重庆某商业综合体夏季中庭空间热环境改善研究

摘要

中庭作为商业综合体建筑的重要组成部分，在中庭设计过程中需要兼顾建筑外立面效果与室内自然采光的需要，故采光中庭大多采用透明玻璃作为采光顶材料，营造良好的光环境的同时致使大量太阳辐射进入室内，另一方面，人员和设备的散热在中庭烟囱效应的作用下，热空气在中庭顶部聚集，中庭顶部空间周围人员活动区的温度大于规范限定值，热舒适性变差。本文将针对这一现象，在既有研究的基础上，对中庭热环境及空调系统运行进行研究，提出相应的解决方案。　　本研究以重庆市某商业综合体为研究对象，首先对中庭的热环境现状进行实测，通过现场测试和数据整理，编写程序计算环境PMV-PPD值，以掌握该商业综合体中庭空间的热环境现状及问题所在；其次从复核建筑实际所需供冷量及空调系统现行运行状况下的实际出力情况出发，通过负荷模拟软件模拟计算，将模拟值与设计供冷量、实际供冷量进行对比，确定需要供冷量扩容量，同时对空调系统进行了详细的诊断，其中包括对冷站的能耗分析、空调设备性能、水系统、阀件、末端等诊断，综合分析造成中庭顶层人员活动区热环境过热的原因；根据第三章分析得到的原因分别拟定解决方案，通过分析影响中庭热环境的要素，提出“被动措施降低需求冷量，主动措施扩容降温”的路线，被动改造路线通过增设遮阳、中庭顶部开通风口的方式实现，主动改造路线通过降低送风温度及增大送风风速实现。利用CFD软件Airpak3.0对最大的5号中庭进行建模研究，汇总分析模拟结果，拟合曲线与实测数据进行比照，验证了模拟的准确性。最后根据人员活动区的温度、湿度、风速、PMV-PPD值综合评价各要素对中庭热环境的影响程度。　　通过敏感性分析，获得不同改造措施对中庭热环境改善影响的重要程度。根据分析结果，确定综合改造方案，重新输入边界条件进行模拟，分析模拟结果进而对综合改造措施的评价，选取最优改造方案对中庭进行实际改造。得到建议送风温度为17℃，建议送风风速为2.5m/s,增设外遮阳与通风口可以降低建筑能耗约21.2%和11.9%。　　最后根据模拟及理论分析结果，对研究对象的热环境进行实际改造，制定空调系统及热环境两套实际改造方案。经热环境改造后，该商业综合体中庭上部人员活动区过热问题得到解决，温度、湿度、PMV-PPD等热环境评价指标均满足规范要求；经空调系统改造后，系统运行出力情况改善较大，经过水力调试和优化运行策略后，空调系统运行一年可节能100万kWh，综合能效提升17%。

目录

1 绪 论

1.1 研究背景

1.2.1 国外研究现状

1.2.2 国内研究现状

1.2.3 国内外文献综述的简析

1.3 研究意义

1.4 本文主要研究内容

2 某商业综合体中庭热环境现状测试分析

2.1.1 建筑概况

2.1.2 通风空调设计概况

2.2.1 测试依据

2.2.2 测点布置

2.2.3 测试时间与仪器

2.2.4 测试数据分析

2.3 本章小结

3 商业综合体负荷分析与空调系统综合诊断

3.1 商业综合体建筑冷负荷分析

3.1.1 商业综合体冷负荷的计算方法与模型

3.1.2 商业综合体中庭冷负荷模拟参数设置

3.1.3 商业综合体过热区负荷计算结果

3.2.1 冷站能耗分析

3.2.2 冷站设备运行策略

3.2.3 冷机性能诊断

3.2.3 冷冻泵诊断

3.2.4 冷却泵诊断

3.2.5 冷却塔诊断

3.2.6 冷冻水系统检测诊断

3.2.7 末端供冷能力诊断

3.2.8 阀件检测诊断

3.2.9 其他因素诊断

3.3 本章小结

4 商业综合体夏季中庭热环境改善措施分析

4.1.1 中庭玻璃采光顶遮阳

4.1.2 中庭顶部通风

4.1.3 模拟方案确定

4.2.1 CFD模拟软件Airpak介绍

4.2.2 物理模型的建立

4.2.3 Airpak模拟前处理

4.2.4 模拟结果分析

4.3 本章小结

5 基于敏感性分析的中庭热环境综合改造方案

5.1 因素分析方法

5.1.1 敏感度分析方法

5.1.2 敏感度计算方法

5.2 综合改造方案

5.2.1 综合改造方案一：遮阳+开通风口

5.2.2 综合改造方案二：遮阳+开通风口+降低送风温度

5.2.3 综合改造方案三：遮阳+开通风口+提高送风速度

5.3.1 空调系统改造

5.3.2 中庭空间热环境改造方案

5.3.3 改造效果实测与分析

5.4 本章小结

6 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 不足与展望

参考文献

附录

学位论文数据集

致谢