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HVAC|【HVAC】气流模拟分析（CFD）在多联机空调系统中的应用

背景
近年来，多样化的建筑层出不穷，随着中国建筑业的快速发展，越来越多的前沿设计应用到建筑中。如受人关注的上海梅赛德斯 - 奔驰文化中心、北京央视大楼、苏州东方之门等，就颇具代表性，充分展现着设计者的智慧。其前卫的科技感使得建筑别具魅力，但同时也更多地考验着集中空调系统的设计和施工。
多联机空调（VRF）系统作为集中空调领域中的一种系统类型，市场占有率逐年快速增长，截至 2013 年底，多联机空调的市场容量达 239.86 亿元人民币，已经占到市场总容量的 35.8%。
多联机空调（VRF）因其系统的灵活性、操作的简便性、维修的简单性，得到了市场极大的认可，应用也越来越广泛。采用冷媒直膨的方式进行室内供冷供热使得多联机系统较少产生室内侧的能量损失，但与此同时，这种方式却使得室外机到室内机系统之间的连接管长受到限制。当遇到管长问题时，就要考虑如何放置多联机的室外机组，是集中放在建筑的一个通风区域还是分层放置，是暴露在建筑外立面上还是增加百叶格栅进行遮挡，都要根据建筑的实际情况酌情考虑。
目前空调的设计安装在建筑的整体设计安装中往往会被安排在土建封顶以后，此时正好可以直观地看到空调的安装现场，看似更方便于设计。但其实此时进行空调设计，已经错过最佳阶段。如果土建已经定型，空调的合理化设计就会被限制，甚至会直接造成空调系统设计的不合理。例如本想采用风冷多联机系统，由于土建没考虑空调安装位置，大楼的外立面以及楼顶不允许放置外机，也没有集中的避难层机房，就无法设计集中空调系统。空调的室内机类型、冷凝水管的高度、室外机的摆放空间及位置等，都是与建筑土建息息相关的重要因素。因此，多联机空调的安装需要与建筑土建紧密结合。
空调使用效果会受到很多因素的影响，施工阶段直接影响使用效果的重要因素之一就是室内机和室外机的气流组织问题。由于大多数的多联机空调系统（VRF）均为风冷形式（本文不涉及水冷多联机系统），因此其室外机的通风是否良好，会决定设备的实际运行是否正常以及能否发挥更高的能效水平。
建筑竣工之前一定要确认安装空间及通风条件是否满足室内、外机的换热要求。若建筑竣工后进行设计变更，会产生很多额外费用，同时会涉及到很多问题，尤其是技术问题，可能这样的设计变更是需要完全推翻原设计的，造成人力物力的浪费。
所以有必要在设备安装之前对室内、外机的气流组织进行分析，判断设备的安装位置是否合理，有没有调整的必要。
分析方法
气流组织分析目前广泛使用气流模拟（CFD）分析软件。
早前的流体动力学的研究主要方法是进行实物的风洞实验或水槽造波进行流体的模拟预测，但上述实物模拟实验投入的人力、资金较大且实验过程较长，整体实验的效率较低。如今，随着计算机运算能力的不断提高，CFD 数值模拟以更快的模拟速度和经济的运行费用等优越性逐渐取代实物风洞实验。
适用性
气流模拟（CFD）技术在暖通空调领域的应用 ：早前CFD 的应用仅局限于大学或研究院等以实验为目的的院校使用。如今计算机技术的飞速发展推动 CFD 技术在多个领域广泛使用，如航天、造船、汽车、建筑、化学、医疗器材等等诸多领域。该技术可以用于设计、分析、优化等。
对建筑物中的多联机设备采用 CFD 技术，可以分析暖通空调房间气流组织和建筑外环境气流组织。
项目案例分析
为了体现气流模拟的实际应用效果，特选取 2 个具体案例进行说明，分别阐述室内气流分析和室外气流分析。
案例一：室内机气流分析
1）项目名称 ：宜兴市汇龙商务中心；
2）建筑规模 ：地下 2 层，地上 21 层；
3）空调配置 ：全直流变频喷气增焓多联机组 DVM S （1898 匹）
室内侧制冷制热使用多联机四面出风式室内机组 ；新风引入采用 DVM 全新风系统（多联机室外机＋全新风室内机组）。
4）项目特点 ：项目为商用写字楼，考虑到将来的灵活使用，空调采用风冷多联机系统。而现代商用建筑同样会考虑使用者的需求，特增加新风系统，以保证室内更好的空气品质。由于使用多联机夏季制冷、冬季制热，冬季时，室外引入的新风是否会使得室内的空调制热效果打折扣，就成了业主方主要的顾虑。特采用气流模拟分析的方法确认新风引入对于室内机制热效果的影响。
5）模拟目标 ：要求一 ：同时启动多联机室内机和新风机时气流及温度分布 ；要求二 ：对 2 个标准层的 2 套新风系统进行制热气流模拟。
6）基础条件（见图 1，2）
标准层 1 的室内末端配置参数见表 1。
HVAC|【HVAC】气流模拟分析（CFD）在多联机空调系统中的应用
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图 1 标准层1 的平面图
HVAC|【HVAC】气流模拟分析（CFD）在多联机空调系统中的应用
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图 2 标准层 2 的平面图
表 1 标准层 1 的室内末端配置参数
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标准层 2 的室内末端配置参数见表2。
【 HVAC|【HVAC】气流模拟分析（CFD）在多联机空调系统中的应用】表 2 标准层2 的室内末端配置参数


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