焓差實驗室送回風方式均勻性試驗研究

(江蘇省建筑工程質量檢測中心有限公司 江蘇 南京 210028)

焓差實驗室送回風方式均勻性試驗研究

王高偉

(江蘇省建筑工程質量檢測中心有限公司江蘇南京210028)

本文針對焓差實驗室進行地面網格的劃分，對劃分的每一片區域在高度0～2.0m內平均0.5m確定一個測試點，用風速儀進行溫度和風速的測量，對測得的實驗數據通過圖表進行對比分析，分別通過不同區域、不同高度測點溫度與風速的比較，得出該實驗室送風方式比較均勻的結論，提出運用雙層孔板送風以及孔板回風的改進方案。

焓差實驗室；送風方式；溫度；速度；均勻性

隨著社會與經濟的發展，人們生活品質的提高，對制冷與空調設備的要求也逐漸提高，人工環境實驗室是對制冷與空調設備進行性能檢測的試驗場所，更迫切要求其能提供一個更加精確、理想的試驗環境。目前空調與制冷企業研發出新的產品，做出樣機后首要工作是在實驗室進行各種工況的模擬試驗，通過合理的試驗來確定產品是否達到要求。因此，性能優異的實驗室是推廣新產品的前提和有力保證。人工環境實驗室即是參照各地區制冷標準建立起來的標準試驗臺[1]。在焓差實驗室里面，要求送風方式均勻，且一般情況下，會采取一定措施保證送風均勻，最常用的方式為孔板送風[2]。所研究焓差實驗室采用的頂部孔板送風，側面百葉窗回風。

一、實驗室及測試儀器介紹

所研究實驗室分室外側和室內測兩個測試間，本次數據主要來源于室內測。室內測實驗室尺寸為6.0m*4.4m*4.8m，本次測量僅選擇近地面區進行測試，測試高度在0～2.0m。實驗室送風方式為上送側回，為使其送風更加均勻，頂部采用孔板送風，實驗室側面采用百葉窗進行回風。實驗采用風速儀進行測量，對溫度、風速讀數采取平均值估讀法，即對不斷變化的讀數取一個平均值進行記錄，測試高度的設定采用5m卷尺進行測量。

二、研究方法

實驗室內氣流組織的研究比一般普通的建筑要復雜，這主要是由于實驗室內空氣處理機處理風量較大，送回風風速較高，受風區域的空間狹窄，試驗區內有多個測量設備，影響氣流流動，也影響空氣之間的傳熱情況[3]。實驗采取區域平均布點，在不同的點上對不同高度的位置進行風速和溫度的測量，進行數據處理，通過圖表進行對比分析[4]。

(一)測試點的劃分

所測量實驗室總體尺寸為6.0m*4.4m*4.8m，分為16個區域，每個區域的中心為測試位置，具體劃分平面圖如圖1。在每個位置上選擇不同高度進行測量，測量范圍為0.0-2.0m，以0.5m為間隔分為五個測點。

圖1 測試間測試區域分布平面圖

(二)測試的具體方法

實驗室室內測為人工環境實驗室的主要測試區間，通過調節工況，使室內測環境溫度達到所需的10℃，用風速儀在每個測點進行測量并記錄數據，在全部80個測點測量并記錄完成后，進行下一個工況的調節和測量記錄。本次實驗共測試3個工況，分別為10℃、20℃、30℃，選擇3個常見工況是因為常見工況操作性較強，取10℃為一個測試節點，是在減小工作量的前提下，細致清楚的表達空氣流動的均勻性與否。

(三)測試數據的處理方法

分別對不同測點的溫度和風速進行曲線圖分析，通過溫度和速度的對比，分析不同區域的送風均勻性，對整個實驗室進行整體分析，分析送回風方式的合理性。由于實驗過程中，測試員自身體溫對室內環境溫度的干擾，以及測試員走動時對風速測試的影響，在整理數據的過程中，數據中一些誤差點會做一些簡單的修正，以保證曲線圖的合理性，對于一些偏離理論過多的點進行舍棄[5]。

三、數據分析

(一)實驗室溫度場的分布分析

測試位置按照劃分的區域進行標號，并且每一橫行的號碼都是從小到大排列，方便在進行曲線圖表達的時候把測試位置的號碼作為橫坐標如圖2。

10℃工況

20℃工況

30℃工況

由圖2可知，由于測試人員自身體溫度對整個測試區域溫度的干擾，所測得溫度比工況溫度略高，但在誤差范圍內。10℃工況、20℃工況、30℃工況下溫度分布大都呈峰線圖形式，通過分析可知，10℃工況下測試位置2、6、10、14為溫度的最高點，4、8、12、為溫度分布的最低點，而2、6、10、14為所劃分區域的左邊第二列，4、8、12為所劃分區域的右數第一列，由此可得實驗室內氣流組織分布呈一定規律，在所劃分區域同一列表現一致，但整體溫度分布相差1℃左右，整體分布比較均勻。與10℃工況類似，另外兩個工況也表現出一定的規律，但在30℃工況下溫度分布規律不是特別明顯，溫差相對另外兩個工況不是特別大，但整體還是按照一定規律集中分布。溫度出現一定溫差跟出風口有一定的關系，出風口出去的風可以帶走一部分熱量，造成出風口附近溫度偏低。但從整體分析來看，3種工況的整體溫度分布都很均勻，溫差都在1℃左右，說明頂部孔板送風，側面百葉窗回風對實驗室的溫度場的影響較小，溫度分布均勻。

(二)實驗室速度場的分布分析

與溫度場的研究方法相同，得出實驗室速度場分布規律如圖3。

10℃工況

30℃工況

由于每個實驗室的送風方式不同，其速度場分布也不相同，這也是每個實驗室送風方式是否優良的直接反映，因此，速度場的分布分析是重點研究的對象。與溫度場分布的研究方式相同對不同工況下的速度場進行數據處理，以曲線圖的形式表達所研究實驗室內的風速分布，通過曲線圖的走向，進行對比分析，驗證實驗室速度場分布是否均勻，實驗室送風方式是否優良[6-7]。

由圖3可知，跟預期的速度場有一定的波動。通過對比分析3個工況下不同高度的速度場分布，可以看出，不同工況下速度場雖然有所波動，但總體呈現一定規律。從不同高度來看，10℃工況下速度場的分布受高度的影響不大，在不同高度呈現大致相似的走勢，并且隨著高度的增加，速度也越來越大，這是因為頂部送風的原因，靠近頂部孔板的地方速度最大。通過走勢來看，3種工況的速度場的分布有著同樣的規律，在2、3、6、7、10、11、14、15這8處速度較大、綜合來看在房間第2、3列較高，而在另外幾列較低，有波浪線的走勢，極有可能是受到回風口的影響，由于第2、3兩列剛好對應到百葉窗口，出風引起風速偏高，造成實驗室氣流組織分布的不均勻。在對30℃工況分析時發現，速度點較為集中，速度變化比較平緩，分布較為均勻，因此得出，隨著溫度的升高，送風更加均勻，送風方式的不足對實驗室氣流組織影響更小。

四、結論

通過對焓差實驗室內不同工況下溫度和風速的分析總結可以得出如下結論：

1.實驗室內溫度分布整體很均勻，最大溫差在1℃以內，屬于可控范圍。并且不同測試點之間的溫度呈現一定規律，在同一列的走勢相似，出風口附近的溫度偏低。

2.實驗室內速度場的分布不是很均勻，但是也呈現出與溫度相似的規律，一方面由于送風方式以及回風方式不夠完善導致速度場分布不均勻，另一方面回風引起了速度場的變化，值得深入研究。

3.測試點高度對溫度場的影響不大，測試高度對速度場的影響較大，受到送風的影響，高度越高，速度越大。

4.實驗室內送風方式總體能滿足實驗的要求，但對相對要求比較精確的實驗會造成很大的誤差，建議采用雙層孔板送風使送風更加均勻，并且回風也可以采用孔板替代百葉窗。

5.在實驗室進行試驗時，應將被試機放置在速度場分布較均勻的區域，以減小送風方式對試驗結果的影響。

[1]肖飚，金蘇敏，史敏等.人工環境試驗室內空氣流場的研究[J].制冷與空調，2007，7(5)：89-92.

[2]徐麗,翁培奮,孫為民.三種通風方式下的室內氣流組織和室內空氣品質的數值分析[J].空氣動力學學報，2013，21(003).

[3]薛殿華.空氣調節[M].北京:清華大學出版社.1990.

[4]李念平.建筑環境學[M].北京:化學工業出版社.2010

[5]李小華,唐景立.空調房間不同送風方式的實驗研究[J].建筑熱能通風空調，2013，32(6)：63-66.

[6]施孝增，倪丹.典型送風方式下室內流場分布規律的數值研究[J].潔凈與空調技術CC&AC，2011，3：35-39.

[7]龐赟佶，陳俊俊，付勝華，牛永紅，陳義勝.實驗室上送下回空調氣流組織的數值模擬[J].建筑節能，2014，5：1-4

王高偉(1992-)，男，漢，河南遂平，碩士，江蘇省建筑工程質量檢測中心有限公司。