氣流組織對室內(nèi)溫度效率的影響研究

肖利濤

【摘 要】利用計算機軟件Airpak進(jìn)行了室內(nèi)氣流組織的數(shù)值模擬計算，分析了圓形布風(fēng)器、方形散流器、圓形散流器、方形布風(fēng)器以及方形帶孔布風(fēng)器五種不同送風(fēng)口形式所形成的氣流組織對艙室內(nèi)的熱舒適性的影響。結(jié)果表明：綜合考慮各種不同送風(fēng)口形式對熱舒適性的影響，對于低矮空間來說，使用布風(fēng)器作為送風(fēng)口不僅能達(dá)到熱舒適性的要求，而且溫度效率較散流器高。

【關(guān)鍵詞】氣流組織；熱舒適性；Airpak數(shù)值模擬

引言：

利用Airpak軟件對圓形布風(fēng)器、方形散流器、圓形散流器、方形布風(fēng)器以及方形帶孔布風(fēng)器五種不同送風(fēng)口形式進(jìn)行了物理建模，進(jìn)而對它們所形成的船舶艙室內(nèi)氣流組織的進(jìn)行數(shù)值模擬計算，分析所形成的氣流組織對艙室內(nèi)的溫度效率影響。

一、室內(nèi)氣流組織的模擬研究

本文以一個長方體辦公艙室[1]的夏季空調(diào)通風(fēng)工況為研究對象。室內(nèi)住有兩名工作人員，照明設(shè)備為兩盞日光燈，艙內(nèi)主要家具是兩個辦公桌和兩個辦公用電腦。室內(nèi)幾何模型的坐標(biāo)原點位于左上角。為了提高模擬速度，節(jié)省計算成本，在仿真過程中將人體和照明以及電腦設(shè)備幾何模型均做了適當(dāng)?shù)暮喕?，根?jù)人的坐姿，將人體簡化為的立方體。

研究了五種主要送風(fēng)口形式：圓形布風(fēng)器、方形散流器、圓形散流器、方形布風(fēng)器和方形帶孔布風(fēng)器。圓形布風(fēng)器為上下相疊的兩塊風(fēng)板，其中上風(fēng)板是方形的，下風(fēng)板為圓形的，送風(fēng)從側(cè)面間隙部分送出，不垂直送風(fēng)；方形布風(fēng)器和圓形布風(fēng)器的建模方式一樣，唯一不同的是方形布風(fēng)器是兩塊方形板上下相疊；而方形帶孔布風(fēng)器與方形布風(fēng)器的不同點就是前者底面送風(fēng)板帶送風(fēng)小孔，側(cè)面用小方塊代替連續(xù)送風(fēng)，這三種布風(fēng)器均按照實物尺寸進(jìn)行建模。對于散流器的建模采取了必要的簡化措施，方形散流器的送風(fēng)方向根據(jù)飄絲實驗[2]得出的結(jié)論定義為與天花板成30°角，圓形散流器的送風(fēng)方向與天花板成45°角[3] 。

二、溫度效率的對比分析

Airpak軟件中將室內(nèi)初始溫度設(shè)置為27℃，輻射溫度存在延遲效應(yīng)，取為24℃，模擬夏季工況。送風(fēng)溫度設(shè)為16℃，送風(fēng)量根據(jù)面積熱指標(biāo)法取為288m3/h。

溫度效率又稱為余熱排除效率，反映的是室內(nèi)的溫度梯度，即室內(nèi)的熱力分布特性，可以用來考察氣流組織形式的能量利用有效性。通過數(shù)值模擬結(jié)果并計算可以得出溫度效率的值，圓形布風(fēng)器/方形散流器/圓形散流器/方形布風(fēng)器和方形帶孔布風(fēng)器的溫度效率分別為1.02、1.02、0.98、1.05和1.05。

對于溫度效率值，五種送風(fēng)口形式均沒有太大區(qū)別，全部在1值左右上下浮動，其中方形布風(fēng)器和方形帶孔布風(fēng)器所得溫度效率值最高為1.05，最低的圓形布風(fēng)器也有0.98。

三、PMV值的對比分析

由于工作人員坐著工作呼吸區(qū)域所在的平面是y=1.1m截面，所以以這個高度的平面來進(jìn)行分析PMV值，主要考察圓形布風(fēng)器（圖一）和圓形散流器（圖二）。

在工作區(qū)域內(nèi)，PMV平均值分別為：圓形布風(fēng)器0.357、方形散流器0.298、圓形散流器0.523、方形布風(fēng)器0.393、方形帶孔布風(fēng)器0.228。

四、結(jié)論

當(dāng)考慮PMV值的時候，此次模擬的五種送風(fēng)口形式的工作區(qū)內(nèi)PMV平均值從大到小排列為：圓形散流器、方形布風(fēng)器、圓形布風(fēng)器、方形散流器和方形帶孔布風(fēng)器，但值得指出的是，五種風(fēng)口形式均能得到較理想的熱舒適性。

當(dāng)考慮溫度系數(shù)時，則布風(fēng)器的能源利用效率要優(yōu)于散流器，相同熱負(fù)荷下，布風(fēng)器所需送風(fēng)量略低于散流器。

【參考文獻(xiàn)】

[1]俞國華，變風(fēng)量空調(diào)室內(nèi)氣流組織的數(shù)值模擬[D].西安建筑科技大學(xué)碩士.2004：1-10頁.

[2]程冬梅，船舶居住艙室氣流組織數(shù)值仿真研究[D].哈爾濱工程大學(xué)，2007.

[3]傅斌，李曉冬. 對方形散流器送風(fēng)口的數(shù)值描述方法及應(yīng)用[J]. 哈爾濱商業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2004-04.endprint