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【摘 要】由于商业性质，商铺营业时需要敞开，当室内外存在温差时，通过大门存在自然对流现象，其影响着室内的空调效果，因此有必要研究商铺开门时自然对流现象。本文从两个方面来分析，一方面以实际商铺为例，实测商铺门洞自然对流的风速；另一方面建立数值分析模型，采用计算流体力学（CFD）模拟商铺内外的空气温度场和速度场。结果表明，自然对流时，门洞的最高处和最低处风速最大，中间点处风速最低；模拟结果显示在散流器风口附近空间温度温度较低，远离散流器风口区域的温度较高，门洞处的温度已经和铺外温度基本一样。
【关键词】商铺；空调；自然对流；CFD
1 引言
由于商业性质，商铺营业时需要敞开，当室内外存在温差时，此时通过大门存在冷热空气自然对流现象，影响着室内空调效果。因此有必要针对商铺开门情况，分析门洞自然对流和室内温度分布。将从现场实测和建立CFD模型来研究自然对流对对商铺空调效果的影响[1-6]。
本文以广州纺织博览中心的商铺为对象，其商铺采用卷帘门，营业时开启，而公共走廊区域没有设空调，室内外存在温差，存在自然对流现象。广州纺织博览中心位于广州市海珠区。该项目占地总面积18万平方米。建筑总面积85万平方米。主体由四层商铺组成，层高约5.9米。该建筑采用水源热泵式中央空调系统，设置于各商铺内的水源热泵机组向公共水环路排放冷凝热，热量通过开式冷却塔排放。公共水环路与冷却塔循环水之间设置板式换热器进行换热。在纺织博览中心几年的经营使用中，中央空调系统暴露出不少的问题，主要表现为商铺空调室内温度偏高。其原因是商铺运营时需敞开，导致冷量外流，无法维持室内的空调效果，存在较大的自然对流现象。
2 门洞风速测量
根据《工业通风》[7]的自然通风章节可知，当室内外存在温差时就会产生自然对流，且门洞最高处和最低处对流风速最大，中和面出风速最小。因此在广州纺织博览中心选了一间商铺，卷帘门开启高度为2m，宽度3600，利用微风速仪现场实测了门洞不同高度处的风速，如下图1所示。
从表1和图2可知，1）在门洞的0m和2m处，风速最大，达到了近0.3m/s，而在大约1m高处，风速最小为0，此处为自然对流的中和面。2）平均风速约为0.15m/s，按照室外34.2℃和室内26℃估算[8]，流进商铺内部的热空气，其带来的额外冷负荷约为13.5kW，已经远远大于室内的装机冷量（约4kW）。
3 CFD分析
3.1初始条件
广州纺织博览中心的商铺为5.9m高，大多为两层结构，在夹层安装了两台水源热泵机组，一台给夹层使用，一台通过风管送给下层使用，两台的回风口都在夹层。典型商铺尺寸为：4x3.6x5.9（长×宽×高），门洞尺寸：3.6x2.8（宽×高）。
铺外温度为34℃，送风口温度为20℃，水源热泵的设计风流量800m³/h，出风口采用方形散流器或者双层百叶风口，具体模型见下图3所示。
3.2结果分析
针对上述模型，采用CFD软件，对送风口为散流器和双层百叶这两种情况分别进行模拟，结果如下图4-7所示。
从上图4-7可知，采用散流器和双层百叶风口的温度场都是在风口下方温度最低，越靠近门口和室外走廊处温度越高。此外，采用双层百叶风口的室内温度场分布更加均匀且平均温度更低，室内空调效果也更好。
采用散流器和双层百叶风口的空气速度场都是在门洞处都存在自然对流现象，在门洞下半部分室内冷空气流出室外，门洞上半部分室外走廊空气流入室内。
采用双层百叶动态送风比使用方形散流器的商铺，其空气速度场更有组织，风感更加明显，岗位送风的效果也更加好。
4小结
（1）针对商铺的商业性质，需要开门营业，通过门洞的自然对流将影响着室内的空调效果。因此本文中以广州纺织博览中心的商铺为例，根据实际情况设定初始条件，实测了门洞自然对流风速和用CFD模拟分析自然对流的影响。
（2）实测门洞自然对流风速，结果显示在门洞最高处和最低处风速最大，在门洞中间门洞风速最小，为中和面。经初步估算，通过自然对流进入室内的热风带来的附加冷量已经远远大于室内的水源热泵装机冷量。
（3）采用CFD模拟分析2层商铺空气状态，结果显示，越靠近风口处温度越底，越靠近门洞和室外走廊处温度越高。采用双层百叶风口比采用散流器风口，其室内温度场更加均匀，空调效果更好，气流组织也更加合理，更加适合敞开商铺的岗位送风空调模式。
参考文献：
[1]霍培娜. 夏热冬冷地区某商场空调负荷变化特性分析[D].湖南大小.2013
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[4]邓锦良. 城市综合体暖通空调系统设计浅析[J]. 发电与空调.2014（5）
[5]吴成斌. 空调用制冷设备季节性能评价方法研究[D]. 清华大学.2013
[6]吴哲豪. 大型商业广场暖通空调设计方案研究[J]. 中华民居（下旬刊）. 2014（3）
[7]孙一坚，沈恒根. 工业通风（第四版）[M].中国建筑工业出版社.2010
[8]公共建筑节能设计标准（GB 50189-2015）.中华人民共和国住房和城乡建设部。
论文作者:黄美斌,欧阳长文,刘谨,李继路
论文发表刊物:《低碳地产》2016年13期
论文发表时间:2016/11/9
标签：商铺论文; 门洞论文; 风速论文; 自然论文; 风口论文; 室内论文; 空调论文; 《低碳地产》2016年13期论文;