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室內空調模擬考量空調設備與室內隔間設計的相互關係,並導入人體發熱、設備發熱及日照負荷等因素,藉由設定設備的送風及溫度參數來檢視設備的數量是否能滿足空間的需求。
辦公樓室內空調解析

解析概要

 

  近年來,在辦公樓・教室等長時間在有人工作學習的室內環境裡,室內空調的利用在不斷增加,需要更為注重空調設計。 到現在為止,空調的利用主要是以空調直接製造冷風・熱風,通過空氣迴圈改變室內溫度的形式為主。但是這種形式的空調,會使長時間待在室內的人由於室內溫度不均和被空調的風直吹而感到不適,也有可能會出現對身體健康有害等影響。 為了改善這一狀況,可以有效的製造舒適的室內環境空調的利用在不斷增加。  

  此建築設計案例, 利用WindPerfect分析夏季室內冷熱環境和PMV(Predicted Mean Vote)指數,掌握室內舒適度和確認輻射式空調的有效性為目的。

解析模型・解析條件

 

(解析空間尺度・總網格數)18.0m×10.0m×3.0m、664,232 (圖1)
※解析物件的模型設定為某一辦公樓的辦公室,天花板上設置了輻射板
(解析條件)
・季節: 夏季・多雲(室外溫度33.4℃)
・輻射板溫度: 16℃ (圖2)
・室內發熱量條件設定 (圖3、圖4、圖5)
照明發熱(4500W)
人體發熱1450W(50W/人,設定29人)
機器發熱1450W(50W/台,設定29台)
・與室外相接的牆・玻璃窗的傳熱係數條件設定
牆0.9W/(㎡・K)
玻璃窗2.6W/(㎡・K)
・各負荷的設定位置、如圖3、圖4、圖5所示。
・此案例為1200秒(20分鐘)後的結果。

  在計算平均熱感覺指數(PMV)時,各參數設定值為;輻射率0.5、相對濕度60%、活動量(met)1.0、著衣量(clo) 0.6。PMV指數是用-3~+3之間的值來評價舒適狀態的指標,-3為冷、+3為熱、0意味著室內熱環境為最佳熱舒適狀態。

圖1 解析模型
圖2 輻射板位置
圖3 照明發熱負荷位置
圖4 牆・窗傳熱負荷設定位置
圖5 人體・機器負荷發熱設定位置
 
解析內容

 

・室內氣流速度最大為0.5m/sec。(圖6、圖7)
※風速超過0.5m/sec時身體會感覺到空氣的流動。
・室內溫度為25~28℃,和設定溫度(26℃)幾乎相同。
・平均熱感覺指數(PMV)分佈為0~1之間,基本上為中立值(舒適狀態)。
  從以上模擬結果可以看出、輻射式空調可以減少室內氣流速度與溫度的不均勻性,同時也可以使室內環境保持在最佳熱舒適狀態(PMV=0)。

  如此案例所示,利用WindPerfect可以有效的掌握利用室內空調時的室內氣流・溫度變化,以及室內環境的人體舒適度(PMV)。另外,可以很容易的變更發熱負荷、時間段等參數值,做出不同環境狀態下的模擬解析。

圖6 速度分佈+速度向量圖
圖7 速度分佈+速度向量圖(FL+1m)
圖8 溫度分佈図
圖9 溫度分佈図(FL+1m)
圖10 PMV分佈図
圖11 PMV分佈図(FL+1m)
圖12 溫度等値面表示 (25℃)
圖13 表面溫度分佈

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