氣流組織對室內溫度效率的影響研究

肖利濤

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

【關鍵詞】氣流組織；熱舒適性；Airpak數值模擬

引言：

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

一、室內氣流組織的模擬研究

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

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

二、溫度效率的對比分析

Airpak軟件中將室內初始溫度設置為27℃，輻射溫度存在延遲效應，取為24℃，模擬夏季工況。送風溫度設為16℃，送風量根據面積熱指標法取為288m3/h。

溫度效率又稱為余熱排除效率，反映的是室內的溫度梯度，即室內的熱力分布特性，可以用來考察氣流組織形式的能量利用有效性。通過數值模擬結果并計算可以得出溫度效率的值，圓形布風器/方形散流器/圓形散流器/方形布風器和方形帶孔布風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，五種送風口形式均沒有太大區別，全部在1值左右上下浮動，其中方形布風器和方形帶孔布風器所得溫度效率值最高為1.05，最低的圓形布風器也有0.98。

三、PMV值的對比分析

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

在工作區域內，PMV平均值分別為：圓形布風器0.357、方形散流器0.298、圓形散流器0.523、方形布風器0.393、方形帶孔布風器0.228。

四、結論

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

當考慮溫度系數時，則布風器的能源利用效率要優于散流器，相同熱負荷下，布風器所需送風量略低于散流器。

【參考文獻】

[1]俞國華，變風量空調室內氣流組織的數值模擬[D].西安建筑科技大學碩士.2004：1-10頁.

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

[3]傅斌，李曉冬. 對方形散流器送風口的數值描述方法及應用[J]. 哈爾濱商業大學學報（自然科學版），2004-04.endprint