空間建筑送風管理論文

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摘要：在大空間建筑的工作區內的隔斷物必然會對工作區的空氣分布特性及舒適性產生直接影響，這種影響的大小隨著送風方式的不同而不同。對于送風方式的常規評價方法是通過PMV、PPD等參數并結合室內的溫度場和速度場，但應用起來比較復雜。本文通過空氣分布特性參數ADPI比較了噴口送風與旋流風口送風對工作區的影響。并比較了使用PMV和ADPI作為評價指標的區別。

關鍵詞：大空間ADPI隔斷物數值模擬PMV

0.前言

1972年Nevins和Miller共同研究，對實驗室內的200多個測點進行了測試，并采用了前人的成果，建立了能使室內80%的人感覺舒適的舒適性參數，開發了能反映室內氣流對人員舒適性影響的指標—空氣分布的特性指標ADPI。經過對ADPI的不斷改進，在考慮熱舒適和氣流分布的影響時加入了湍流度帶來的影響，由此得到改進后的ADPI，記為ADPI*[1]。由于采用模型的局限性ADPI*還不夠完善，因此本文仍采用ADPI對送風方式進行比較。在使用ADPI對噴口送風方式和頂部旋流風口送風方式進行比較的同時，本文也比較了PMV指標和ADPI指標在評價時的一些差別。評價用的基礎數據采用數值模擬的方法得到。

1.模擬條件

1.1建筑模型

圖1模擬用建筑結構

圖1是本文所研究的圓環型大空間建筑結構。該建筑高18m,外圍護結構半徑90m。由于模型本身比較大，所以取整個圓環的1/8作為模擬研究的對象。為了與實際情況相符合，在13m高的地方增加了24個燈。為了突出隔斷的影響，將整個隔斷物沿內部圓環的切線方向布置。分隔物的高度是4m，間隔平均在4m左右。

在此研究中采用單側噴口送風和頂部旋流風口送風；回風方式采用下側集中回風，在距地面0.5m的地方設置回風口，整個環形建筑共布置8個回風口。噴口送風時模型中設置10個噴口，旋流風口送風時模型中設置24個旋流風口。

1.2數學模擬及邊界條件

在本文的模擬中，控制方程為紊流的連續性方程、能量方程和動量方程。紊流模型采用RNGk－e模型；由于是非等溫射流，模型中還考慮了浮力的影響，采用Boussinesq假設，即除動量方程中的浮力項外密度按常數處理。輻射模型采用了DO模型。

模擬中的邊界條件：屋面的單位面積傳熱量為6.32W/m2，內墻的單位面積傳熱量7.6W/m2，燈的發熱量為600W/個，在地面布置了均勻的熱源，發熱量為37w/m2。由于只取了圓環的1/8進行模擬，因此使用對稱邊界作為圓環的邊界條件。

1.3模擬工況

表1模擬計算工況變化參數噴口旋流風口

高度8.5m13m

角度（°）1045

風量（m3/h）51002500

隔斷物有、無有、無

溫度20.520.5

記號8.5m，8.5m無vortexvortex無

2.計算結果分析

2.1空氣分布特性指標(ADPI)

ADPI是根據有效溫度差來定義的[2]．根據實驗結果有效溫度差(△Te)與室內風速之間存在下列關系：式中：表示有效溫度差；和分別表示工作區某點的空氣溫度和給定的室內溫度；表示工作區某點的空氣流速．當=-1.7～1.1之間時，多數人感到舒適，因此，ADPI定義為：

通過ADPI我們可以更清楚的對空間內的空氣分布特性進行分析。ADPI=100%當為最佳，達到80%時已為設計佳作，而大空間則不易達到[3]。

2.1.1旋流風口送風與噴口送風的ADPI分析

圖2是噴口送風和旋流風口送風時有隔斷和沒有隔斷的情況下，1.5～3m范圍內的ADPI分布圖。由圖2的曲線可以看出，對于旋流風口來說，隔斷物的存在使1.5～2m高（距地面）的ADPI值下降2％左右，3m高左右的區域ADPI值上升3％，兩種工況在2.5m高的ADPI分布幾乎相同，這是因為接近隔斷物上層，隔斷物帶來的擾動較小，有助于ADPI的提高，說明靠近隔斷物下部，帶來的擾動較明顯。對于噴口送風來說，1.5m高的ADPI值下降很大，超過5％，但2m高的ADPI值提高1％左右，這是因為噴口送風射流直接受到隔斷物的影響，對隔斷物下部的作用減小，導致其ADPI下降。對比噴口和旋流風口時有隔斷物的ADPI分布可以看出，在2m高的區域，旋流風口送風時的ADPI值比噴口送風的情況高1％左右；在1.5m高的區域，旋流風口送風時的ADPI值比噴口送風的情況高4％左右。因此在有隔斷物的情況下旋流風口送風方式優于噴口送風方式。

2.2PMV分析

標準規定，如果PPD<10％即-0.5<PMV<0.5,可以接受[3]。按照夏季工況，在評價中假定人體輕度勞動，代謝率為1.6met=93.04W/m2，服裝熱阻為0.5clo=0.078m2·℃/W[4]。

圖3有隔斷物旋流風口送風PMV分布

圖4有隔斷物噴口送風PMV分布

圖3和4的結果顯示，在1.5~2m的高度范圍內，旋流風口送風時整體比較均勻，隔斷物帶來的PMV變化很小；對于噴口送風的情況，隔斷物帶來的影響較大，在1.5~2m的高度區域內無法形成比較均勻的PMV分布，但是仍然在標準規定的范圍之內。同時通過結果可以發現無論旋流風口送風還是噴口送風的情況，在一些死角的地方，比如隔斷物與墻壁夾角處PMV值較高。

2.3兩種評價指標的比較分析

通過ADPI和PMV兩種指標對結果的比較分析可以看出,從PMV的分布圖上可以明顯看出兩種送風方式的差別,但是由于通過PMV值只能夠了解一個區域中某個點的舒適性情況,很難得到哪種送風方式更優（平均效果）,相反ADPI值描述了整個區域中滿足舒適性要求的點的數量,表示了某種送風方式下區域內的平均效果。因此作為送風方式的評價指標,ADPI應用起來更加方便。

3.結論

3.1對于工作區，隔斷物的存在使旋流風口送風或噴口送風方式的ADPI值下降，噴口送風時ADPI下降的更多。

3.2旋流風口送風時ADPI值高于噴口送風，這說

3.3明了旋流風口送風的均勻性和優越性。

3.4與PMV指標相比，ADPI指標用來作為送風方式優劣的評價標準更加的方便。

參考文獻

1.朱喆,低溫送風系統的特性研究,同濟大學碩士學位論文，1999

2.趙榮義，范存養，薛殿華等，空氣調節[M]，第3版，北京：中國建筑工業出版社，1996．

3.范存養，編著，大空間建筑空調設計及工程實錄,中國建筑工業出版社,2001.9

4.中等熱環境PMV和PPD指數的測定及熱舒適條件的規定，GB/T18049-2000