基于CFD技術的酒店客房氣流組織模擬及優化分析

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技術進行速度場及溫度場的模擬，對比分析裝修設計改造前后的空調效果變化，提出不能因遷就裝修美觀而加大風機盤管規格，應合理選擇，避免設備在低負荷下運行，造成能源浪費。

關鍵詞：CFD技術；速度場；溫度場；空調效果

中圖分類號：TU831.2 文獻標識碼：A 文章編號：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是一種比較先進的數值模擬技術，這種技術在分析過程中主要采用流體力學理論[1]。在對系統中的流體狀態進行分析的過程中，該技術主要借助計算機強大的計算功能來分析一些特定的數學方程，這些方程主要由流體運動過程中的相關特性參數組成。

CFD在暖通行業中的作用主要有幾下幾方面：第一，對空調系統服務的所有房間，CFD都能實現對這些密閉空間內氣流的優化[2]；第二，這種方法可以較好地用于建筑外環境參數分析；第三，CFD能實現對空調房間空氣質量及熱環境兩方面的仿真；第四，CFD的使用還有助于實現相應空調設備性能的優化分析。

本文主要以某酒店客房為例，利用CFD技術對該客房裝修改造前后空調系統的氣流組織情況進行模擬及對比分析。

1 項目概況

該項目位于江蘇省徐州市，是一棟九層的商務酒店，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，作為設備用房使用。空調系統設計方案見表1。

2 典型客房裝修階段對原空調設計方案的修改

酒店客房為套間，空調系統采用新風加風機盤管形式，典型房間選取九層最西面的房間。后期專業酒店裝修設計將客房在同樣的空調負荷前提下，將原設計中風機盤管風量由600m3/h增大改為1 000m3/h。此處通過氣流組織模擬，分析有無必要增大風機盤管，也可以對比增大后使用效果進行分析。

客房空調末端的修改只是末端設備修改，不涉及建筑布局修改，具體參數詳見表2。增大風機盤管后，對應調節風口和建筑布局圖詳見圖1，客房的實景照片見圖2。

3 裝修設計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，首先建立房間模型[3]，如圖3所示，從圖4客房改造前流場矢量圖（出風口截面），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都在回風區，風速為0.45m/s，溫度云圖較均勻，工作區域溫度為25℃，均達到設計值。

3.2 客房改造后的氣流組織模擬

客房改造后的流場矢量圖、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都在回風區，風速為0.75m/s。從圖10至圖11可以看出，工作區域溫度為23℃。與改造前相比，風速提高，溫度下降，舒適感下降，浪費能源。

4 客房改造前后氣流組織對比分析

客房采用風機盤管加新風系統，為了配合酒店客房的裝潢與室內設計，采用側送上回的送風方式。風機盤管吊裝在進門過道上方的吊頂內，回風口裝在吊頂上，新風管直接接入室內。為了新風更好地與送風混合，新風送風口與風機盤管的送風口水平并列布置，使用同一個送風格柵。客房長度A=5m，寬度B=3.8m，凈高H=3.0m。經計算，房間高度符合側送風條件。風機盤管送風和新風的總送風量Ls=1 048m3/h=0.291m3/s。依據《實用供熱空調設計手冊》（第二版）中關于舒適性空調側送風的計算方法進行計算：根據旅店客房側送百葉風口最大送風速度的要求（2.5～3.8m/s），初步選擇一個尺寸為500mm×200mm的雙層可調百葉風口，風口風速為2.8m/s。在送冷風時，可以水平送出；送熱風時，可以通過調節葉片角度，使其向下送至客房，按式（1）計算射流到達空調區時的最大速度：

[vx=mvskBkcFsx] （1）

經計算，vx=0.20m/s，夏季平均風速為0.24m/s，冬季平均風速為0.16m/s，滿足室內設計要求。

回風口布置在客房進門吊頂位置，回風量為852m3/h，選擇尺寸為500mm×200mm的單層百葉回風口，吸風風速為2.37m/s。當回風口位于房間上部時，要求最大吸風風速≤4.0m/s，滿足要求。房間內溫度場和速度場分布都很合理，人體的舒適度也很高[5]。

溫度場和裝修修改后，風盤風量加大，風口尺寸也相應增大，風口的風速為1.9m/s，回風口風速為1.31m/s，風口風速均小于設計手冊要求的風速，模擬的溫度場有明顯的不均勻性，速度場也能出房間最遠端基本上沒有變化，只是在床部位有適宜的溫度和風速，再加上空間比較封閉，負荷最大值對應為人員最少的時刻，所以暫時沒有顧客投訴。

5 結語

從計算和模擬的兩個結果對比中可以看出，一味地遷就裝修美觀，擴大風口，增大制冷量，冷量因為風速太小送不到房間最遠端，這樣不僅不會節約造價，還會產生能源浪費，同時也降低了空調的效果[6]。因此，我們也應充分考慮旅館客房在使用時的特點，合理選擇風盤規格，增加自控系統，實現合理使用。

參考文獻：

[1]胡宗，楊文杰，朱柏山.某會展中心報告廳空調氣流組織的CFD模擬分析[J].重慶建筑，2012（11）：58-60.

[2]陳付蓮，沈毅.CFD在空調室內氣流組織設計中的應用[J].制冷與空調（四川），2004（4）：26-28.

[3]辛志宇.基于CFD模擬方法的不規則建筑空調系統負荷校核及室內氣流組織優化設計[J].節能，2018（5）：28-31.

[4]宣湟，丁劍紅，曹毅然.大空間建筑氣流組織模擬及優化分析[J].住宅科技，2017（2）：39-42.

[5]于騰，胡曉微，胡濤濤.賓館中庭分層空調形式的CFD模擬[J].低溫與超導，2016（3）：80-83.

[6]金莎，沈愜，孫大明，等.基于CFD方法的孔板送風氣流組織優化研究[J].低溫工程，2015（1）：23-28.