摘要: 建筑能耗在我国逐年递增的社会总能耗中占有相当大的份额，关乎节能减排工作的成败，其中，综合建筑空调能耗尤其不能忽视。随着社会经济的发展和生活水平的提高，形态各异的高大空间公共建筑雨后春笋般涌现出来，其不可复制的差异化造型及其内部的高... 展开 建筑能耗在我国逐年递增的社会总能耗中占有相当大的份额，关乎节能减排工作的成败，其中，综合建筑空调能耗尤其不能忽视。随着社会经济的发展和生活水平的提高，形态各异的高大空间公共建筑雨后春笋般涌现出来，其不可复制的差异化造型及其内部的高大空间为暖通空调系统及气流组织的合理设计提出了巨大挑战。而流体动力学计算机模拟技术（Computer Fluid Dynamics，CFD）省时省力，如果数值模型和方法合理可靠，可有效用于前期设计方案的比选及后期空调运行方案的优化，为合理设计及运行提供参考依据。 目前国内外学者对高大空间从理论分析、数值模拟及实验论证等方面的研究日渐丰富，对湍流模型、内热源的处理方法已趋于成熟，但可被暖通工程师借鉴、利用CFD模拟技术辅助进行复杂结构建筑工程设计的实例参考相对较少。此外，大多数值计算过程中，因围护结构边界条件基于稳态方法，忽略室外太阳辐射动态变化的影响，以致无法准确预测建筑在运行周期内气流组织的逐时变化及热舒适状况。 鉴于以上分析，针对兰州某儿童馆高大空间的夏季气流组织，本文利用CFD模拟技术辅助进行了夏季气流组织设计，包括首先通过兰州新区某活动中心喷口末端实测数据对CFD气流组织模拟数值模型和方法进行验证；其次，根据兰州地区气象参数、规范标准设计得出兰州某儿童馆夏季工况空调气流组织若干设计方案，通过CFD模拟技术辅助方案优选，最后继续利用CFD软件对拟选设计方案下儿童馆流固耦合传热模型运行各时间段逐时PMV-PPD指标进行非稳态模拟计算。通过本文研究，可得出以下结论： 1）本文利用CFD模拟技术对高大空间空调气流组织设计方案进行验证和优化的方法，如稳态模拟中透明围护结构太阳辐射边界条件的处理，以及稳态模拟确定方案，非稳态模拟验证逐时热舒适的方法，可为类似工程提供借鉴。 2）CFD非稳态模拟中流固耦合三维传热模型的构建，即围护结构以实际厚度建立固体域模型，可真实地描述室外温度通过围护结构固体域对室内流体域的传热过程。 3）CFD非稳态模拟中计算初场的确定及自定义UDF边界条件的模拟方法，可合理地揭示逐时变化的室外气象条件对室内气流组织如温度场、速度场的影响。 4）本文利用自定义UDM输出PMV-PPD云图的方法，实现了Fluent模拟结果的二次编译，有效减少后处理工作量的同时更全面直观地反映了流场热舒适状况。 5）依据非稳态模拟结果可知，除8:00am、18:00pm工况外，其他时间段90％的工作区域PMV-PPD指标满足要求，因此送风高度为4m的儿童馆气流组织设计方案二合理可行。 6）通过非稳态模拟，为儿童馆空调系统运行周期提出以下建议：8:00am时刻近90%的区域PMV值处于0.5~1之间，60%的区域PPD值大于10%，活动区人体感觉总体偏热，建议在开馆时刻1h或0.5h前开启空调，以消除初场余热；而18:00pm时刻PMV值在-1~-0.5的区域增加至11％，同时PPD值大于10%的区域上升至15％，人员感觉稍许偏冷，建议该工况空调低负荷运行，可适当提高送风温度。 收起