暖通空调模拟如何提高公共空间的安全性

在当今世界，工程师和建筑师越来越多地采用工程模拟，以便公共空间的设计能够在严格的项目时间内满足安全、能源效率和可持续发展目标。

仿真软件用于创建虚拟原型，并计算建筑物或空间的供暖、通风和空调(HVAC)性能。这种虚拟建筑设计方法导致:

• 对替代设计的快速调查。
• 更好地理解可以提高性能的元素。
• 探索更具创新性的解决方案。

在过去的一年里，随着全球大流行影响到世界各地的人们和公司，暖通空调模拟变得更加重要。

随着COVID-19的传播，缓解工作加大，非必要企业被关闭。这种传染性极强的病毒主要通过三种方式传播:

• 空气中的微粒。
• 咳嗽或打喷嚏时的飞沫。
• 接触有受感染颗粒的表面。

公共空间必须考虑多种策略，以减轻空气传播疾病的传播，让我们恢复正常的日常生活。你可能在我们以前的博客之一在那里，一家混合健身健身房的老板必须在安全开门前改善通风条件。

Ansys提供各种解决方案，如Ansys的发现而且Ansys流利，以执行HVAC计算流体动力学(CFD)模拟，这取决于帮助满足HVAC指南和标准所需的保真度。

Ansys HVAC仿真解决方案:前期设计探索

在尝试达到最终优化设计或构建物理原型之前，发现可以用于测试各种不同的设计思想和概念。Discovery有三个关键功能

• 几何的准备
• 设计探索
• 设计验证

Ansys Discovery可以帮助评估和演示的有效性
新的屏障，以保护顾客免受可能的空气传播病毒。
你可以采取现有的通风系统和附近
考虑到表格。

Discovery中的几何准备允许您快速创建和准备模拟模型或创建用于研究的设计变体。只需点击一下，您就可以进入设计探索，在那里您可以通过实时交互式模拟快速探索多个设计概念。在缩小设计概念范围之后，您最终可以进入用于设计验证的细化模式。

在探索模式中分配的所有边界、材料和其他条件将被保留和转移。一个网格将自动生成，并允许您细化整个网格，甚至为感兴趣的区域添加局部细化。当您准备求解时，细化模式将使用Ansys Fluent求解器为您提供更高的保真度结果。

当您的HVAC模拟需要更多功能时，只需单击鼠标即可将案例文件传输到Fluent。ribbon有一个传输按钮，可以将模型、网格和条件直接传递到Fluent中进行进一步验证和优化。

设计验证与优化

Fluent可以对整个系统和部件进行高保真的暖通模拟。它将减少必须进行现场设计修改的可能性。无论您正在模拟何种室内空间，Fluent的行业领先功能都可帮助您优化以下条件:

• 流模式
• 停滞的地区
• 排气口的位置
• 减少病原体传播

下面的两个例子将展示如何使用Fluent来评估替代设计方案和优化负压室(NPR)的通风。NPRs用于帮助将有害污染物控制在与受感染患者同一房间内。

房间保持在比周围环境更低的压力下。这是通过使用通风系统来实现的，该系统排出的空气比提供给空间的空气多。流量的差异由计划和/或非计划泄漏的组合来弥补，这取决于房间的气密性。

隔离装置内的污染物捕获

尽管国家公共卫生中心的工作人员佩戴个人防护装备(PPE)，但有利于设计通风系统，以最大限度地减少来自患者的污染物混合和循环的程度。研究人员评估了三种不同入口位置的设计，以确定哪种设计能最好地通过排气捕获患者污染物。

• 进气口在门上方
• 进气口与床身对齐
• 进气口在门上方，与床对齐

通风流量相当于每小时换气12次(ACH)，符合指南和标准。流畅的结果表明，有进气口与床线创建一个有效的行动，病人污染物进入排气系统的清扫。

这个模拟显示了一个类似清扫的动作来帮助病人排气
负压室中的污染物。

负压室设计保证

Fluent还可以用于评估总体NPR设计，以显示平均空气年龄(MAA)。这是空气新鲜度的指示，与通风效果有关。MAA还可用于帮助识别通风空间中停滞或再循环的空气区域。

研究了两个具有相同房间尺寸和条件的案例，以找到最佳百叶朝向和气流模式。病例1的百叶将空气直接引向下方，而病例2的百叶将空气引向患者的床。

结果表明，情况1，百叶引导气流直下，是首选方案。下面两张图显示了流动流线和体渲染，其中红色表示空气停留时间较高的区域。

病例1(左)比病例2(右)更适合通风。有
百叶直接向下气流，减少空气停留时间，
如红色体渲染图所示。

Fluent已用于其他各种HVAC模拟，以帮助分析污染物迁移，包括餐馆、零售商店、办公楼和飞机客舱。观看网络研讨会用Ansys Fluent模拟安全暖通空调系统详细了解这些案例研究，以及如何使用Fluent设计更安全的HVAC系统。