不同安装条件下空调室外机周围热环境的数值模拟

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FLUID MACHINERY Vo1．41，No．9，2013文章编号： 1005—0329(2013)09—0066—05不同安装条件下空调室外机周围热环境的数值模拟蒋悦波 ，金梧凤‘，刘 杨 ，朴完奎(1．天津商业大学 天津市制冷技术重点实验室，天津300134；2．乐金电子(天津)电器有限公司，天津300134)摘 要： 为探讨建筑凹槽内空调室外机运行时的温度场和气流场，以某住宅建筑为例，利用 CFD模拟的方法，分析了不同的室外机安装条件对空调运行产生的影响，得出了最佳的室外机安装条件。

关键词 ： 住宅建筑 ；室外机；数值模拟；安装条件中图分类号 ： TH12；TU831 文献标识码 ： A doi：10．3969／j．issn．1005—0329．2013．09．015Numerieal Simulation of Thermal Environment for Outdoor Units underDi仃erent Installation ConditionsJIANG Yue—bo ，JIN Wu—feng ，LIU Yang ，PIAO Wan—kui(1．Tianjin University of Commerce，Tianjin Key Laboratory of Refrigeration Technology，Tianjin 300134，China；2．LG Electronics(Tianjin)Electrical Appliancen Co．Ltd．，Tianjin 300134，China)Abstract： To analyze the temperature field and the flow field of outdoor units which are located at re—entrant of a building，acertain building is taken as an example to analyze the impact of outdoor units under diferent installation conditions and the bestinstallation conditions are proposed.

Key words： residential building；outdoor units；numerical simulation；installation conditions1 引言考虑到建筑外立面的美观，建筑设计师在设计时通常增设凹槽结构作为室外机位，将室外机安装在凹槽结构内，同时用百叶封闭，在夏季由于室外机位空间有限，周围存在一定的遮挡物，这使得空调冷凝器周围的气流组织都偏离大空间的理想状态，空调室外机的散热效果受到一定程度的影响，导致空调回风温度升高，严重影响了空调制冷性能。有研究表明，当室外机作为冷凝器使用时，其进风温度每升高 1℃，空调系统的 COP降低约 3％，当进风温度超过 45℃时将会严重影响空调系统的正常运行 l2 J。因而，利用数值模拟方法对空调室外机热气流进行分析，并在不影响建筑立面美观性的前提下，如何保证空调室外机高效可靠运行具有重要的意义 。

目前，国内很多单位或个人对空调室外机周围热环境问题进行了模拟或实验研究。国内厦门市建筑设计院的黄章星认为风冷室外机散热的影响因素有建筑构造、机型选择、风压、朝向和上下影响"J，应尽量采用侧吹型室外机、外挑式阳台，并附加风筒协助散热。清华大学的周德海研究了高层建筑凹槽内室外机的散热问题_8 J，以某高层建筑为例，运用CFD模拟方法，分析了不同的室外空气来流和室外机运行状态下的局部热环境，提出改善局部热环境的措施。香港城市大学的T．T．Chow等模拟研究了安装在建筑凹角处的分体式空调室外机周围的速度场和温度场 ，并分析了凹角的形状对空调制冷性能的影响。程卓明等通过实验测试_1 ，研究了不同安装运行环境对空调室外机能效比的影响。然而大多数的研究侧重于环境空间内温度场和速度场的研究，安装方式对空调性能的研究不多。空调室外机风扇与遮挡百叶的距离不仅影响室外机的温度场，也影响收稿日期： 2013—02—26 修稿日期： 2013—05—30基金项目： 韩国国土海洋部尖端城市开发研究项目(Code#09 R&D AO1)2013年第41卷第9期 流 体 机 械 67空调冷凝器的回风温度；同时百叶开度对室外机出风气流也具有很大影响。

为了研究室外机安装方式对室外机热环境的影响，本文以天津市某住宅建筑为例，运用 CFD模拟的方法研究不同安装方式对室外机温度场和气流场的影响，为实际工程中室外机的安装布置提供参考。

2 物理模型该建筑共 30层，层高3．1m，建筑物周围无阻挡性的障碍建筑，采用多联机空调系统，由于该建筑立面以及房间功能的限制，建筑师设计的室外机位为三面设墙、一面设直板型百叶的凹槽结构，每个凹槽结构内布置一台侧出风式风冷室外机，单台最大额定制冷量为8000W，具体参数如表 1所示。室外机安装方式如图 1所示，百叶形式如图 2所示。

表 1 室外机参数尺寸 风量 容量 输入功率 室外机型号(mm) (ni。／h) (w) (w)ARU0D2WS 950×330×830 360o 8O00 1980图 1 室外机安装方式百叶叶片图2 百叶形式__·-◆__-_◆— — — 3 模拟内容及方法3．1 模拟 内容针对天津市某住宅建筑，对该住宅所设置的空调室外机周围热环境进行数值模拟。模拟内容分为2部分：(1)针对单层空调室外机的模拟，室外机布置时离墙的距离采用厂家推荐的最小安装距离，改变风扇距离百叶的距离以及百叶的开度，研究此时空调室外机的温度场以及速度场；(2)针对高层住宅建筑凹槽中的室外机的模拟，模拟层数为3O层，研究高层住宅建筑空调室外机的散热情况。

模拟内容如表 2所示。

表2 模拟内容模拟内容 1 2室外温度(℃) 35 35层数 单层 3O层风扇与百叶距离(mm) 150／25O／350／450／55O 250室外机离墙距离(mm) 150 150百叶开度(。) ，、 ， ，30／40／50 0百叶间距 (mm) 100 10o3．2 数 值 楔 型空调室外机在运行过程中的散热为三维、不可压缩、稳态、湍流的物理过程 “]，可以采用 K一8湍流模型来封闭Navier—Stockes方程，本文使用fluent6．3软件对室外机周围的温度场和气流场进行计算，对应的控制方程如下：连续性方程：(p )=0 (1) L
动量方程：毒c )+ OP一毒【 c詈+差)】=．s(2)能量方程：去( 毒( (3)K方程：篙 毒【c +丝O"k 箦] ( )盂J
+OUi L． OUi
+ )一p占 (4) ，


70 FLUID MACHINERY Vo1．41，No．9，20134540赠I基 355 结论l l5 29楼层图 l2 回风温度随楼层变化(1)当室外机风扇与百页间距 D不变，百叶开度由0。增大到50。时，室外机回风温度随之增大；(2)在百叶开度为 40。一50。之间时，风扇与百叶间距的变化对出风气流的局部阻力损失影响比较明显。室外机风扇与百叶间距 D为 250mm时，室外机的最高回风温度为49～51℃，此时局部阻力损失最大；(3)当风扇与百叶间距 D为 250mm，百叶开度 10。时，为最佳安装情况。在高层住宅建筑中，这种安装形式的室外机散热效果良好。

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作者简介：蒋悦波(1987一)，男，硕士研究生。

通讯作者：金梧凤(1964一)，男，副教授，通讯地址：300134天津市津霸公路东口天津商业大学机械工程学院制冷空调系。

(上接第65页)参考文献黄翔．蒸发冷却空调理论与应用[M]．北京：中国建筑工业出版社，2010.

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作者简介：孙哲(1989一)，男，在读硕士，研究方向：蒸发冷却空调技术。通讯地址 ：710048陕西西安市金花南路 l9号 260信箱。

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