Гидродинамический анализ воздушных потоков

О ко м п а н и и Fuj it s u G e n e r a l Li m it e d
О ко мп ан и и F u j i t s u G e n e r a l L i mi t e d
СFD-анализ проектов
(Гидродинамический анализ воздушных потоков)
Что такое CFD-анализ?
Вычислительная гидродинамика
(англ. Computational fluid dynamics, CFD) - это подраздел механики сплошных сред, включающий совокупность физических, математических и численных методов, предназначенных для
вычисления характеристик потоковых процессов. В кондиционировании применяется для
анализа воздушных потоков.
Температура воздуха
Воздушный поток
Высокая
температура
Низкая
температура
Использование средств CFD-анализа позволяет повысить эффективность применяемых
решений еще на стадии проектирования систем.
CFD-анализ
Общая концепция
Отображение потоков воздуха,
распределение температур,
выходящие потоки из наружных и
внутренних блоков
Проработка рабочего
проекта
Финальный проект
Монтаж оборудования
Финальная пусконаладка
28
Выбор наилучшего расположения
наружных и внутренних блоков
Предотвращение зацикливания потоков
горячего воздуха
В зависимости от расположения наружных блоков относительно друг друга и ограждающих
конструкций возможно возникновение эффекта короткого замыкания горячих воздушных
потоков, при котором горячий воздух выходящий из блока будет попадать на теплообменник
другого наружного блока. Это приведет к снижению эффективности и сокращению срока
службы оборудования.
Эффект короткого замыкания воздушных потоков может быть предотвращен еще на стадии
проектирования с помощью CFD-анализа.
Короткое замыкание воздушных
потоков
Высокая
температура
Снижение эффективности
Снижение производительности
Сокращение срока службы
Низкая
температура
CFD-анализ
Выбор оптимального расположения гарантирует минимальное
энергопотребление, высок ую
производительность и максимальный срок службы.
Высокая
температура
Низкая
температура
29
О ко м п а н и и Fuj it s u G e n e r a l Li m it e d
О ко мп ан и и F u j i t s u G e n e r a l L i mi t e d
Установка жалюзи на выходе воздуха
В случае установки наружных блоков на технических этажах выброс горячего воздуха осуществляется через воздуховоды. В такой ситуации имеет принципиальное значение угол наклона
воздуховыпусных решеток.
Температурная схема потока воздуха в разрезе, вид сбоку
Воздуховод
Высокая температура
Низкая температура
Наружный блок
Первоначальная установка
Угол жалюзи был выбран неправильно, поэтому выпускаемый горячий воздух засасывало
обратно в наружный блок.
Совет:
Рекомендуется делать угол
воздуховыпускных жалюзи в
диапазоне от 0 до 20 °C.
Пример улучшения:
60°
10°
Предлагаемые улучшения
Правильно настроить угол жалюзи во избежание зацикливания воздушного потока..
Температурная схема потока воздуха в разрезе, вид сбоку
Высокая температура
Низкая температура
Результат моделирования
30
Перетекания потока горячего воздуха не происходит, что гарантирует высокую
эффективность работы.
Контроль скорости воздушного потока
В случае установки наружных блоков на каждом этаже друг под другом появляется риск
перетекания горячего воздуха.
Установка наружных блоков в специальном месте на каждом этаже
Разрез A-A Разрез B-B
B
B
A
A
Температурная схема потока воздуха
в разрезе, вид сверху (20 этаж)
Наружный блок
Высокая температура
Низкая температура
Первоначальная установка
Горячий воздух выбрасываемый из наружных
блоков на нижних этажах всасывается наружными блоками установленными на более высоких этажах.
Совет:
Возможно увеличение
статического напора,
а соответсвенно, объема
и скорости выходящего воздуха.
Пример улучшения:
Стандартный
напор
Высокий
напор
4 м/с
6 м/с
Стандартная настройка
Режим высокого
статического давления №1
0 Па
30 Па
Предлагаемые улучшения
Увеличение скорости выбрасываемого воздуха.
Разрез A-A Разрез B-B
B
B
A
A
Температурная схема потока воздуха
в разрезе, вид сверху (20 этаж)
Высокая температура
Низкая температура
Результат моделирования
Увеличив скорость воздуха существенно снижается замыкание потока горячего воздуха.
31
О ко м п а н и и Fuj it s u G e n e r a l Li m it e d
О ко мп ан и и F u j i t s u G e n e r a l L i mi t e d
Оптимизация расположения наружных блоков в
ограниченном пространстве
В случае установки большого количества наружных блоков на крыше в условиях ограниченного пространства возможна ситуация, когда горячий воздух из одних наружных блоков будет
перетекать в другие.
Температурная схема потока
воздуха, вид сверху
Крыша
A
A
Разрез A-A
Высокая температура
Низкая температура
Наружный блок
Стена
Первоначальная установка
Наружные блоки установлены близко друг к
другу, что препятствует проникновению свежего воздуха в центральную зону всасывания.
Вместо свежего воздуха уличной температуры
всасывается отработанный воздух высокой
Совет:
При размещении
наружных блоков
соблюдайте рекомендации
по расстоянию между блоками.
Пример улучшения:
1000 мм
или более
400 мм
400 мм
или более или более
Расстояние между блоками:
400 мм
100 мм
Предлагаемые улучшения
Расстояние между наружными блоками увеличили, что обеспечило подачу свежего воздуха
для охлаждения теплообменников.
Крыша
Температурная схема потока
воздуха, вид сверху
A
Высокая температура
Разрез A-A
A
Низкая температура
32
Результат моделирования
Улучшив воздухообмен удалось исключить перетекание горячего воздуха, снизить
энергопотребление и повысить надежность работы системы.
Оптимизация расположения наружных блоков
сконцентрированных в углу
В случае установки нескольких наружных блоков в углу с высокими стенами возможна ситуация,
когда горячий воздух из одних наружных блоков будет перетекать в другие.
Температурная схема потока воздуха, вид сверху
Стена
A
A
Высокая температура
Разрез A-A
Низкая температура
Первоначальная установка
Установленные в углу, рядом с высокими стенами, наружные блоки имеют ограниченную
циркуляцию воздуха. Горячий воздух из наружных блоков стоящих в углу отражается от стен
и перетекает в зону всасывания.
Совет:
Установив наружные блоки
на высоте 500 мм вы существенно
улучшите циркуляцию воздуха
с 4-х сторон.
Пример улучшения:
100 мм 500 мм
Предлагаемые улучшения
Установленные в углу, рядом с высокими стенами, наружные блоки имеют ограниченную
циркуляцию воздуха. Горячий воздух из наружных блоков стоящих в углу отражается от стен
и перетекает в зону всасывания.
Температурная схема потока воздуха, вид сверху
Стена
A
A
Высокая температура
Разрез A-A
Низкая температура
Результат моделирования
Наружные блоки установленные выше, существенно лучше обдуваются свежим воздухом.
33
О ко м п а н и и Fuj it s u G e n e r a l Li m it e d
О ко мп ан и и F u j i t s u G e n e r a l L i mi t e d
Оптимизация расположения наружных блоков
установленных рядом с высокой стеной
В случае установки нескольких наружных блоков между двумя высокими стенами возможна
ситуация, когда гкогда будет существенно затруднена циркуляция свежего воздуха и будут
появляться зоны с повышенной температурой.
100 мм
Температурная схема потока воздуха, вид сверху
Высокая температура
Низкая температура
Первоначальная установка
Наружные блоки установлены на направляющих и ограниченны с двух сторон высокими
стенами. При стандартной установке имеют
зоны с повышенной температурой всасываемого воздуха.
Совет:
Изменить высоту
установки
и форму основания
Пример улучшения:
Высота рамы:
100 мм 1000 мм
Высота рамы:
Рельсы
Рама
Предлагаемые улучшения
Изменить высоту и форму основания, что
позволит увеличить забор воздуха снизу.
Oткрыто
Oткрыто
1000 мм
Температурная схема потока воздуха, вид сверху
Высокая температура
Низкая температура
Результат моделирования
34
Поступающий снизу воздух существенно улучшает обдув теплообменников наружных
блоков.
Оптимизация расположения наружных блоков
установленных между двумя домами
В случае установки большого количества наружных блоков между двумя высокими стенами
(например, двумя домами) возможна ситуация, когда гкогда будет существенно затруднена
циркуляция свежего воздуха и будут появляться зоны с повышенной температурой
Температурная схема потока воздуха, вид сверху
A
Высокая темп.
Мало свежего воздуха
поступает сверху.
A
Разрез A-A
Низкая темп.
Первоначальная установка
Наружные блоки установлены между двумя
высокими стенами, что приводит к тому, что в
центр не поступает свежий воздух, а всасывается уже нагретый из других наружных блоков.
Совет:
Увеличить интервал между наружными блоками
в центре и изменить высоту установки и форму основания
Пример улучшения:
Высота рамы:
100 мм 1000 мм
Высота рамы:
Направляющие
Рама
Предлагаемые улучшения
Увеличить интервал между наружными блоками в центре, поднять наружные блоки
выше, а также изменить форму основания.
Это должно улучшить поступление свежего
воздуха как снизу, так и сверху.
Температурная схема потока воздуха, вид сверху
Высокая темп.A
Низкая темп.
Больше свежего воздуха
поступает сверху.
A
Разрез A-A
Результат моделирования
Свежий воздух начал поступать в центральную зону и существенно улучшил воздухообмен.
35