其特征在于，步骤S5中所述环境数据包括：典型工况下室内温度、风速、新风量、室内空气分布特性指标以及噪声。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN102930145A (zh) * | 2012-10-18 | 2013-02-13 | 中建三局第二建设工程有限责任公司 | 基于cfd信息技术的中庭室内热环境分析方法 |
| CN203771644U (zh) * | 2014-03-17 | 2014-08-13 | 江苏省城市规划设计研究院 | 一种空调室内机出风口防结露装置 |
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-
2022
- 2022-05-30 CN CN202210598066.XA patent/CN115164352B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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