郑宗达

摘 要：为研究不同形式的风口对酒店高大空间空调气流组织的影响，本文以福建省厦门市某酒店多功能厅为模型，利用气流组织模拟方法对其夏季室内工况分别采用球形喷口和双层百叶风口进行模拟，得到室内速度场、温度场、预计平均热感觉指数、预计不满意者的百分数。结果表明：采用球形喷口时，2 m以下人员活动区域水平温度、速度分布均较为均匀。基于预计平均热感指数、预计不满意者的百分数的热环境数值预测和评价，可得出球形喷口的热舒适性与百叶风口相当。

关键词：多功能厅;百叶风口;球形喷口;气流组织

中图分类号：TU831 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2021）32-0091-04

Simulation and Analysis of Air Distribution in Large Space of Hotel by

ZHENG Zongda

（Xiamen Helidao Engineering Design Group Co.， Ltd.， Xiamen Fujian 361000）

Abstract： In order to study the influence of different forms of tuyeres on the air distribution of air conditioning in large spaces of hotels， taking a multi-functional hall of a hotel in Xiamen as a model， this paper uses the air distribution simulation method to simulate its indoor working conditions in summer by using spherical nozzle and double-layer louver tuyere respectively， and obtains the indoor velocity field， temperature field， expected average thermal sensation index and the percentage of dissatisfied people. The results show that when the spherical nozzle is used， the horizontal temperature and velocity distribution in the personnel activity area below 2 m are more uniform. Based on the numerical prediction and evaluation of thermal environment based on PMV， PPD， it can be concluded that the thermal comfort of spherical nozzle is equivalent to that of louver vent. There is little difference in air age between the two. The spherical nozzle is adopted， and the air quality in the banquet hall is relatively good.

Keywords： multi-function hall;louver vent;spherical vent;air distribution

影响空调区域内温度、气流速度分布的因素包括：空调送风口形式和位置、送风射流的参数（送风量、出口风速、送风温度）、回风口的位置、房间几何形状、热源在室内的位置，其中送风口形式和位置以及送风射流的参数是主要影响因素[1]。在酒店等对室内装修要求较高的场所，为了配合装修风格，风口的形式和位置很多情况下并不符合要求，导致气流组织并不合理，使空调区内空气参数达不到设计要求[2]。近年来，我国酒店行业发展迅速，五星级酒店大量增加，这对室内热舒适提出了更高的要求。本文以福建厦门某酒店的多功能厅为模型，通过数值模拟球形喷口和双层百叶风口送风的温度场、速度场和热舒适，为二次机电设计风口的选型和布置提供参考。

1 空调设计参数

建筑位于福建省厦门市，是可容纳300人的多功能厅。净高8.0 m，横向长31.5 m，纵向长16.0 m。夏季室内设计温度为25 ℃，相对湿度为50%，空调区风速≤0.3 m/s。计算得到空调的送风量为30 000 m/h，回风量为24 000 m/h，新风量为6 000 m/h，新风比为25.0%。由于厦门市处于夏热冬暖地区，人员密集场所供冷时间长，本文仅针对夏季工况进行模拟分析。

2 模型建立

2.1 几何模型

该宴会厅长31.5 m，宽16.0 m，风口高度為8.0 m。将其简化为内部尺寸为31.5 m×16.0 m×9.0 m的房间建立模型。方案一：模型顶部设置20个球形喷口，并在侧墙设置一个回风口，如图1所示，风口参数如表1所示。方案二：模型顶部设置20个双层百叶风口，并在侧墙设置一个回风口，如图2所示，风口参数如表2所示。

2.2 边界条件

由于多功能厅大多位于建筑物的内区，人员发热量所占比例较大，建立模型时假定只有内热源，将围护结构设置为绝热边界面[3]。根据空调送风量、夏季室内空调设计温度和送风温差，将传热简化为稳态传热，将室内冷负荷平均分摊给均匀布置的人员模型。方案一采用表3给出的边界条件进行模拟;方案二采用表4给出的边界条件进行模拟。

2.3 网格划分

本文采用Airpak软件中的hexa dominant网格划分方法，设定网格类型及参数生成体网格，通过尺寸函数的控制提升网格密度和平滑度，并对送回风口等关键部位的网格进行细化，增强模拟结果的精确性[4]。

2.4 模拟结果分析

采用k-ε Standard湍流模型对方案一和方案二进行计算，流动和传热计算过程都遵守能量守恒、质量守恒和动量守恒这三个最基本的物理规律。本文采用稳态计算方法，使用Coupled的压力和速度耦合计算方式进行计算，此方法计算精度高，能较快得到收敛[5]。

选取典型截面进行分析，高度方向上：Y=1.6 m（人员活动区高度水平面），Z=3.2 m（送风口垂直面）。两个方案的典型截面的温度分布如图3和表5所示。

由图3和表5可知，方案一、方案二人员活动区域平均温度分别为24.7 ℃、26.9 ℃。方案一绝大部分区域满足设计要求和相关标准中对夏季空调23～26 ℃的要求;方案二无法完全满足要求。方案一水平温度场较为均匀，这是由于喷口顶部安装时，高速喷口送出的射流带动室内空气发生强烈混合，射流截面不断增大，室内形成较大的回旋气流，在到达工作区域前，温度场可以达到较为均衡的状态。

两个方案在高度Y=1.6 m的水平截面和Z=3.2 m的竖直截面速度场如图4所示。

由图4可知，从气流形式来看，室内气流包含射流、回流、涡流，在多功能厅的四角容易形成通风滞留区，风速停滞。两种方案在人员坐姿和站姿高度上的速度均能满足设计要求。两个方案的平均风速数值相近，但方案二在1.6 m高度的上最大风速较大，吹风感较强。方案一气流更加均匀，且无吹风感，舒适度较高。

3 室内热舒适评价

3.1 热舒适指标

预计平均热感觉指数（Predicted Mean Vote，PMV）反映了人体热平衡偏离人体热负荷的程度，人体的热负荷越大，人体偏离热舒适的状态越远。人体所处环境中的空气温度和气流速度影响着人体与环境的热交换，因此可以通过空气温度和空气流速间接反映出PMV。PMV将人体热感觉划分为7个标尺[6]，见表6。由于PMV指标并不一定能够代表所有个人的感觉，因此需要引入表征人群对热环境不满意百分数的指标，即预计不满意者的百分数（Predicted Percent of Dissatisfied，PPD）。

3.2 模拟结果分析

高度1.6 m水平面上的PMV和PPD分布情况如图5和图6所示。

由图5和图6可知，方案一、方案二在高度1.6 m的水平截面上，PMV的均值分别约为-0.6、-0.3，总体感觉适中，局部感觉微凉;PPD的均值分别约为15%、9%。国际标注化组织ISO7730中热舒适要求：-0.5≤PMV≤+0.5，PPD≤10%。相较而言，方案二的热舒适评价更符合要求。但从模拟结果可以看出，方案一偏离标准的程度很小，且偏离的主要原因是温度偏低。在实际应用中，对保证夏季空调降温效果来说更为可靠。

4 结论

本文对酒店内高大空间相同夏季工况采用球形喷口（方案一）和双层百叶（方案二）进行模拟，得出以下结论。

①方案一可以更好地满足夏季工况的要求，其温度场、速度场分布较为均匀，且采用方案二的工作区域平均温度较低，降温效果更好。

②方案一和方案二的室内PMV值绝大多数处于热舒适要求范围内;方案一的室内热舒适偏离标准值较小，在可接受范围内。

综上所述，在高大空间设计空调时，采用喷口送风相较于百叶风口送风更加符合设计要求。

参考文献：

[1]李琳，杨洪海.高大空间四种气流组织的比较[J].建筑热能通风空调，2012（3）：60-62.

[2]陈露，郝学军，任毅.高大空间建筑不同送风形式气流组织研究[J].北京建筑工程学院学报，2010（4）：25-28.

[3]温新華.运用CFD模拟工具优化某酒店宴会厅空调设计[J].建筑热能通风空调，2011（3）：102-103.

[4]叶欣，蒋修英，沈国民.Airpak软件在气流组织领域的应用[J].应用能源技术，2006（10）：45-47.

[5]师奇威，贾代勇，杜雁霞.CFD技术及其应用[J].制冷与空调，2005（6）：14-17.

[6]袁东升，田慧玲，高建成.气流组织对空调房间空气环境影响的数值模拟[J].建筑节能，2008（9）：9-13.