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气流组织模拟与洁净室微污染控制

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气流组织定义      
   
   

        气流组织官方定义:就是在空调房间内合理地布置送风口和回风口,使得经过净化和热湿处理的空气,由送风口送入室内后,在扩散与混合的过程中,均匀地消除室内余热和余湿,从而使工作区形成比较均匀而稳定的温度、湿度、气流速度和洁净度,以满足生产工艺和人体舒适的要求。

         简单的说,气流组织的实现,就是在房间内按照气流的基本特性,合理地布置空调系统、供风系统、FFU、高架地板、排风口和相关空气控制和空气导流设备完成气流组织布置。气流组织是通风和空调系统的重要组成部分,气流组织直接影响室内空调效果,只有合理的气流组织才能发挥送风的作用,均匀的消除室内余热和余湿,从而使工作区形成比较均匀而稳定的温度、湿度、气流速度和洁净度,以满足生产工艺。通常,业主及设计师都希望在工程建筑规划设计阶段就能详细了解由空调通风所形成的室内空气速度场、温度场、湿度场以及有害物浓度场等的分布情况,从而制定出最佳的气流组织方案。

气流组织模拟      
   
   

    气流组织模拟归属于计算流体力(CFD)学范畴,是一种虚拟实验技术。在高性能计算机(HPC)中求解空气动力学方程,获得空气运动的相关的速度、压力、温度、湿度等物理量数据,并通过计算机图形学,让数据可视化呈现出来。

       空调房间内的空气分布与送回风口的尺寸、形式、数量及位置,送风参数(送风温度,风速),房间的大小及污染源的位置和性质等有关,这些参数直接影响空调室内调节效果,也是空调系统设计及整个工程建设规划设计过程中要重点考虑环节。由于影响空气分布的因素较多,加上实际工程中的具体条件的多样性,难于用简单的理论或经验表达式来综合上述诸多因素的影响。

同时,在设计阶段未建成(生产)前无法用仪器进行整体空间的检测。借助CFD数值模拟,以直观的方式评估分析各不同气流组织方案下的气流的温湿度场和速度场和压力场,以及对气流组织结构进行设计优化。

   CFD仿真的特点和作用:特点:成本低、速度快、周期短、超前预判,计算精度高、适用性强;作用:缩短研发周期;降低研发成本;提高产品质量

CFD气流组织模拟在暖通领域中的应用?    
   

        在暖通空调领域,CFD技术在室内外通风及气流组织、有害污染物的扩散及控制、建筑火灾模拟等方面已经获  得了广泛应用。 在洁净室、医药洁净厂房、生物实验室、民用建筑、数据中心等GMP条款、《医药工业洁净厂房设计标准》(GB50457-2019)、《生物安全实验室建筑技术规范》(GB50346-2011)、《建筑防烟排烟系统技术标准》(GB50346-2011)、《数据中心设计规范》(GB50174-2017)、《数据中心制冷与空调设计标准》(T/CECS487-2017)、《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》(GB50019-2015)、《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》(GB50736-2012)《民用建筑绿色性能计算标准》(IGUT449-2018)《互联网数据中心工程技术规范》(GB51195-2016)、《数据中心基础设施施工及验收规范)(GB50462-2015)、(通风与空调工程施工质量验收规范》(GB50243-2016)G《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》》(GB50736-2012)、GB50019《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范 》、《数据中心设计规范》(GB50174-2017)、T/NIISA 003-2019《数据中心气流组织技术标准》《数据中心CFD计算白 皮 书2019》等对温湿度、风速、温度梯度、微生物及悬浮粒子、气流组织形式等方面有严格的要求:并要求采用计算流体动力学(CFD)空间气流组织进行模拟计算和评估验证。

CFD技术在暖通工程生命周期中的应用设施    

1、设计阶段:在方案及初设设计阶段,可通过气流组织CFD模拟技术进行设计评估分析和优化,根据模拟结果,给出对该设计方案的分析结论。设计方案不存在问题的,给出验证报告为方案提供科学论证;设计方案存在问题的,提供优化方案。

l 设计方案评估筛选

l 设计方案评估验证

l 设计方案二次优化

2、建筑选址:将拟选地址的气象条件输入到CFD软件中求解即可判断哪个拟选址地的室外散热条件更为理想。若拟选址地在建筑物楼群内,则有应在模型中代入周边建筑物的信息。

     3、运维阶段:对已投产运营的建筑(洁净室、实验室、数据中心等)存在粉污染、交叉污染、能耗严重、良品率下降、气流结构缺陷问题的进行分析检测并进行二次改造。

4、投标阶段:工程建筑设计越来越向高密化、多样化和大型化趋势发展,实际室内的气流组织形式变化多样,项目投标文件中在气流组织方面都要求CFD模拟验证设计方案。通过前期模拟可以提前直观预测气流组织情况,并能提取设计人员或业主所关心的各种数据,形成不同模拟方案,为业主决策提供依据。

   
如何通过气流组织模拟对洁净室进行微污染控制      

                                           

    
来源:中源广科CLABSO
HPC建筑暖通理论控制气象
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首次发布时间:2023-03-20
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