广州大剧院观众厅空调预冷运行模式研究

摘要

影剧院一般利用提前启动空调系统,预冷室内热环境来提高舒适性,削减观众进场时出现的高峰冷负荷。然而,由于该空调预冷运行模式存在的不合理性,例如操作人员凭借其经验而设置预冷运行的送风温度、送风量、预冷时间等参数,导致空调预冷运行的能耗较大,室内的热舒适性又得不到保证。所以,本文以广州大剧院观众厅为背景,以理论分析、现场实测、数值模拟的技术路线对空调预冷运行模式展开研究。
　　 本文建立了空调预冷模型,并确定空调预冷运行的具体模式。将空调预冷运行模式的主要参数设定为预冷运行的送风温度、送风量、预冷时间。通过现场测量不同预冷状态下的送风温度、送风速度、湿度,以及从数据分析获得观众厅的气流组织与冷空气传热的特点,为预冷时间的计算提供基础。现有文献没有提供计算预冷时间的方法。本文通过对非稳态流体控制方程组的分析,发现利用计算流体力学算法不但可以计算预冷时间,而且显著地降低工作量的同时,提高了计算精度。所以,采用数值模拟的计算流体力学算法,并结合实测数据,利用Fluent软件来实现模拟,从而确定预冷时间。当模拟结果与实测数据不相符,则从物理结构、计算模型两方面对原模型进行修正,再重新计算预冷时间。并模拟了室内空气的流动、传热过程。
　　 根据模拟结果确定:0.77小时的预冷时间内送风温度21℃、送风量106000m3／h,演出时间内根据观众的冷负荷变化自动调节送风参数的空调预冷运行模式。而且所形成的预冷效果与实测的无显著差异。通过舒适性、能耗分析,证明了观众厅采用预冷运行模式比不预冷运行模式具有更好的舒适性、更节约能量。此外,配合运用Fluent与DeST软件,设定不同的预冷运行方案,综合比较各方案的能耗、舒适性与运行费用,从而获得最佳的空调预冷运行模式,即51.6分钟预冷时间内送风温度22℃、送风量106000m3／h。
　　 空调预冷模型不但合理地计算预冷时间、模拟了冷空气的发展过程、确定了适合观众厅的空调预冷运行的具体模式,为改善观众厅的气流组织、降低空调能耗、提高舒适性提供了方法,而且提出了最优化的运行模式,使空调预冷运行的特点(“平峰”、舒适、节能)得以体现。