建筑環境與 HVAC的案例
ANSYS建筑專欄：HVAC及舒適性
開發制冷、通風、空調系統（HVAC）取決于多種因素，包括溫度、濕度、風速、噪音、還有門窗和墻壁的熱損失。使用ANSYS軟件，仿真驅動產品研發，使設計者在設計初級階段，就可以對暖通空調設備在各種場景下的性能進行分析，而無需生產出樣品模型，就可以使性能最大化而且可以在源頭上控制噪音的產生。進一步了解建筑物內的空氣流動狀況對于設計最好的空調系統至關重要。同時暖通空調設備的安放位置也對使用者的舒適性產生很大的影響，此外，成本控制和環保性也是重要的考量因素。
虛擬模型給了工程師更多機會在短時間內測試大量的參數。因此，設計者能夠盡可能地達到最經濟、最節能、最舒服、最適合的系統設計。
ANSYS多物理場解決方案根據房間標準、使用者活動等輸入參數，幫助設計者設計出最優秀的暖通空調系統。最終結果是可以更快速地獲得設計批準，減少費用超支的風險，達到建筑目標。
展開 【環境仿真專題第四講】使用Code_Saturne模擬化學污染物在復雜建筑環境下的大氣擴散
本周還是圍繞環境污染問題
帶來環境仿真專題的第四個案例
圖文詳解 仿真思路更清晰
一起來學習吧
評估污染物通過復雜地形（如山地上和城市中的高樓大廈之間）的擴散對環境造成的影響，可以將這類污染的影響降至最低。
《環境仿真專題》第四講
使用Code_Saturne模擬化學污染物在復雜建筑環境下的大氣擴散
01
研究背景
城市區域建筑林立，地形復雜，如果出現大規模化學品泄漏，將會在近地面處形成重氣云團，這是因為化學品分子量較大的原因導致的。其隨流場擴散的行為受到諸多因素影響，因此需要有效的手段對城市區域內高分子量物質的擴散進行預測以評估潛在的安全風險，并制定相關的緊急響應手段。
JackRabbit II（JRII）實驗場地和裝置
實驗手段是常見的研究方式之一， 美國的Jack Rabbit II（JRII）實驗就是通過在人工建造的模擬城市環境內釋放高壓液化氯，以研究城市環境下高分子量物質的擴散行為。然而進行該實驗需求的成本過大，時間過長，規模有限，因此如果可以使用CFD手段快速模擬化學污染物在不同城市布局下的不同位置、不同風向等等多種情況下的泄漏情況，將大大減少相關成本，從而獲得更全面和更多樣的數據信息。
展開 奧運場館風環境分析與建筑云
奧運場館風環境分析與建筑云
作者：路明標
里約奧運會現在已經接近尾聲，在觀看各位運動員緊張激烈的比賽的同時，我們也見識到了各式各樣的奧運場館，包括室外田徑場地、網球場地，室內的籃球館、游泳館等等。
奧運場館往往會成為一屆奧運會的象征，比如1964年東京奧運會代代木體育館，2008年北京奧運會的鳥巢、水立方，2012年倫敦奧運會的“倫敦碗”等。
近年來，隨著“綠色奧運，科技奧運”理念的提出，在運動員向著“更高、更快、更強”的目標拼搏，打破一項又一項世界紀錄的同時，奧運場館的設計建設也要求越來越高，除了外觀的觀賞性以外，也越來越注重環保以及人體舒適性要求。
這其中最重要的一部分就是場館內風環境的分析，奧運場館內因為是進行體育競技的場所，風環境會對比賽有著很大的影響，尤其是羽毛球等室內比賽以及百米賽跑等競速比賽；同時風環境還對場館內熱環境有著決定性的影響，空氣流通及溫度分布情況極大的影響了場館內的人體舒適度。為了對場館內風環境有著更好的控制，奧運場館中都必須安裝機械通風裝置，比如空調、通風機等，而如何更好的節省機械通風裝置所消耗的能源，更好的利用自然通風等，都需要對場館內空間結構進行詳細分析，對空間分布及通風裝置位置進行優化。
南京天洑開發的建筑云仿真系統，基于CFD（計算流體力學）仿真技術，能夠對室外及室內場館的風環境及熱環境進行詳細分析，得出在場館內任意位置的氣體流動及溫度分布情況，從而能夠指導場館的空間結構設計，以及通風裝置的位置選取。
展開 新環境！新要求！《建筑工人施工現場基本配置指南》發布！
日前，住建部等12部門聯合印發了《關于加快培育新時代建筑產業工人隊伍的指導意見》（點擊文末“閱讀原文”可查閱住建部文件），深入貫徹落實黨中央、國務院決策部署，加快培育新時代建筑產業工人隊伍。其中指出：要按照《建筑工人施工現場生活環境基本配置指南》《建筑工人施工現場勞動保護基本配置指南》《建筑工人施工現場作業環境基本配置指南》要求，結合本地區實際進一步細化落實，加強監督檢查，切實改善建筑工人生產生活環境，提高勞動保障水平。
三份《建筑工人施工現場基本配置指南》的主要內容如下，各項目應認真學習，逐一對照，看一看你們工地達標嗎？
一
生活環境篇
《建筑工人施工現場生活環境基本配置指南》總體要求：加強建設工程施工現場生活區域標準化管理，改善從業人員生活環境和居住條件，保障從業人員身體健康和生命安全，生活區域應統籌安排，合理布局，按照標準化、智能化、美觀化的原則規劃、建設和管理。生活區域場地應合理硬化、綠化，生活區域應實施封閉式管理，人員實行實名制管理。生活區設置和管理由施工總承包單位負責，分包單位應服從管理。施工總承包單位應設置專人對生活區進行管理，建立健全消防保衛、衛生防疫、智能化管理、愛國衛生、生活設施使用等管理制度。生活區域應明確抗風抗震、防汛、安全保衛、消防、衛生防疫等方案和應急預案，并組織相應的應急演練。生活區域設置除應符合本指南的規定外，還應符合《建設工程臨建房屋技術標準》（DB11/693）、《建筑設計防火規范》（GB 50016）、《建設工程施工現場消防安全技術規范》（GB 50720）等現行國家和行業標準要求。
展開 
為中國建筑、環境發展添磚加瓦
1、背景
（1）近年來，隨著我國經濟建設的發展，城市規模的不斷擴大，高層建筑大量建設，與此同時高層建筑群風環境的問題日益突出，環境中風的狀況直接影響著人們的生活，而風環境的狀況不僅與當地氣候有關系，還與建筑物的體型、布局等因素有關。
（2）當然，隨著城市的發展，城市的環境問題日趨嚴重，特別是重工業城市，污染物的排放會直接影響城市居民的生活及健康，前段時間，華北地區空氣污染極其嚴重，大量的霧霾籠罩著城市，對居民的健康產生了極大的影響，甚至影響了國家的形象。
經濟的如此的發展，城市如此的發達， 霧霾卻如此的肆虐，各行各業的人們都在為此奮斗，做為CFD工程師的我們，是不是應該想點辦法呢？
2、軟件介紹
建筑云是中國南京天洑軟件有限公司開發的基于結構化網格的建筑仿真云計算系統軟件
主要應用于：
（1）綠色建筑室外的風環境分析
（2）室內低碳、舒適性仿真分析
（3）日照仿真分析
（4）大氣擴散分析（如PM2.5）等
建筑云注重易用且實用性
（1）針對無CFD經驗的設計師提供方便的工具，對有經驗的工程師提供易用工具
（2）能夠短時間內、快速得到結果
（3） 操作簡單，零學習成本，可無師自通
（4） 建筑設計師隨時隨地通過科學驗證創作性，并演示
（5）建筑設計軟件Sketchup無縫連接
3、CAD模型的轉換
某天，距離城市最外圍200m的某個區域發生污染物的泄露，污染物主要是成分有二氧化硫、一氧化碳及PM2.5，此時，我們需要根據計算結果來預測風速及可能被污染的區域。
城市的分布如下圖所示。
展開 無需幾何修復的快速CFD工具：建筑與暖通環境高效整體解決方案
隨著全球氣候的變暖，世界各國對建筑節能的關注程度正日益增加。人們越來越認識到，建筑使用能源所產生的CO2是造成氣候變暖的主要來源。節能建筑成為建筑發展的必然趨勢，這就要求在建筑設計與暖通系統布置中充分利用太陽能，采用節能的建筑圍護結構以及采暖和空調，減少采暖和空調的使用；根據自然通風的原理設置風冷系統，使建筑能夠有效地利用夏季的主導風向；建筑采用適應當地氣候條件的平面形式及總體布局。
建筑、暖通、潔凈領域的設計對能耗、效率、舒適性的要求越來越高，傳統的設計經驗加物模實驗的方式越來越不能滿足快節奏、高品質的要求。計算流體力學具有成本低，周期短，可視化程度高等優點，能夠大幅度助力建筑、暖通、潔凈領域的設計過程，大大提高建筑、暖通、潔凈領域的設計水平。
MSC 的計算流體力學工具（Cradle scSTREAM）功能全面，具有全面的流動、傳熱、化學反應、噪聲、傳質、光學等物理模型，且在建筑、暖通、潔凈領域開發了專有模塊，如空調模型、散流器模型等，大大簡化了仿真流程。其優化的像素網格技術更是對幾何模型高度容錯，幾乎不需要幾何修復直接劈分網格，大大縮短了工程實施周期。MSC 的計算流體力學工具能夠全面助力建筑環境、暖通空調與潔凈系統的設計與優化過程。
展開 FloEFD暖通空調模塊 – 讓建筑環境CFD模擬提升到新的水平
近發布的FloEFD暖通空調模塊為FloEFD帶來了諸多專門用于建筑環境模擬的功能。 FloEFD具有先進CFD（計算流體動力學）自動化方面的技術和功能，使用戶專注于應用，而不只是數字。能夠模擬空氣流動，污染物擴散，建筑環境的熱舒適性和熱功率的真實三維物理模型，CFD的普及大大擴大了設計師范圍。
乘員熱舒適性和室內空氣質量管理是綠色建筑設計關鍵的挑戰。如ASHRAE標準55-2004（包括在空間熱舒適性）和ASHRAE標準62.1-2007（包括可接受室內空氣質量的通風（IAQ））可以通過CFD模擬來確定。 FloEFD的暖通空調模塊能夠模擬以下指標，設計空間時確保可接受熱舒適的行為和IAQ水平最大化：
?預測平均投票（PMV）
?預計不滿意百分比（PPD）
?可操作（舒適）溫度
?通風裝置溫度
?空氣擴散功能指數（ADP）
?污染物排除效率（CRE）
?當地空氣質量指數（LAQ）
?氣流角度
輻射傳熱是任何特定的建筑環境的熱效率的中心。不管是否受短波太陽載荷或紅外輻射轉換的影響，FloEFD先進的輻射能力能夠模擬的模型如下：
半透明固體（固體的輻射吸收）
不同波長輻射
光譜的定義
表面的鏡面反射
折射率
從帶有弧形玻璃外墻的心房到裝有射流風機的停車場，從醫院隔離室到潔凈的制藥房間；FloEFD的暖通空調模塊和FloVENT提供了全方位滿足建筑環境設計需求的CFD方案。
如需閱讀英文原文，請點擊以下鏈接：http://www.simu-cad.com/cn/news/news_list.asp?id=574
需要試用該軟件，請在我們網站登記相關信息，我們會盡快跟您聯系：http://www.simu-cad.com/cn/contact/
展開 FloVENT--專業的從事建筑物暖通，環境污染預測的三維流場分析軟件
FloVENT可廣泛運用于室內通風及空調設計、社區和建筑內外環境分析、無塵室的設計、濃度擴散預測及火災的仿真。FloVENT內涵豐富的材料庫和各種模塊化的功能，幫助工程師在設計初期能夠快速建立模型，先行在計算機上進行各種流場、溫度場、濃度場及各種舒適度的分析。FloVENT精準且快速的運算能力，能夠有效縮短設計的流程，解決工程設計的死角，進而大幅提升工程人員的設計能力，降低開發成本的支出。
窗口化接口 簡單易學 容易上手
FloVENT人性化的窗口接口，讓軟件不再是冷冰冰的工具。可視化的操作和簡單易懂的設定，讓它能成為每個人都想擁有的輔助設計工具。
模塊化設計 建構快速 設定容易
FloVENT 將業界常用的組件，例如風扇、抽風機、熱交換器、濾網等等以模塊化的形式設計，再加上內建許多豐富并可擴展的材料和模型庫，能夠讓使用者以堆積木的方式，快速建立所需的模型。
直角坐標網格 求解迅速
FloVENT是以直角坐標系統建立模型，網格的產生是隨著幾何外型的建立而自動產生，并且會隨著組件幾何外型的改變或組件位置的變動而自動變化網格的形狀和位置。故能在模型建立完成之后，迅速安排網格進行求解。而且并不會因為直角坐標網格的關系，而影響結果的準確度。
動態后處理 畫面生動
FloVENT強大的后處理能力Visual Editor，不但可以將數值運算的結果，以靜態圖形化的方式，表現出各個物理量的分布狀況，更可以動態的方式表現出流場粒子運動的狀態并可進一步將其輸出成3D(三維)的Avi動畫文檔。
展開 仿真科普｜駕馭風場，筑風為友：CAE風環境仿真技術驅動建筑可持續設計
隨著城鎮化進程加速和“雙碳”目標推進，綠色建筑與宜居環境成為城市發展的核心議題。“十四五”規劃明確提出“提升城市建設智慧化水平，發展智能建造”，對建筑能效與環境適應性提出了要求。[1]在這一背景下，建筑風環境仿真技術正成為優化人居環境、保障建筑安全的關鍵支撐。CAE風環境仿真技術，通過高精度數值模擬還原真實風場與建筑的相互作用，為建筑可持續設計提供科學決策依據。
圖源網絡
文件《建筑設計環境準則》明確要求建筑方案階段需進行環境影響評估，涵蓋風環境對行人安全、能耗、自然通風的影響分析，并需提出優化措施，同時強調節能設計，要求通過仿真優化建筑布局降低熱島效應，提升室外風舒適性。[2]
“熱島效應” 圖源網絡
海南省《綠色建筑設計規程》文件，要求建筑群體布局長度超30米時，需設置通風過街樓，并應運用計算流體力學（CFD）手段對場地風環境進行模擬預測，完成模擬報告，據此完成規劃設計。[3]
可見，CAE風環境仿真技術可在設計階段精準預測建筑群風場分布，為規劃布局與結構安全提供科學依據。
當傳統風洞試驗面臨周期長、成本高的困境，建筑風環境仿真的優點在于：
（1）費用省、周期短、效率高；
（2）可方便探討各種參數變化對結構性能的影響；
（3）基本不受結構尺度和構造的影響，可盡可能真實地模擬實際結構以及所處的環境，克服試驗中難以滿足雷諾數相似的困難；
（4）數值模擬的結果可利用豐富的可視化工具，提供風洞試驗不便或無法提供的繞流流場信息。
展開 仿真科普｜駕馭風場，筑風為友：CAE風環境仿真技術驅動建筑可持續設計
，到營造健康舒適環境、降低運營能耗，CAE建筑風環境仿真技術為建筑師與工程師提供了駕馭風場、實現“人-建筑-氣候”和諧共生的科學手段。
從建筑模擬仿真技術角度剖析人與住宅之間的影響
外流場仿真分析有利于自然通風風場布局優化，以及大空間建筑物的流程模擬，便于工程師對特定的房間或者區域進行策略調整，實現更有效的室內自然通風，節能減排。
HVAC系統分析
自然通風屬于客觀因素，如果想要主觀調整室內通風環境，人們往往會選擇空調作為調節室內氣流的手段。空調利用冷風、熱風調節室溫，不僅改變了家居的居住舒適度，還會形成磁場，對居室的風水有很大的改變。因此我們可以利用HVAC系統仿真分析來如何設置最佳氣流位置。
“HVAC”即是“供暖通風與空氣調節工程”的英文縮寫，簡稱“暖通空調”。主要目的為控制室內熱環境，改善室內空氣品質的重要技術。
為制定出最佳的通風空調方案，暖通設計師從建筑方案設計階段就開始探尋建筑物室內外的氣流的速度場、溫度場、濃度場的分布，盡可能設計出最為高效、舒適、節能的空調系統。
HVAC的CFD模擬
為達到空調系統運行高效且節能，暖通設備運行管理人員也一直致力于探尋設備能效的最大化。在研究建筑環境及其HVAC系統之間的動態作用時，仿真和模型是最常用的方法。
描述HVAC系統的軟件從功能的不同大致也可以劃分為兩種類型，一種是基于系統的，另一種是基于部件的。前者主要強調的是HV AC系統整體的能耗和經濟性分析，而后者則針對某些設備和部件，如制冷機或水泵，來討論它們的性能。
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