遮挡百叶角度对室外机热环境影响分析

遮挡百叶角度对室外机热环境影响分析
刘万龙 李宁 谢雄兵 徐秋生 孙杨 王哲林 王珩
青岛海信日立空调系统有限公司
摘 要： 本文利用Airpak 软件对空调室外机在有百叶遮挡情况下的热环境进行了分析， 比较百叶在不同倾斜角 度情况下对室外机回风温度的影响， 并利用实验对模拟结果加以验证。

关键词： 室外机 百叶角度 运行环境 数值模拟 实验
Environment Simulation and Experimental Verification of
Outdoor Unit Sheltered by Different Angle of Shutter
LIU Wan­long,LI Ning,XIE Xiong­bing,XU Qiu­sheng,SUN Yang,WANG Zhe­lin,WANG Heng
Qingdao Hisense Hitachi Air­conditioning Systems Company
Abstract: Taking advantage of software Airpak,the operating environment of the outdoor unit was analyzed which is sheltered by shutter,and the inflow temperature of the outdoor unit with different angle of shutter was compared and verified by experiment.
Keywords:outdoor unit,angle of shutter,operating environment,simulation,experiment
收稿日期： 2016­4­18
作者简介： 刘万龙 （1988~）， 男， 硕士， 助工； 山东省青岛市市南区东海西路 17号海信大厦 8楼客户支持部 （266071）； E­mail:******************************
随着我国城市建设的逐步发展， 高层住宅建筑的 数量也在逐渐增多， 且出于对建筑外立面整洁度的考 虑，往往会将空调室外机布置于每个楼层的相同位 置。

在炎热的夏天， 这些设备通常都会同时运行， 由这 些设备释放的热能将使周围环境的空气温度上升， 从 而引起热和空气的自然向上流动， 造成上部楼层的外
部环境空气温度升高
[1]。

有的建筑为了进一步提高外 立面的美观度，会在空调室外机摆放处采用百叶遮 挡， 或要求室外机布置于建筑凹槽内。

这就导致空调 室外机的通风环境进一步恶化， 外部环境空气温度随 楼层的上升而快速升高。

上层的空调室外机由于无法 充分散热， 导致设备运行效率下降， 甚至由于室外环 境温度过高而停机保护。

因此，
对室外机周围热环境 随其在建筑凹槽中位置的变化进行分析， 从而使室外 机在已有的建筑条件下取得最优的散热效果是十分 有必要的。

如今对与建筑有关的空气流动问题已经有一些
技术手段可以用来研究， 如现场测量、 实验研究和计算 机模拟等。

本文涉及的研究，主要是考察空调室外机 在有室外百叶遮挡时摆放位置的变化而引起的热环
境改变。

目前对这一方面的研究多是采用CFD 技术进 行模拟， 而采用现场实验的方式比较少， 本实验在采用 计算机模拟的方法同时， 采用搭建实验台的方式予以 验证， 确保所得到的结论真实有效。

1 工程概况
1.1 建筑概况
建筑共55 层， 地下 3层， 地上 52 层， 每层层高为
3.15m 。

为保证建筑的美观度， 将空调室外机外部采用 百叶遮挡， 设备空间为 1.7m （长） ×0.6m （宽）
×3.15m （高）， 2~12 层、 14~26 层、 28~40层、 42~52 层各布置一 台室外机， 室外机位于设备平台上， 每台室外机的散热
量为 34kW ， 排风量为 9000m
3
/h 。

具体的相对位置关 第36 卷第 3 期 2017 年 3 月
建 筑 热 能 通 风 空 调
Building Energy &Environment Vol.36No.3 Mar.2017.60~62
文章编号： 1003­0344 （2017） 03­060­3
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系如图1所示。

图1 室外机布置相对位置BIM 示意图
1.2 气象条件
为比较不同温度下，空调室外机回风温度的变 化，本次数值模拟以及实验选取36℃、
39℃、 42 ℃以 及45℃作为室外环境温度， 以比较不同温度下室外机 回风温度的变化。

1.3 其他条件
由于实际空调散热量受工况的影响明显
[2]
， 本文 按照最为恶劣的情况进行考虑。

假定机组已经达到稳
定状态， 且所有室外机均按照 100%负荷运行， 并假定 空调室外机附近无其他热源和阻碍空气流通的其他
障碍物。

为更好的进行数据比较，
本次模拟选取一层 进行分析。

2 数值模型
2.1 控制方程及数值方法
根据本文研究的项目情况， 考虑到室外机进排风
速远远小于音速， 一般低于 5m/s， 气体按照不可压缩 流体来进行计算。

本文采用K-着两方程湍流模型进行
模拟， 并同时满足质量守恒定律、
动量守恒定律、 能量 守恒定律和组分守恒定律， 需考虑重力因素 [3]。

图2 模型示意图
2.2 计算软件中建立的模型
本文选用的模拟软件是美国 FLUENT 公司开发 生产的Airpak 3.0.16软件。

在建立模型过程中， 为减少 不必要的计算网格， 提高运算效率， 本文对模型进行 了简化： 将建筑凹槽周围的围护结构用 Airpak 计算软 件中的block 代替， 模型示意图如图2所示。

室外机根
据实际尺寸建立模型，风口模型选用循环风模型。

模
拟过程中， 调节百叶模型的的角度， 将百叶分别倾斜至 0毅 、 -15毅 、 -30毅 及-45毅 ， 比较在不同温度条件下， 室外机 回风温度受遮挡百叶角度的影响情况。

2.3 模拟结果分析
通过模拟结果可知， 室外机在不同环境温度下， 收
到室外百叶遮挡的影响， 均存在一定程度的温升， 且百 叶遮挡角度越大，室外机的回风温度升高越多。

其主
要原因是随着百叶角度的增大，
室外机有效的排风面 积随之减少， 部分热气流由于无法及时排出， 在设备平 台内积聚， 并进入室外机回风口，
导致热气回流的产 生， 进而引起回风温度的升高。

图3为36℃下不同角 度百叶遮挡条件下机组中心位置垂直截面温度场。

图3 不同角度百叶遮挡条件下机组中心
位置垂直截面温度场
3 实验验证
为进一步比较不同百叶遮挡对室外机回风温度
（a ） 0毅
百叶 （b ） -15毅
百叶 （c ） -30毅
百叶 （d ） -45毅
百叶 刘万龙等： 遮挡百叶角度对室外机热环境影响分析 第 36 卷第 3 期 ·61·
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的影响， 本研究进行了实验验证。

实验在焓差实验室 中进行， 室外机冷凝器上共布置 16 个温度测点， 其中 在冷凝器背面布置12个温度测点， 在冷凝器侧面布置 4个温度测点。

具体测点布置示意图如图3所示。

温度 传感器采用铂电阻， 型号为 Pt100TS36A ， 测量范围为 -25~60℃， 精度为0.01℃。

图4 室外机温度测点位置示意图
利用温度传感器， 可以得到室外机在不同百叶角
度下， 不同温度时的回风温度情况， 与之前模拟的回 风温度相比较， 绘制成相应的回风温度曲线 （图5）。

图5 不同温度条件下室外机模拟值与
试验值回风温度比较
通过实验可知， 实验值与模拟值在数值上略有偏 差， 但是偏差较小， 不同环境温度下， 总体的趋势呈现
一致的状态， 由结果可知， 百叶角度越大， 室外机在不 同环境。

这也说明在工程应用中， 利用CFD 数值模拟 的方法对室外机周围热环境进行分析具有较好的指 导意义。

4 结论
在高层住宅建设中， 为了建筑外立面的美观， 在空 调设备平台往往采用倾斜角度较大的百叶进行遮挡，
通过本次研究可知， 随着遮挡百叶角度的增大， 会导致
室外机周围的热环境变恶劣，
若楼层较高， 处于较高位 置的室外机由于热压效应， 回风温度会进一步升高， 可 能会导致室外机制冷量的严重衰减，
甚至停机， 而百叶 倾斜角度较小， 情况会有较大改善， 因此， 若采用百叶 遮挡室外机， 需控制百叶的倾斜角度， 并应注意选取通 透率较大的百叶， 以利于空调室外机的运行。

通过本次研究，
表明利用CFD 进行数值模拟得到 的结果与实验测得的结果较为吻合， 因此在实际应用 中， 利用 CFD 技术对实际工程进行模拟分析具有较好 的准确性和指导意义。

参考文献
[1] 陈大宏, 钱小玉, 袁国杰.多层住宅建筑空调室外机散热对上 层设备的影响[J].暖通空调,2003,33(3):105-108.
[2] 周德海, 邵晓亮,张晓灵. 建筑凹槽中周围热环境的数值模拟 [J].广州大学学报,2010,9(6):17-22.
[3]
陶文铨.数值传热学[M].西安:西安交通大学出版社,
2001.
（a ）
36 ℃ （b ）
39℃ （c ）
42 ℃ 在项目中机电工程批准概算投资13000万元，实际投 资 10500 万元，
节约投资 2500 万元， 取得了良好的经 济效益和社会效益。

因此在机电工程施工中推行
PDCA 循环管理模式， 对保证工程质量， 提高建筑工程 水平， 具有积极而重要的意义。

参考文献
[1] 杨力.PDCA 循环在电力基建项目管理中的深化应用[J].低碳 世界,2013,18(9):33­34.
[2]
柳蕾. 浅析PDCA 循环在工程项目安全管理中的应用[J].石家 庄铁路职业技术学院学报,2012,11(2):71­75.
[3]
李庆远.做最好的生产主管 ­PDCA 在生产管理中的应用[M]. 广东: 广东旅游出版社,2015
（d ）
45 ℃ （上接99页）
2017年
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