邮轮中庭气流组织模拟及空调运行能耗分析
摘要
作为高科技综合船舶的代表，邮轮在将来的海上发展中将起到举足轻重的作用，邮
轮中庭主要用作休闲、娱乐、短期放松和社交等场所。其舒适度、节能是邮轮中庭设计
中亟待解决的问题。分层空调系统是一种适用于高大中庭空间的独特空调系统，能够满
足室内热舒适性的要求，还可以有效地解决中庭高大空间的高能耗的问题。
本文首先选取文献内中庭全空气空调系统的实验数据，对比应用Realizablek-ε湍流
模型和DO辐射模型的模拟数据，验证了仿真模型在中庭应用的准确性，同时也验证了
Energyplus在模拟中庭大空间室内负荷以及能耗的合理性。其次以某一典型邮轮的中庭
为例，应用Fluent模拟和EnergyPlus模拟相结合方式，更准确地计算中庭负荷。首先
采用Fluent模拟不同天窗内壁温度共11种工况的室内温度分层情况，之后将垂直方向
上的温度数据处理后导入EnergyPlus中的RoomAir模块，设置负荷模拟的基本参数，
计算温度分层冷负荷比全室冷负荷减小约7%。
模拟研究在最大冷负荷下全空气分层空调，从舒适性、送风有效性、均匀性等角度
对比分析分层空调在中庭应用的结构参数、送风参数。研究结果表明，在所研究的邮轮
中庭建筑中，其送风形式适合采用侧送下回上部排风的方式，送风角度适宜为15°，侧
送风风量比例系数在0.7左右较为合理。在此基础之上，针对典型时刻不同负荷下的不
同送风量进行了对比研究，综合对比了t17:00、t22:00两种典型时刻。两者都能达到
室内热湿环境舒适的需求。最后，通过EnergyPlus对全空气分层空调系统进行能耗分
析，计算结果表明，全中庭建筑能耗中空调系统占总能耗的67%，中庭空调能耗中风机
所占比例最大达到57%，其次是冷水机组的能耗，采用分层空调系统其能耗值比全室空
调系统减少了13%左右，说明温度分层策略的效果明显。
关键词：邮轮中庭；分层空调；数值模拟；气流组织；能耗分析
I
邮轮中庭气流组织模拟及空调运行能耗分析
Abstract
Cruiseshipswillbeakeyfactorinthedevelopmentoftheseainthefutureasexamples
ofhigh-techintegratedships,andtheatriumonacruiseshipservesprimarilyasalocationfor
entertainment,short-termrelaxation,andmingling.Thecruiseshipatriumscomfortandenergy
efficiencyareimportantproblemsthatneedtoberesolved.Thesplit-levelairconditioning
systemisaspecialtypeofaircoolingfortallatriumspacesthatmaysuccessfullyaddressboth
theissueofexcessiveenergyconsumptioninthesespacesaswellastheneedsofindoorthermal
comfort.
Thispaperfirstlyselectsexperimentaldataofatriumfullairconditioningsystemwithin
theliteratureandcomparesthesimulationdataofapplyingRealizablek-εturbulencemodel
andDOradiationmodeltoverifytheaccuracyofthes