引言据2022年我国建筑节能年度研究报告[1]数据显示，我国建筑运行能耗占比为21%，建造能耗占比为11%。城镇化进程的不断推进导致民用建筑建造能耗迅速增长。大规模建设活动的开展促进建材的生产，也促使大量能源消耗和碳排放的产生，成为我国能源消耗和碳排放持续增长的一个重要原因。在不降低室内环境品质的同时实现碳中和目标是现阶段面临的挑战。从研究夏热冬暖地区办公建筑的室内环境的角度，通过绿建模拟技术的手段，对人体热舒适性更优的空调布置方式及节能减碳的作用进行探讨并总结。1办公建筑热舒适评价1.1热舒适评价广西地区大部分城市建筑热工设计分区处于夏热冬暖地区[2]，夏季持续时间久，天气高温炎热。采用人工冷热源是夏热冬暖地区夏季降低室内温度和改善生产、生活环境的有效方式。空调设计的合理性会影响室内热湿环境，从而影响室内人员的工作效率和身心健康。根据绿建咨询项目经验，广西地区办公建筑室内热舒适评价现状具有以下几点：办公建筑人员停留室内时间久；部分工程项目由于配合精装调整空调风口，导致室内温度、湿度、风速等室内热环境参数未达到设计值；部分绿建设计师介入项目时间较晚或对模拟技术掌握不全面等原因，导致PMV-PPD模拟滞后于暖通空调方案布置。对于低星级绿色建筑项目（基本级或一星级），设计师较少进行PMV-PPD的模拟指导设计。现场调研发现由于空调风口布置存在问题，导致室内热舒适效果不佳。主要问题为风口侧送侧回和风口正对人员座位，如图1、图2所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.05.004.F001图1风口侧送侧回10.3969/j.issn.1004-7948.2023.05.004.F002图2风口正对人员座位由图1、图2可知，空调房间采用侧送侧回送风方式，且风口间距比较近，气流的活动区域始终积聚在上空。空调房间的空调送风口正对着座位，导致空调过冷。2019年版的绿建评价标准[3]中，关于室内环境及舒适度评价的绿色建筑评分项条款为“5.2.9具有良好的室内热湿环境”。对于第一款采用自然通风或者复合通风的建筑，由于广西地区夏季炎热时间长，主要功能房间室内热环境满足在适应性热舒适区域的占比较难实现，故一般项目不依靠完全的自然通风或复合通风，而是采用第二款措施，采用人工冷热源的手段实现舒适度改善。1.2研究方法人工冷热源热湿环境整体评价指标主要为PMV（预计平均热感觉指标）和PPD（预计不满意者百分率）[3]。根据ASHRAE标准[4]要求，该指标将热感觉分为七类，每一类给出相应的分值(-3～+3)，分别是冷、凉、稍凉、舒适、稍暖、暖、热。PMV表示大多数人的热感觉，而PPD表示人群对热环境不满意的百分数，人群对热环境的舒适区为：-0.5PMV+0.5，PPD10%。PMV-PPD计算可以利用热舒适软件或参考《民用建筑室内环境评价标准》的相关规定进行计算[5]。计算结果对照规范规定的Ⅰ~Ⅲ级整体评价指标的相应达标面积比例去判定绿建分值。实际工程项目设计过程中，由于项目周期长度有限，设计人员须快速得出模拟成果，故本次研究模拟方法采用常用的热舒适模拟软件。2案例分析案例选取广西南宁市五象新区的某综合办公大厦，项目共16层，其中5层至15层的主要房间为业务办公用房，16层主要房间为会议室。由于房间功能房间类似，选取501业务用房和1601会议室作为典型房间进行分析。项目空调末端采用风机盘管+新风系统。2.1求解计算首先对项目采用热舒适模拟软件进行建模，采用CFD软件计算室内流速分布和温度分布，进而得到室内热湿环境参数分布情况，并进行达标比例计算。PMV-PPD的计算公式如下[6]：PMV=[0.303exp(-0.036M)+0.027 5]×M-W-3.05[5.733-0.007(M-W)-Pa]-0.42(M-W-58.2)-0.017 3M(5.687-Pa)-0.001 4M(34-ta)-3.96×10-8∫cl[(tcl+273)4-(tr+273)4]-tclhc(tcl-ta) (1)PPD=100-95exp[-(0.033 53PMV4+0.217 9PMV2)] (2)式中：PMV——预计平均热感觉指数；M——代谢率，W/m2；W——有效机械功率，W/m2；Pa——水蒸气分压，Pa；ta——空气温度，℃，CFD求解；tcl——服装表面温度，℃；tr——平均辐射温度，℃；hc——对流换热系数。先通过CFD法求解室内温度场和速度场分布，再根据公式获取室内PMV-PPD分布情况，参考《民用建筑室内热湿环境评价标准》（GB/T 50785—2012）中的评价方法统计PMV-PPD达标面积比例，最后给出评价结果。室内热湿环境参数[7]如表1所示。业务用房和会议室室外温度均为南宁市室外温度34.6 ℃。根据《民用建筑室内热湿环境评价标准》，典型办公室人员在办公室的活动状态为静态，代谢率58.15 W/m2，对外做功0，服装热阻按照夏季人员常规穿着热阻值0.5。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.05.004.T001表1室内热湿环境参数房间类型室外温度/℃室内设计温度/℃相对湿度/%人体代谢/(W/m2)对外做功/(W/m2)服装热阻/clo业务用房34.6266058.1500.5会议室34.6266058.1500.52.2典型办公建筑模拟本次模拟案例主要建立5个方案：常规小开间办公业务用房送风方式为上送上回和侧送上回的室内PMV-PPD模拟分析；大开间会议室上送上回和侧送上回的室内PMV-PPD模拟分析；针对大开间的会议室，对比大冷量风盘（少数量）和小冷量风盘（多数量）的布置方式下室内PMV-PPD模拟分析。501业务用房送风方式为上送上回、侧送上回的空调布置方案如图3、图4所示。方案1选取4台1360型号的风盘顶送。方案2选取4台1360型号的风盘侧送。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.05.004.F003图3501业务用房送风方式为上送上回的空调布置方案（单位：mm）10.3969/j.issn.1004-7948.2023.05.004.F004图4501业务用房送风方式为侧送上回的空调布置方案（单位：mm）1601会议室送风方式为上送上回、侧送上回的空调布置方案如图5、图6所示。方案3选取6台2380型号的风盘顶送。方案4选取6台2380型号的风盘侧送。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.05.004.F005图51601会议室送风方式为上送上回的空调布置方案（单位：mm）10.3969/j.issn.1004-7948.2023.05.004.F006图61601会议室送风方式为侧送上回的空调布置方案（单位：mm）1601会议室送风方式为上送上回、小冷量风机盘管的空调布置方案如图7所示。与方案3会议室大冷量风盘方案进行热舒适模拟对比分析，比较二者的热舒适情况。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.05.004.F007图71601会议室送风方式为上送上回、小冷量风机盘管的空调布置方案（单位：mm）2.3模拟结果与分析截取501业务用房人行高度1.5 m处的参数，方案1、方案2的温度场、PMV和PPD分布如图8~图10所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.05.004.F008图8方案1、方案2的温度场分布10.3969/j.issn.1004-7948.2023.05.004.F009图9方案1、方案2的PMV分布10.3969/j.issn.1004-7948.2023.05.004.F010图10方案1、方案2的PPD分布由图8~图10可知，室内温度区间处于25~27 ℃，501业务用房整体温度分布均匀，新风系统出风口和空调回风口区域的温度较高。除去部分角落外，方案1、方案2业务用房的PMV为-0.5~0.5，室内PPD基本处于5%~8%。经模拟分析，501业务用房同类型小开间的办公室空调送风方式采用上送上回和侧送上回时，室内人工冷热源热湿环境均达到《民用建筑室内热湿环境评价标准》中的Ⅱ级要求。截取1601会议室人行高度1.5 m处的各参数情况，方案3、方案4的温度场、PMV和PPD分布如图11~图13所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.05.004.F011图11方案3、方案4的温度场分布10.3969/j.issn.1004-7948.2023.05.004.F012图12方案3、方案4的PMV分布10.3969/j.issn.1004-7948.2023.05.004.F013图13方案3、方案4的PPD分布由图11~图13可知，方案3、方案4会议室室内温度在26 ℃左右，满足室内设计温度要求。方案3、方案4会议室室内PMV为-0.5~0.5，室内PPD基本处于小于10%范围内。1601会议室同类型的大空间会议用房空调送风采用上送上回方式和侧送上回方式时，室内的气流组织和温度分布均合理。经模拟分析，方案3和方案4的室内人工冷热源热湿环境均达到《民用建筑室内热湿环境评价标准》中的Ⅱ级要求。方案5采用小冷量风盘顶送。方案5的温度场、PMV和PPD分布如图14~图16所示，10.3969/j.issn.1004-7948.2023.05.004.F014图14方案5的温度场分布10.3969/j.issn.1004-7948.2023.05.004.F015图15方案5的PMV分布10.3969/j.issn.1004-7948.2023.05.004.F016图16方案5的PPD分布对比方案3采用大冷量风盘顶送的模拟结果。1601会议室的温度场、PMV-PPD分布情况总体差距不大。分析会议室不舒适区域主要是空调直吹的送风口位置。5种方案模拟数据结果汇总如表2所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.05.004.T002表25种方案模拟数据结果汇总方案房间号房间名称对比工况PMV-PPD达标面积/m2面积/m2PMV-PPD达标面积比例/%1501业务用房上送上回114.6127.390.022501业务用房侧送上回87.1127.368.4331601会议室上送上回、大冷量风盘256.1294.986.8741601会议室侧送上回244.5294.982.9251601会议室上送上回、小冷量风盘263.5294.989.35以办公建筑常见场所办公室及会议室为研究对象，模拟上送上回、侧送上回两种空调方式下的室内气流组织，通过分析不同送风方式下工作区的气流组织特点，综合考虑室内温度、相对湿度和速度分布状况及人体热舒适。办公室采用上送上回空调方式时，人体热舒适性更优。会议室等大空间采用上送上回空调方式时，人体热舒适性较侧送上回方式更优。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.05.004.F017以会议室大空间为研究对象，模拟上送上回、侧送上回两种空调方式下，结合风机盘管数量的组合模式的室内气流组织，通过分析不同送风方式下工作区的气流组织特点，综合考虑室内温度、相对湿度和速度分布状况及人体热舒适。会议室等大空间采用小冷量风盘均匀布置方式时，人体热舒适性更优。3结语通过对PMV-PPD进行模拟，发现不同空调末端通风机盘管数量、布置方式均会对室内热湿环境达标的面积比例造成影响。实际项目设计中，小开间的办公场所建议优先选择上送上回的空调布置方式，大开间的会议室场所建议采用多个小冷量风盘均匀布置方式，均匀布置风口位置使人体热舒适性更优。目前行业内使用的一些工程化模拟软件，在参数设置、操作界面方面较为单一，未来仍寄托于暖通设计师与模拟软件工程师进一步加强合作沟通，不断改进模拟效果，使工程实现快速模拟，结果又不太过于粗糙，更有利于辅助工程设计。