热源对复合式空调房间内气流组织的影响effectsoftheheatsourceonindoorairdistribut
摘 要摘 要“热从头生，寒从脚入”。传统的取暖方式很难满足人们对于脚部取暖的需求。然而地板辐射供暖却很好的改善了传统的取暖方式对于脚部取暖的不足，与置换通风结合使用时，具有洁净、节能、舒适等优点。本文根据地板辐射供暖与置换通风各自的原理，采用CFD方法，运用fluent软件建立长6.5米，宽4.5米，高3.5米普通家庭客厅的物理模型，研究地板辐射供暖作为内热源对置换通风房间气流组织的影响及室内热污染源对复合式空调房间的影响。通过对该房间内气流组织的数值模拟，得出不同热源强度及位置分布情况下的速度图和温度图。通过对比分析，得出内热源的存在会改变室内气流组织的分布，对室内温度及室内新风速度都会产生一定的影响。与无内热源的室内气流组织相比，热源强度增加，会增加室内气流组织的温度，更符合人体对室内热舒适性的要求；热源位置的改变会影响室内污染物及旧空气的排出的速度，对室内洁净起到一定的调节作用。关键词复合式空调系统；fluent；内热源；气流组织；数值模拟
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究背景与意义 1
1.2国内外发展的现状 1
1.3主要工作内容 2
1.4本章小结 3
第二章 研究内容及方法 4
2.1复合式空调系统的介绍 4
2.2热源对复合式空调系统的影响 5
2.3室内气流分布特性评价指标 5
2.4 CFD简介 5
2.4.1 CFD的特点 6
2.4.2 CFD技术的应用 6
2.4.3 Fluent简介 7
2.5本章小结 7
第三章 模型建立及后处理 9
3.1物理模型的建立 9
3.1.1房间的几何模型及其简化 9
3.1.2热源的处理 9
3.1.3网格的划分 10
3.1.4模型的假设 10
3.2数学模型 10
3.2.1湍流数值模拟的相关理论 10
3.2.2 Boussinesq密度假定 10
3.2.3控制方程 11
3.3边界条件的设定 11
3.4 flu *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
ent参数设置 12
3.5本章小结 12
第四章 室内热源模拟工况结果及分析 13
4.1置换通风系统的模拟 13
4.1.1单侧送风系统 13
4.1.2双侧送风系统 16
4.1.3双侧送风及双侧回风系统 19
4.2地板辐射供暖系统的研究 23
4.3结果分析 26
4.4本章小结 26
第五章 室内热污染源模拟工况结果及分析 27
5.1室内热污染源位置变化时对室内气流组织的影响 27
5.1.1人坐在沙发上 27
5.1.2 人坐在房间中央 31
5.2室内热污染源强度变化对室内气流组织的影响 34
5.2.1电视机及灯不开，无人 35
5.2.2电视机及灯不开，有人 38
5.2.3电视机及灯开，有人 41
5.3 结果分析 42
5.4本章小结 42
总 结 43
致 谢 45
参考文献 46
第一章 绪论
1.1课题研究背景与意义
随着经济水平的提高，家家户户都会采用暖通空调来取暖，但对于传统的取暖方式，房间顶部温度可高达30℃，而房间下部温度却仅有15℃甚至更低。人在房间内坐的久了，就会感觉脚冷腿凉，增大送风温度时，可增加下部温度，但会导致头部气流温度过高，这对身体健康是非常不利的。古人说：暖人先暖脚。只有脚暖和了，全身才会暖和。近几年来，高效、节能、环保的地板辐射供暖设备走进人们的视野。但其也具有它的缺点，室内空气不流通，室内空气洁净度会变差。于是，人们将地板辐射供暖与置换通风相结合，形成一种新的取暖方式，复合式空调系统。北方的取暖方式已相当完善，南方由于气候的原因，许多地方还未采用此种供暖方式，但南方冬季偏湿冷，在无空调的情况下，人体还是会感到寒冷。所以本文以苏州为例，研究苏州某小区某户客厅内的复合式空调房间的室内气流组织，取室外温度为0℃。
一般情况下，人们对室内空气品质的要求为室内温湿度、风速和污染物分布合理，而良好的气流组织是反映其合理分布的基础。从源头来讲，室内气流组织的合理分布以及优良的通风效果的实现，需要送风的动量流与室内热对流的结合作用。通过这种方式来实现室内动量和热量的相互交换，以达到室内气流组织的冷却及除湿，同时将室内污染物带出室外。也就是说，不仅仅是送排风的方式对室内气流组织的混合作用会产生一定的影响，室内热扩散条件对室内气流组织的混合作用也有举足轻重的作用。如果室内热源的分布不合理，热羽流会无法发挥它应有的作用[1]。综上所述，本论文分析地板辐射供暖对室内气流组织的影响以及室内热污染源的强度及位置变化时，对室内气流组织的影响。
1.2国内外发展的现状
用地板辐射来进行采暖的技术并不是近代才发展起来的。几千年前的土耳其王宫就已经有了地板辐射采暖的应用。另外，公元前八十年的古罗马浴室也采用了“火地”，其原理与我国东北家家户户沿用至今的火炕相同，它们都是地板辐射采暖的一种相似类型[2]。
从上个世纪初开始，人们才对地板辐射采暖系统进行深入研究，最初的研究人员以美国的建筑学者莱特先生为代表，慢慢的吸引了更研究人员的视线。他们在莱特的研究成果基础上做了更多的实用性验证[3]。初期的地板采暖使用的是价格高而且容易腐蚀的金属管道制作加热盘管，一般家庭不能承担如此高额的费用，所以地板采暖一开始的使用率并不高[4]。上世纪六十年代，耐受性强的新材料被研究出来，地板采暖开始走进一般的家庭。接着，塑料的应用又为这个行业注入了新的活力。
国内从事地板辐射供暖系统方面的实验人员不多。在研究辐射供暖与置换通风相结合的的系统上也比较少。该种方式的优点是汽水凝结的现象得以解决、空气质量也提高不少。南京师范大学的王子介教授对该领域作出很大的贡献，不仅建立了相关的实验室，而且创作了该领域的专著，让人们从各个方面了解它。目前许多厂家对王子介教授的研究产生兴趣，并已在市场上推行。但是在国内，很少有大型建筑能够使用置换通风与复合式空调系统相结合的新型空调系统[5]。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究背景与意义 1
1.2国内外发展的现状 1
1.3主要工作内容 2
1.4本章小结 3
第二章 研究内容及方法 4
2.1复合式空调系统的介绍 4
2.2热源对复合式空调系统的影响 5
2.3室内气流分布特性评价指标 5
2.4 CFD简介 5
2.4.1 CFD的特点 6
2.4.2 CFD技术的应用 6
2.4.3 Fluent简介 7
2.5本章小结 7
第三章 模型建立及后处理 9
3.1物理模型的建立 9
3.1.1房间的几何模型及其简化 9
3.1.2热源的处理 9
3.1.3网格的划分 10
3.1.4模型的假设 10
3.2数学模型 10
3.2.1湍流数值模拟的相关理论 10
3.2.2 Boussinesq密度假定 10
3.2.3控制方程 11
3.3边界条件的设定 11
3.4 flu *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
ent参数设置 12
3.5本章小结 12
第四章 室内热源模拟工况结果及分析 13
4.1置换通风系统的模拟 13
4.1.1单侧送风系统 13
4.1.2双侧送风系统 16
4.1.3双侧送风及双侧回风系统 19
4.2地板辐射供暖系统的研究 23
4.3结果分析 26
4.4本章小结 26
第五章 室内热污染源模拟工况结果及分析 27
5.1室内热污染源位置变化时对室内气流组织的影响 27
5.1.1人坐在沙发上 27
5.1.2 人坐在房间中央 31
5.2室内热污染源强度变化对室内气流组织的影响 34
5.2.1电视机及灯不开，无人 35
5.2.2电视机及灯不开，有人 38
5.2.3电视机及灯开，有人 41
5.3 结果分析 42
5.4本章小结 42
总 结 43
致 谢 45
参考文献 46
第一章 绪论
1.1课题研究背景与意义
随着经济水平的提高，家家户户都会采用暖通空调来取暖，但对于传统的取暖方式，房间顶部温度可高达30℃，而房间下部温度却仅有15℃甚至更低。人在房间内坐的久了，就会感觉脚冷腿凉，增大送风温度时，可增加下部温度，但会导致头部气流温度过高，这对身体健康是非常不利的。古人说：暖人先暖脚。只有脚暖和了，全身才会暖和。近几年来，高效、节能、环保的地板辐射供暖设备走进人们的视野。但其也具有它的缺点，室内空气不流通，室内空气洁净度会变差。于是，人们将地板辐射供暖与置换通风相结合，形成一种新的取暖方式，复合式空调系统。北方的取暖方式已相当完善，南方由于气候的原因，许多地方还未采用此种供暖方式，但南方冬季偏湿冷，在无空调的情况下，人体还是会感到寒冷。所以本文以苏州为例，研究苏州某小区某户客厅内的复合式空调房间的室内气流组织，取室外温度为0℃。
一般情况下，人们对室内空气品质的要求为室内温湿度、风速和污染物分布合理，而良好的气流组织是反映其合理分布的基础。从源头来讲，室内气流组织的合理分布以及优良的通风效果的实现，需要送风的动量流与室内热对流的结合作用。通过这种方式来实现室内动量和热量的相互交换，以达到室内气流组织的冷却及除湿，同时将室内污染物带出室外。也就是说，不仅仅是送排风的方式对室内气流组织的混合作用会产生一定的影响，室内热扩散条件对室内气流组织的混合作用也有举足轻重的作用。如果室内热源的分布不合理，热羽流会无法发挥它应有的作用[1]。综上所述，本论文分析地板辐射供暖对室内气流组织的影响以及室内热污染源的强度及位置变化时，对室内气流组织的影响。
1.2国内外发展的现状
用地板辐射来进行采暖的技术并不是近代才发展起来的。几千年前的土耳其王宫就已经有了地板辐射采暖的应用。另外，公元前八十年的古罗马浴室也采用了“火地”，其原理与我国东北家家户户沿用至今的火炕相同，它们都是地板辐射采暖的一种相似类型[2]。
从上个世纪初开始，人们才对地板辐射采暖系统进行深入研究，最初的研究人员以美国的建筑学者莱特先生为代表，慢慢的吸引了更研究人员的视线。他们在莱特的研究成果基础上做了更多的实用性验证[3]。初期的地板采暖使用的是价格高而且容易腐蚀的金属管道制作加热盘管，一般家庭不能承担如此高额的费用，所以地板采暖一开始的使用率并不高[4]。上世纪六十年代，耐受性强的新材料被研究出来，地板采暖开始走进一般的家庭。接着，塑料的应用又为这个行业注入了新的活力。
国内从事地板辐射供暖系统方面的实验人员不多。在研究辐射供暖与置换通风相结合的的系统上也比较少。该种方式的优点是汽水凝结的现象得以解决、空气质量也提高不少。南京师范大学的王子介教授对该领域作出很大的贡献，不仅建立了相关的实验室，而且创作了该领域的专著，让人们从各个方面了解它。目前许多厂家对王子介教授的研究产生兴趣，并已在市场上推行。但是在国内，很少有大型建筑能够使用置换通风与复合式空调系统相结合的新型空调系统[5]。
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