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竖壁贴附通风与置换通风、混合通风气流组织性能比较

贺肖杰  
【摘要】:室内通风空调系统末端装置的气流形式直接影响室内人员的热舒适。合理、高效的气流组织,不仅耗能少,还能实现舒适的热环境。现如今,混合通风和置换通风被广泛采用,但是也分别存在着通风效率低和占用有效空间等问题。贴附通风方式在一定程度上可以取二者之长,避两者之短,形成较为合理、高效的气流组织。但是对于三种通风气流组织效果的评价对比,以及采用贴附通风方式时,冬季送风速度如何确定,还有待进一步研究。本文以一典型建筑空间(长×宽×高分别为5.2 m×3.7 m×3.0 m)为例进行分析,研究竖壁贴附通风与置换通风、混合通风气流组织的有效性。分别建立了竖壁贴附通风、置换通风和混合通风的数值模拟模型,在相同建筑空间及热源条件下,对三种气流组织夏季工况所营造的室内风速场、温度场以及垂直温度梯度、吹风感、通风效率、速度、温度不均匀系数以及PMV-PPD指标进行对比分析。研究结果表明,混合通风、置换通风以及竖壁贴附通风均适用于夏季空调工况,且混合通风用于较大负荷(如80 W/m~2)情况时室内通风效果更佳,置换通风用于较小负荷(如40 W/m~2)时通风效果较好,贴附通风的适用负荷范围较广。置换通风与贴附通风室内垂直方向均存在温度梯度,分别为1.5℃/m和0.6℃/m。对于通风效率,混合通风时接近1.0,置换通风与贴附通风均大于1.0,说明后两者通风能量利用率较高,在本研究条件下相同冷负荷时,以层高3.0 m建筑空间为例,相比混合通风分别可节约冷量约40%和20%。此外,还研究了混合通风、置换通风以及贴附通风用于送热风时的工况。针对混合通风热风不易下送的现象,研究了贴附通风送风温差与所需最小送风速度的关系。结果表明,当冬季采用混合通风(上侧送风)送热风时,大量热风聚集于房间上部,能量浪费较大,室内热环境较差;置换通风送风热气流在热浮力作用下向上运动,往往难以消除工作区负荷,室内地板上方存在一层厚度达0.5~1.0m的冷空气湖(18℃以下),鉴于此,置换通风不适用送热风工况。研究发现,竖壁贴附通风可以采用较大的送风速度,在竖壁的“扶持”下较好的将热气流送至工作区,克服了置换通风不能用于供暖、混合通风热风送不下来的弊端。研究表明,以本文研究工况为例,为保证在有效工作区内(x≤4.2 m,即两侧墙各减掉不保证区0.5 m)贴附送风热气流贴附于地板向前流动,当送热风温差在2.0℃~10.0℃之间时,最小送风速度从2.5 m/s(对应送风温差2.0℃)开始,其温差每增加1.0℃,送风速度线性增大约0.25 m/s。该研究为贴附通风用于送热风工况提供了设计参考。最后,通过分析典型顶部侧送的混合通风、底部侧送的置换通风及竖壁贴附通风设计中控制点及其控制参数的差异,对比三者设计方法的异同之处。


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