文 献 综 述

一、研究背景

人类社会在逐渐进步,随着科学技术的迅速发展,人类已经不满足于简单的温饱，更开始追求优质的生活，有资料显示大部分人在室内活动的时间占比已经高达70%-90%^[1]，在这种情况下空调的出现无疑顺应了时代的需求并且空调也确实改善了人们的起居环境^[2]。但是空调在为人们带来舒适的同时，也给人们带来了困扰，究其原因就是空调系统的能耗过大，在当今能源紧缺的大环境下，建筑能耗能耗问题就显得尤为突出。有关资料显示，建筑业的能源消耗量约占总能耗的1/3^[3]之多，所以如何降低中央空调的能耗以及如何提升空调带给人们的舒适度在楼宇自动化蓬勃发展的背景下就成为了无数专家研究的方向^[4]。

二、国外空调系统发展及空调气流组织数值模拟研究概况

2.1、国外中央空调系统发展概况

在二十世纪，地处北美的美国出现了罕见的干旱天气，炎热的天气加上干旱弄得人们怨声载道，为了解决水资源短缺地区空调的冷热源问题，美国科学家们率先研制出了用空气散热代替冷却塔的风冷式冷水机^[5]。

在二十世纪九十年代前，日本不但拥有世界顶级的设备开发技术和控制技术，更拥有庞大的市场份额，其在全球制冷式空调市场占比高达60%^[6]。日本的VRV技术就是得益于其拥有的设备开发与控制基础。另一方面，日本国土面积小但是拥有的人口却很多，因为人口密度过大，其住宅也被设计成了建筑结构较为紧凑的高密度住宅。日本的一般住宅层高都比较低，较大层高的风管式空调系统就不适合布置在日本住宅里。日本是个国内资源匮乏的国家，其能源消耗主要依赖于从国外进口，因此该国非常强调节能。家用空调作为能源消耗大户，其节能技术的开发尤其受到重视^[7]。

2.2、国内外空气流动数值模拟研究概况

目前在暖通空调工程中，对预测室内空气流动分布采用的方法主要有四种:射流公式、Zonalmod模型、CFD方法以及模型实验^[8]。其中的CFD因为其极低的成本，所耗费的时间少，模拟出的资料完备且可以应对各种不同的工况等独特的优点，越来越受到人们的青睐^[9]。

英国人Thom在1933年第一次用手摇计算机算出了二维粘性流体偏微分方程，CFD应运而生。丹麦的Nielsen在1974年第一次将CFD用于暖通空调工程领域，对通风房间内的空气流动进行模拟^[10]。之后短短的20多年内，CFD技术在暖通空调工程中的研究和应用进行得如火如荼。如今，CFD技术逐渐成为广大空调工程师和建筑师解决分析工程问题的有力工具^[11]。CFD方法是研究空调中空气动力学问题的有效而经济的方法，它可对室内空气气流分布情况进行数值模拟和预测，从而得到房间内速度、温度、湿度以及有害物浓度等物理量的详细分布情况，为设计部门提供较为完整的技术依据^[12]。随着时代的发展，建筑空间越来越向复杂化、多样化和大型化发展，实际空调通风房间的气流组织形式变化多样，而射流分析方法只能给室内的一些集总参数性的信息，无法满足设计者详细了解室内空气分布情况的要求^[13]。