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办公类建筑层式通风的热舒适性模拟研究

孙康  
【摘要】:世界上各国正在面临着能源危机和温室效应的影响,针对节能减排方案措施的实行迫在眉睫。在这个大环境下,许多地区为应对这个问题,针对空调耗能方面,提出了采用更高的夏季空调的室内设计温度以应对,而就一般而言,如果需要做到节能的目标,那么在热舒适性方面就会不如人意,因为在要做到更为舒适的室内环境,则需要消耗一部分的能源去维持这个环境标准。从这个层面作为出发点去探究,层式通风作为一种新型的通风方式,在近年来引起广泛关注。研究表明,这种通风方式能有效解决节能与舒适性之间的矛盾。在节能的大环境下,东亚区域的许多政府推出新的夏季空调温度政策,也就是提高空调温度。要实施高温空调方案,就需要做出在这样的工况下性能良好的送风系统,使其既能够做到在较高温度的环境下进行,也能兼顾到室内的空气品质和人员的热舒适性。研究人员提出的新型的送风方式即层式通风,可以将处理后的新鲜空气层直接送达人体的工作区域,适当提高送风温度,可以达到同样的人体热舒适条件。这种送风方式的提出,不仅可以缓解空调能耗的问题,而且改善了室内空气环境,有着广泛的应用及研究前景。为了做进一步的研究,探究房间在层式通风方式下表现出的优越性,本文将进行层式通风的相关模拟,本文利用Airpak软件,对天津地区的某典型办公室类房间进行室内热舒适性的探究。通过对典型的办公室环境建立了数学模型及物理模型,并对模型适当的简化,其中使用的是RNG-ε两方程湍流模型。首先对层式送风方式下,分别改变室内送风口的送风高度和换气次数,进行比较分析。通过对污染物浓度,空气龄,通风效率等指标探究送风高度的不同对室内空气环境的影响,然后通过对室内的三维温度场,速度场,以及污染物浓度,空气龄,PMV-PPD指标的分析比较,对相同送风温度和送风高度下,换气次数的不同对室内热舒适性环境的影响。而后在办公室模型中,把层式通风和置换通风、混合通风做相关的模拟比较,在多种指标参数的对比下,探究层式通风方式相比于传统的两种通风方式的优越性。通过本文对室内气流组织模拟的探究分析,在层式通风的办公房间中,当送风高度选取在高于人员呼吸区20cm时,即距地面1.4m高度情况下,室内呼吸区的空气品质最优。在相同的送风高度和送风温度下,换气次数取5次时,既能达到人员的热舒适性的要求,也能做到节约能源的目的。在与传统的两种通风方式的对比下,可以得出结论:层式通风方式能够提供更加优秀的空气品质,同时也能起到节能的作用。在层式通风方式下,室内的热舒适性良好,空气也较为新鲜,在室内通风设计时,是一种较好的选择。


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