1、毕业论文 - 本科 毕业论文 (设计 ) 题 目： 成都某图书馆 空调系统优化及网络控制室气流组织分析 学 院： 学生姓名： 专 业： 建筑环境与设备工程 班 级： 指导教师： 起 止 日期： 毕业论文 - 目录 摘 要 . ii 1. 工程概况与设计内容 .3 1 .1 建筑概况 .1 1.2 工程建设基础资料 .1 2. DeST 软件对建筑物的模拟 .5 2. 1 建筑模拟的意义 .5 2.2 建筑模拟技术的发展 .6 2.3 DeST 的主要特点 .7 2.4 DeST 软件的操作过程 .8 2.4.1 DeST 负荷分析 .8 2.5 经济性分析 .16 3. 数值模拟的过程 .20
2、 3.1 数值法的介绍 .20 3.2 FLUENT 软件的简介 .22 3.3 FLUENT 软件对网络控制室气流组织 CFD 模拟 .23 3.4 结算过程和后处理 .28 3.5 数值模拟结果及分析 .32 4. 小 结 .44 参考文献 .45 致谢 .46 毕业论文 - 成都某图书馆 空调系统优化及网络控制室气流组织分析 摘 要 本 设计为成都某图书馆中央空调系统设计，在满足室内人员舒适性要求，提高空调系统运行经济性的同时，由于我国已经把资源节约列入基本国策，建筑节能也日益 得到前所未有的关注，提高能源利用率，降低空调系统能耗迫在眉睫。因此本设计从建筑能耗数据库的建立以及典型负荷房间
3、 CFD 模拟等方面着重分析研究，作为空调系统设计的指导思想，从而提高空调系统的能源利用率，促使中央空调系统节能运行。 设计中运用 DEST软件模拟建筑受室内与室外各因素对建筑能耗的影响从而计算出建筑的全年逐时冷负荷，根据负荷的全年特性合理布置空调系统，提高设计质量，保证设计可靠性和降低系统能源消耗。通过使用 fluent 软件对三层网络控制室进行 CFD 模拟，为恒温恒湿系统选择合理的送风量以及送风方 式，实现空调节能。 本设计以降低空调能耗，提高能源利用率为宗旨，将理论研究和实际工程设计相结合，利用专业软件完善中央空调系统的设计，实现空调系统的舒适性、经济性、高效性和节能性，为建筑注入灵魂
4、，设计生命建筑！ 关键词 ： 中央空调系统； 建筑节能； CFD 模拟；恒温恒湿系统 毕业论文 - Air conditioning system optimization of a library and air distribution analysis of network control room 【 Abstract】 This design is that a central air conditioning system design about the library in chengdu , and with meeting the indoor personnel comf
5、ort requirements, increasing air conditioning system running economy , our country has taken saving resources on basic state policy, energy conservation of the building also increasingly be unprecedented attention.So improving energy efficiency and reducing the energy consumption of the air conditio
6、ning system is imminent.So this design emphasises on air conditioning energy saving technology use, building energy consumption of the database construction and typical load room on the CFD, etc, as the guiding ideology of the air conditioning system design, so as to improving the energy efficiency
7、of the air conditioning system, and prompting energy saving operation of the central air conditioning system. In the design,using the software of DeST to simulating the influence of building energy consumption by indoor and outdoor of each factor.According to the characteristics of the year load, we
8、 should reasonably decorate air conditioning system,improve the quality of the design, to ensuring the reliability of the design and reducing energy consumption of system.By using fluent software to three network control room of CFD simulation, to make the rational choice of airflow rate and the mod
9、e of air supply for the constant temperature and humidity system, to realize energy-saving air conditioning. This design makes reducing energy consumption of the air conditioning, improving energy efficiency for the purpose, combines theoretical research and practical engineering design, and uses pr
10、ofessional software to perfect the central air conditioning system design, realization of the air conditioning system comfort, economy, efficiency and energy saving sex, for building into the soul, building design life! Key Words Central air conditioning ; building energy conservation ; CFD simulati
11、on ;Constant temperature and humidity system 毕业论文 - 1. 工程概况与设计内容 1.1 建筑概况 本次设计为成都某学校图书馆暖通空调系统 设计。该图书馆 占地面积 1250 平方米。建筑面积 5000 平方米。一层为中庭（中庭高 18m），期刊室，教师阅览室，书库，电教，打字装订室，收发传达室等。二层为期刊室，过刊室，档案室，会议室，教师论文陈列室，采编室，学术厅休息室，学术报告厅等。三层为语音室，信息资料室，网络控制室，学生阅览室和机房等网络设施。四层为电子阅览室，学生阅览室和实验室。 一至四层层高均为 4.5 米，地上总高度为 22.1 米
12、。 空调总的冷负荷为 649kW，冷负荷指标为 129.8W/m2。本空调属于舒适性空调，主要为满足全年工作和生活对空气质量舒 适度的要求。本设计中采用集中式空调系统与半集中系统相结合的空调方式。建筑物需要的冷、热负荷按需分配，在新风比较大的空调系统中使用全热交换器，在报告厅等在使用时人数密集的场所采用全空气系统，过渡季节全新风运行真正意义上实现建筑节能。本次设计中对设备和灯光冷负荷的计算按最大值考虑。设计中，房间的洁净度，噪声要求、防火要求、防振要求及经济指标均按规范要求设计，因本次设计竞赛不要求设计消防排烟系统，故不进行防排烟系统的设计。 空调技术的发展，不仅要在能源利用、能量的节约和回收
13、、能量转换和传递设备性能的改进，系统的技 术经济分析和优化以及计算机控制等方面继续研究和开发，而且要进一步创造适宜于人类工作和生活的内部环境。 图 1-1 图书馆 1.2 工程建设基础资料 1.2.1 成都冬夏季室外气象参数 夏季：大气压力 947.7hPa 毕业论文 - 空调室外计算干球温度 31.6 空调室外计算湿球温度 26.7 空调室外计算日平均温度 28.0 空调室外计算相对湿度 68% 室外风速 1.1m/s 冬季：大气压力 963.2hPa 供暖室外计算温度 2 空调室外计算干球温度 1 空调室外计算相对湿度 80% 室外风速 1.8m/s 1.2.2 室内设计参数 1 表 1.
14、1 一层各个房间室内设计参数表 一层房间名称 夏季 新风量 设计人数 干球温度 相对湿度 % m/h 个 期刊室 25 55 1987 66 教师阅览室 25 55 2376 79 大书库 25 65 772 39 电教 25 55 100 6 传达收发 25 65 254 13 打字装订 25 55 100 3 音像 25 65 306 15 小书库 25 65 122 6 中庭 25 65 2088 104 毕业论文 - 表 1.2 二层各个房间室内设计参数表 二层房间名称 夏季 新风量 设计人数 干球温度 相对湿度 % m/h 个 期刊室 25 55 1987 66 会议室 25 65
15、826 27 主任室 25 55 100 1 教师论文陈列室 25 65 419 21 采编室 25 65 428 21 学术报告厅 25 65 6354 217 学术休息室 25 65 238 12 过刊室 25 55 1215 40 档 案室 1 25 65 100 4 档案室 2 25 65 100 4 表 1.3 三层各个房间室内设计参数表 三层房间名称 夏季 新风量 设计人数 干球温度 相对湿度 % m/h 个 学生阅览室 25 55 5097 170 小机房 1 25 55 594 20 小机房 2 25 55 621 21 小机房 3 25 55 1070 36 语音室 1 25
16、 55 994 33 语音室 2 25 55 994 33 信息资料室 25 65 110 5 信息办公室 25 55 234 8 表 1.4 四层各个房间室内设计参数表 四层房间名称 夏季 新风量 设计人数 干球温度 相对湿度 % m/h 个 学生阅览室 25 55 5097 170 电子阅览室 25 55 1987 66 大机房 25 55 1404 47 实验室 1 25 55 100 4 实验室 2 25 55 100 4 实验室 3 25 55 100 4 实验室 4 25 55 100 6 毕业论文 - 1.2.3 建筑围护结构 外墙类型（自外至内）：水泥砂浆抹灰（ 20mm） +
17、370 砖墙 +防潮层（ 5mm） +加气混凝土泡沫混凝土 500（ 80mm） +水泥砂浆抹灰（ 20mm）， K=0.928W/（ m2.K）； 内墙类型： 20 mm 水泥砂浆 +180 mm 加气混凝土泡沫混凝土 700+ 20mm 水泥砂浆， K=0.971W/（ m2.K）； 屋面类型： 60mm 双面彩钢板聚笨保温夹心板， K60=0.91.05=0.95 W/ （ m2K ）； 楼板材料： 7mm 五夹板 +370mm 热流向下（水平、倾斜） 60mm 以上 +80mm 钢筋混凝土 +25mm 水泥砂浆 +25mm 大理石， K=0.508 W/（ m2K ）； 外窗类型：双层
18、铝合金中空玻璃窗 K= 3.201 W/（ m2.K）自身遮阳系数 0.55，内遮阳系数 0.60，有外遮阳； . 外门系列：节能外门，传热系数 3.02 W/（ m2.K）； 内门系列：木框夹板门，传热系数 2.504 W/（ m2.K）； 玻璃幕墙： 6 钢 +9A+6 钢， 12mm 平板玻璃 +8mm 热流水平 +12mm 平板玻璃， K=3.009 W/（ m2K ）。 另外卫生间门窗玻璃均采用磨砂玻璃 毕业论文 - 2. DeST软件对建筑物的模拟 2.1 建筑模 拟的意义 建筑环境是由室外气候条件、室内各种热源的发热状况以及室内外通风状况所决定。建筑环境控制系统的运行状况也必须随
19、着建筑环境状况的变化而不断进行相应的调节，以实现满足舒适性及其他要求的建筑环境。由于建筑环境变化是由众多因素所决定的一个复杂过程，因此只有通过计算机模拟计算的方法才能有效地预测建筑环境在各种控制条件下可能出现的状况，例如室内温湿度随时间的变化、采暖空调系统的逐时能耗、以及建筑物全年环境控制所需要的能耗等。 建筑模拟主要在如下两个方面得到广泛的应用： （ 1）建筑物能耗预测与设计优 化。通过改善外墙保温、改进外窗性能和窗墙比、选取不同热惯性的围护结构等措施，都将改变建筑物室内热环境和能源消耗。然而这些措施与建筑环境及建筑物全年能耗之间的关系很难进行直接准确的分析，只有通过逐时的动态模拟才能得到。
20、因此在分析评价一个建筑设计方案对环境状况和能耗造成的影响时，一般都采用模拟计算的方法。例如，加大外窗面积会在冬天增加太阳得热，减少冬天采暖能耗；但在冬季夜间又会增加向室外的散热，增加采暖能耗，夏季还会导致通过外窗的得热增加，加大空调能耗。因此需要对窗墙比进行优化。同样，增加外墙保温厚度，可减少冬 夏季热损失，但随保温厚度不断增加，收益的增加逐渐变缓而投资却继续线性增长，因此也存在最优的保温厚度。由于这些相互制约的关系都随气候及室内状况而变化，因此相关优化也只有对建筑物进行动态热模拟才能实现。 （ 2）空调系统性能预测。实际的空调系统是运行在各种可能出现的气候条件和室内使用方式下，其大部分时间都
21、不是运行在极端冷或极端热的设计工况，而是介于二者之间的部分负荷工况下。这些可能出现的部分负荷工况情况多样，特点各不相同，往往在实际运行中出现问题，或难于满足环境控制要求，或出现不合理的冷热抵消，导致能耗增加。 通过对全年的逐时动态模拟，就会了解实际运行中可能出现的各种工况和各种问题，从而在系统、结构及控制方案中采取有效措施。通过这样的动态模拟，还可以预测不同系统设计导致的全年空调能耗，从而对系统方案和设备配置进行优化。 随着人们对建筑环境质量要求的不断提高和对建筑节能的日益重视，建筑模拟也越来越成为建筑与建筑环境控制系统的设计、评价和分析工作中必不可少的重要工具之一。 毕业论文 - 2.2 建
22、筑模拟技术的发展 由于得益于计算机技术的发展，在建筑及环境控制领域， 20 世纪 60 年代中期就开始了对建筑环境及控制系统动态 模拟的研究。初期的研究内容主要是传热的基础理论和负荷的计算方法，例如一些简化的动态传热算法，如度日法、 bin 法等。在这一阶段，建筑模拟的主要目的是改进围护结构的传热特性。 在经历了 20 世纪 70 年代的全球石油危机之后，建筑模拟受到了越来越多的重视，同时随着计算机技术的飞速发展和普及，大量复杂的计算变为可行。于是在 20 世纪 70 年代中期，逐渐在美国形成了两个著名的建筑模拟程序： BLAST 和 DOE。欧洲也于 20 世纪 70 年代初开始研究模拟分析
23、的方法，产生的具有代表性的软件是 ESP-r。 70 年代末期，随着模块化集成思想 的出现，空调和其他能量转换系统及其控制的模拟软件也逐渐出现，空调和其他能量转换系统及其控制的模拟软件也逐渐出现，在美国先后开发出 TRNSYS 和 HVACSIM+。于此同时，亚洲各个国家也逐渐认识到建筑模拟技术的重要性，先后投入大量力量进行研究开发，主要有日本的 HASP 和中国清华大学 BTP。 进入 20 世纪 90 年代，模拟技术的研究重点逐渐从模拟建模（ Simulation Modeling)向应用模拟方法（ Simulation Method)转移，即研究如何充分地利用现有的各种模型和模拟软件，使
24、模拟技术能够更广 泛更有效地应用于实际工程的方法和步骤，而使其不仅仅只是停留在院校及研究机构中。 2 时至今日，建筑模拟技术通过 40 余年的不断发展，已经在建筑环境等相关领域得到了较广泛地应用，贯穿于建筑设计的整个生命周期里，包括设计、施工、运行、维护和管理等。主要表现在以下几方面： （ 1）建筑冷 /热负荷计算，用于空调设备的选择； （ 2）在设计或者改造建筑时，对建筑进行能耗分析； （ 3）讲座能耗的管理和控制模式的制订，帮助制订建筑管理控制模式，以挖掘建筑的最大节能潜力； （ 4）与各种标准规范结合，帮助 设计人员设计出符合国家及当地节能标准的建筑； （ 5）对建筑进行经济性分析，使设计者对所设计方案在经济上得费用有清楚的了解，有助于设计者从费用和能耗两方面对设计方案进行评估。
