中庭拥有较大的空间,一方面能够为人们提供交流沟通的空间,一方面在中庭设计中常常会应用到绿色植物、水体等,这些就构成一个微型的生态系统,进而形成了建筑内部的微气候。通过温室效应和烟囱效应等措施的调节,我们就成功建造了一个低能耗的生态空间。因此在建筑中加入中庭的设计,不仅可以使使用者心情愉悦,还可以节约能耗。然而,在现实中常常发现许多建筑物的中庭空调系统设计不当,夏季酷热难耐,冬季寒风刺骨。因此,具有中庭的大空间建筑空调节能和舒适性问题的研究越来越受到人们的重视。为了实现节能和获得更加高效的空调系统,大空间建筑的分层空调系统得以提出。本文以沈阳地区一大型商场中庭为例,根据建筑的实际尺寸和室内设计参数,建立模型。采用数值模拟与理论分析相结合的方法,对分层空调系统进行研究。应用Airpak软件对高大中庭内的温度场、速度场、PMV和PPD分布进行了三维数值模拟研究,并且详细分析了模拟结果。第一章介绍了高大建筑中庭及分层空调的国内外研究现状,进而分析出目前研究的不足之处,提出研究目的及内容。第二、三章详细介绍了分层空调技术,包括一些基本概念、分层空调负荷计算方法、分层空调气流组织计算等。并介绍了数值模拟的基本方法和流程。在第四章计算了不同分层高度时,分层空调冷负荷,得出h2=4m时,空调冷负荷为25650.84W,节约率为28.52%;h2=6m时,空调冷负荷为26109.10W,节约率为26.97%;h2=8m时,空调冷负荷为26813.02w,节约率为25.26%;h2=10m时,空调冷负荷为28030.546W,节约率为21.89%;h2=12m时,空调冷负荷为28916.02W,节约率为19.43%。即随着分层高度的降低,冷负荷减小,节能率增加,且冷负荷和节能率分别同分层高度呈线性关系。第五、六章利用Airpak软件建立一个三维物理模型,并适当地对物理模型进行简化。选择合适的风口模型、选择合适的控制方程、选择合适的湍流模型、确立合适的边界条件。然后利用Airpak软件对高大中庭内夏季和冬季热环境进行模拟分析。得出结论,夏季适宜分层高度为6米;当分层高度为6米时,冬季适宜送风角度为20度。