成功的设计是工程达到最佳效果的关键，因此设计方案尤为重要。目前，际高公司拥有从英国购买的专门用于通风空调系统的CFD大型流体计算分析、模拟动力软件——flovent可以很好的解决此问题。
Flovent是用于区域空调温度、速度分布情况及送风气流组织动态模拟的大型计算流体动力软件。利用该软件，在整个空调系统施工之前，可以对典型的空调区域进行气流组织、温度场、压力场、速度场进行模拟，通过模拟，一方面可以为业主提供最优化的末端系统配置方案；另一方面由于模拟是在工程施工前完成，最大限度的减少了日后变更所产生的损失，降低了施工成本。
同时，优化方案的目的不仅可以保证整个系统具有良好的空调效果，而且可以使工程投资最合理。
1 夏季模拟条件
1.1 边界条件：
|
|
内墙
|
北立面玻璃幕墙
|
北立面陶砖保温
|
礼仪大厅上空天窗 |
屋面
|
| Temperature(℃)
|
25
|
33.2
|
33.2
|
33.2
|
33.2
|
| Radiant Temperature(℃)
|
25
|
33.2
|
33.2
|
33.2
|
33.2
|
| Heat Transfer coefficient W/m2K
|
10
|
18.6
|
18.6
|
18.6
|
1.1
|
1.2 通风空调参数：
送风口分布在礼仪大厅两侧（共12个），其中靠近礼仪大厅正门侧两个风管分别设置三个风口，其余风管分别设置两个风口。两个回风口分布置在礼仪大厅靠近入口侧。
|
|
Volume Flow Rate （m3/h）
|
Jet Angle（m）
|
Diffuser Length（m）
|
Diffuser width
（m）
|
Jet Thichness（m）
|
Temperature
（℃）
|
Radiant Temperature（℃）
|
Heat Transfer coefficient（W/m2 K）
|
|
送风口 |
3500
|
0
|
0.75
|
0.25
|
0.03
|
13
|
13
|
18.7
|
|
回风口 |
22400
|
0
|
4
|
0.4
|
0.005
|
25
|
25
|
10
|
1.3 室内负荷：
室内负荷主要考虑人体与照明，所输入人体按照80W/人、1人/10 m2；此方案中照明及装饰灯具分布为假设条件，在中部设置宫廷灯6盏、立式灯柱4盏、在8米高的位置上均匀布置60只45瓦射灯。输入总照明按80W/m2进行分配。
|
Total source（KW） |
20
|
20
|
20
|
20
|
40
|
40
|
1.6
|
1.6
|
1.6
|
1.6
|
| PositionX（m）
|
21.5
|
21.5
|
13.5
|
13.5
|
17.5
|
17.5
|
9.5
|
9.5
|
25.5
|
25.5
|
| PositionY（m）
|
8
|
8
|
8
|
8
|
8
|
8
|
0
|
0
|
0
|
0
|
| PositionZ（m）
|
24
|
28
|
24
|
28
|
17
|
33
|
5
|
54.8
|
5
|
54.8
|
| Size X（m）
|
1
|
1
|
1
|
1
|
0.8
|
0.8
|
0.5
|
0.5
|
0.5
|
0.5
|
| Size Y（m）
|
3
|
3
|
3
|
3
|
2.5
|
2.5
|
12
|
12
|
12
|
12
|
| Size Z（m）
|
1
|
1
|
1
|
1
|
0.8
|
0.8
|
0.05
|
0.05
|
0.05
|
0.05
|
2 冬季模拟条件
2.1 边界条件：
|
|
内墙
|
北立面玻璃幕墙
|
北立面陶砖保温
|
礼仪大厅上空天窗 |
屋面
|
| Temperature(℃)
|
20
|
-12
|
-12
|
-12
|
-12
|
| Radiant Temperature(℃)
|
20
|
-12
|
-12
|
-12
|
-12
|
| Heat Transfer coefficient(W/m2K)
|
10
|
18.6
|
18.6
|
18.6
|
1.1
|
2.2 通风空调参数：
送风口分布在礼仪大厅两侧（共12个），其中靠近礼仪大厅正门侧两个风管分别设置三个风口，其余风管分别设置两个风口。回风口分布在礼仪大厅靠近入口侧（共2个）。
|
|
Volume Flow Rate （m3/h） | Jet Angle（m） | Diffuser Length（m） | Diffuser width（m） | Jet Thichness（m） | Temperature（℃） | Radiant Temperature（℃） | Heat Transfer coefficient（W/m2 K） |
|
送风口 |
3500 | 30 | 0.75 | 0.25 | 0.03 | 25.2 | 25.2 | 18.7 |
|
回风口 |
22400 | 0 | 4 | 0.4 | 0.005 | 20 | 20 | 10 |
2.3 室内负荷：
室内负荷主要考虑人体与照明，所输入人体按照1人/10 m2、80W/人；输入照明与夏季相同。
3 模拟结果分析
从模拟效果图上我们可以看出，夏季人员所处区域为21.5—26.5℃；冬季人员所处区域为19.5—22.5℃。并且从夏季温度模拟面上我们可以看出，除靠近天窗处为28℃以上外，其余各处21——26.5之间；冬季温度模拟面，靠近天窗处为24℃——25℃，人员所处区域除靠近风口处为20℃——22℃，其余部分均处于19.5℃--21℃之间。下面分别取三个高度1．5米、4米、12．5米不同六点作为模拟点，具体位置及温度分布列表如下 (Y方向为高度方向、X为东西方向、Z为南北方向)。
|
|
LocationX（m） |
LocationY（m） |
LocationZ（m） |
Temperature(夏) ℃
|
Temperature(冬) ℃
|
| 1
|
4
|
1．5
|
12
|
21.5
|
19.6
|
| 2
|
4
|
1.5
|
26
|
23.6
|
20.4
|
| 3
|
4
|
1.5
|
43
|
23.3
|
20.1
|
| 4
|
20
|
1.5
|
8.5
|
23.8
|
19.4
|
| 5
|
20
|
1.5
|
29
|
22.8
|
20.1
|
| 6
|
20
|
1.5
|
47
|
25
|
20
|
| 7
|
8
|
4
|
12
|
27.7
|
22.1
|
| 8
|
8
|
4
|
26
|
26.8
|
21.5
|
| 9
|
8
|
4
|
43
|
24.9
|
21.5
|
| 10
|
24
|
4
|
8.5
|
28.1
|
22.1
|
| 11
|
24
|
4
|
29
|
25.5
|
21.5
|
| 12
|
24
|
4
|
47
|
25
|
21.5
|
| 13
|
10
|
12.5
|
14
|
24.7
|
21.4
|
| 14
|
10
|
12.5
|
28
|
24.3
|
20.2
|
| 15
|
10
|
12.5
|
45
|
25
|
20.2
|
| 16
|
26
|
12.5
|
10.5
|
24.7
|
20.3
|
| 17
|
26
|
12.5
|
31
|
24.2
|
20.2
|
| 18
|
26
|
12.5
|
49
|
25
|
20.1
|
从以上数据可以看出：夏季时，高度为1.5米处，平均温度为23.3℃; 高度为4米处，因受假设宫廷灯的影响平均温度增至26.3℃; 高度为12.5米处，平均温度为24.65℃。冬季时，高度为1.5米处，平均温度为19.9℃; 高度为4米处，因受假设宫廷灯的影响平均温度增至21.7℃; 高度为12.5米处，平均温度为20.4℃。
图（1）
通过图（1）我们可以看出：
① 在0-6米高处，温度区间为20-26℃。靠近风口处温度较低，个别近灯光处局部温度升高，但升高幅度不大；
② 在6-24米高处，温度区间为25-28℃。其中靠近宫廷灯处温度升高明显，从图中明显可以看出，代表温度的颜色由黄色变成红色并非是渐变的；
③在24-34米之间，温度大于28℃，且靠近天窗处温度逐渐升高；
图（2）
图（2）为图（1）的其中一个面，通过图（2）我们更能清晰的看清温度在各个高度上的渐变过程：
① 由于北立面上部围护结构为玻璃，因此图（2）左上部温度相对较高。随着由外向内，图（2）中的红色区域在逐渐减少，是由于内部受外围护结构影响逐渐在减小。但由于天窗的存在，即使最靠近内区部分还是有超过28℃的区域存在。
② 在接近大厅门口处的人员活动区（0-26米处），由于此处设置风口数量较多，温度为21-24℃；而在距离大厅门口处26-56米处的活动区，此处设置风口数量比较入口处少，温度为23-26℃。
③ 靠近外墙处，即使围护结构并不为玻璃，但由于受外界条件影响，仍有很少部分空间温度较高。
图（3）
由图（3）可以看出，24℃等温面都处于人员活动区。
图（4）
由图（4）我们可以看出，整个空间高度24米以下温度范围为20-23℃。高于24米以上的空间温度在23-25℃之间。近风口处温度相对较高。关于这一点我们可以在图（5）上更清晰的看出。
图（5）
由图（5）可以看出在距离风口较近处温度渐变最明显，逐渐远离风口温度在逐渐降低。
在人员活动区，温度大都处在20℃。
在高度为24米以上处，形成了几个温度面。并且温度面的趋势为逐渐升高（21.5、22.5、23.75、25）。而受外界条件影响，靠近围护结构面处突下降。
4 结论
通过对博物馆夏季及冬季温度分布面及气流组织模拟可以看出，该设计气流组织效果较好，人员均处于温度适宜区。
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