[发明专利]基于CFD信息技术的中庭室内热环境分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及建筑室内热环境模拟计算技术领域，特别涉及一种基于CFD信息技术的中庭室内热环境分析方法。 

背景技术

随着经济的迅速发展，城市现代化建设也随之蓬勃发展，出现了许多复杂、多样和大型的现代建筑。人们对生活和工作环境要求的不断提高，大空间建筑室内热环境及其舒适性逐渐为人们所关注。仅凭实验和理论分析的方法对室内外热环境进行精确分析，已很难实现。 

对于同样的系统装置和设备，可因不同的气流及温度分布而产生不同的效果，同时对该系统的节能亦具有重要作用。因此，如果能够在规划和设计阶段即可正确而详细进行预测和评价室内气流及温度分布，可实现现代暖通空调系统的优化设计和运行管理。利用CFD(Computational Fluid Dynamics)技术可以对室内空气流动形成的速度场、温度场、湿度场、有害物浓度场等进行模拟和预测，这对于保证良好的暖通空调系统设计方案、提高室内空气品质IAQ(Indoor Air Quality)以及减少建筑物能耗都有重要的指导意义。在国外，CFD数值模拟技术已被广泛应用在工程领域，成为设计上不可缺少的技术手段；而在国内CFD技术的研究和应用也已逐步受到重视。 

由于购物中心中庭大空间结构的复杂性、多样性及室内外各种因素的影响，使得室内气流分布变得相当复杂，按传统方法施工不能满足课题的室内环境控制要求，温度、湿度及风场均匀性不足以满足人员和购物中心环境的要求，所以采用现代信息技术CFD数值模拟技术手段，细化各层风口的送风量，按模拟结果指导风系统施工成为最佳选择，课题的施工方法及成果也可为类似高大空间课题的空调施工提供借鉴意义和指导作用。 

但是，如果在中心购物商场还没有建设完成时，需要对空调系统风场分布进行实验研究，就必须建立风洞模型和建筑室内模型，这使得研究过程复杂，成本昂贵，精确度也不高；因此工程师或建筑师们希望在规划设计阶段就能预测室内空气的分布情况，从而制定出最佳的通风空调方案。 

发明内容

有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是提供一种基于CFD信息技术的中庭室内热环境分析方法。 

本发明的目的是这样实现的： 

本发明提供的基于CFD信息技术的中庭室内热环境分析方法，包括以下步骤： 

S1：根据建筑结构设计图建立室内热环境模型； 

S2：确定室内热环境气流组织方式； 

S3：设定室内热环境的边界条件和初始条件； 

S4：根据室内热环境模型的气流组织方式、边界条件和初始条件通过CFD模拟计算出热舒适值； 

S5：判断热舒适值是否满足预设值，如果是，则转入步骤S7； 

S6：如果否，则返回步骤S1对热环境模型进行修改调整； 

S7：确定并输出室内热环境模型的最终方案。 

进一步，所述气流组织方式包括以下三种方式中任一种：1）双层百叶风口上送，单层百叶风口上回；2）双层百叶风口侧送，单层百叶风口上回；3）球形喷口送风，单层百叶风口上回。 

进一步，所述边界条件包括围护结构材料参数、送风量、送风温度、回风量、回风温度和排风量；所述初始条件包括围护结构初始温度、围护结构初始负荷以及空气温湿度。 

进一步，所述热舒适值包括温度场、风速场、空气龄、PMV值和PPD值。 

进一步，所述预设值为温度场的取值范围为25±0.5℃、风速场的速度值范围为≤1.0m/s、空气龄的取值范围为≤900s、PMV值为-1~+1和PPD值为≤20%。 

进一步，所述步骤S6中对热环境模型进行修改调整是通过调整热环境模型中的送回风口的尺寸大小、数量多少、位置以及送风口送风量的方式来实现的。 

进一步，所述CFD模拟计算采用改进压力校正法，所述改进压力校正法的实现具体包括以下步骤： 

S41：预设热环境模型中与速度场相关联的流体压力场； 

S42：根据流体压力场和当前速度场计算动量离散方程得到速度场； 

S43：用所得速度场计算热环境模型中的连续性方程，得到压力场的修正值； 

S44：调整更新压力场和速度场，求解湍流方程和其他标量方程； 

S45：判断当前时间步骤上的计算是否收敛，若不收敛，返回到步骤S42，迭代计算； 

S46：若收敛，返回步骤S41重复计算下一时间步骤的物理量。