空调出风百叶角度对酒店房间热舒适性的影响

李嘉隆 庄光亮 黄海深 刘飞 黄秋意

【摘要】通过运用CFD软件对酒店房间空调出风百叶不同安装角度的热环境进行数值模拟，发现叶片安装角为90°时PMV、PPD值较45°和60°时更能满足室内的舒适性要求，但其室内空气滞留时间最长，安装角为60°时室内空气新鲜度更容易得到保证。对酒店房间空调而言，将空调出风百叶叶片调至60°到90°之间能营造出更加优良的室内空调环境。

【关键词】空调，出风百叶；热舒适性；数值模拟

引言

风机盘管加独立新风的空调方式是目前我国民用建筑中最普遍的一种空调方式，广泛用于星级酒店及高档住宅。为了送风的均匀，风机盘管出口一般安装了百叶，但百叶的安装角度的调节并没有相关依据。通过分析单层百叶不同叶片方向对空调室内热舒适性的影响，能为风机盘管加新风系统的设计和工程实际提供理论支持，利于提高酒店客房的环境质量和客户满意率。

1.模型建立及设备选型

以桂林一典型酒店客房为基础，建立数值模拟模型。客房有效面积32.34m2（淋浴间除外），客房层净高3300mm，二级吊顶底部高2400mm，墙体维护结构厚240mm。

客房为双人套间，空调室外新风取30m3/h·人，采用冷负荷系数法计算空调房间得热量[2]。根据实际计算所得逐时冷负荷最大值选用卧式暗装侧送顶回式风机盘管，型号为FP-12.5，其在中档风速时送风量为1010m3/h，制冷量为6410W，制热量为9050W，输入功率为107W，静压为30Pa。

2.叶片不同安装角度的数值模拟及舒适性分析

2.1模拟计算的基本条件及假设

模拟计算的条件为：单层百叶送风口尺寸为0.91m×0.12m，风速2.85m/s，送风温度21.7℃，回风口为0.91m×0.23m，室内发热量为923W（包括人员散热及电器散热等）。

所做假设包括：室内空气不可压缩且符合Bossinesq假设，流動为稳态湍流[3] 。

2.2模拟计算的数学模型

连续性方程

式中，μ是速度矢量，m·s-1；χ是三维空间坐标，m。

动量方程

式中，ρ是静压力；ρgi是i方向的重力分量；τij是重力矢量；Fi是源项。

能量方程

式中，h是焓，kJ·kg-1； k是导热系数w·m-1·K-1；kl是由于紊流传递而引起的热传导率；Sh是体积热源。

2.3室内温度分布模拟结果及分析

从室内空气温度模拟结果可以明显地看出，将出风口百叶叶片调至45°时空调出风受客房右侧墙壁的阻挡，空调出风沿墙壁运动，造成右侧墙壁区域温度明显低于客房内其他地方，而一般情况下旅客休息时头部正好位于此区域，容易产生不适感；百叶风口叶片调至60°时空气流动不受任何限制，其流动几乎成客房对角线状态，在距离地面1.7米范围内空气水平温度十分均匀，将会给旅客一种十分舒适的室内温度环境。

2.4室内PMV值模拟结果及分析

PMV是表征人体热反应（冷热感）的评价指标，代表了同一环境中大多数人冷热感觉的平均，其共有7级感觉，即冷（-3）、凉（-2）、稍凉（-1）、中性（0）、稍暖（1）、暖（2）、热（3），ISO7730对PMV的推荐值为-0.5～+0.5之间[4]。可以看出客房内的PMV值在客房右侧距墙1.5m内达到了-1（稍凉）级别以上，在Y=0.6m平面上PMV值低于-0.5，空间局部PMV值影响了空调房间的整体舒适性；而60°时客房右侧靠窗户角落PMV值在-0.75以下，低于ISO7730对PMV的推荐值。

2.5室内PPD值模拟结果及分析

PPD指标表示人们对热环境不满意的百分数，ISO7730对PPD的推荐值为<10%，即对于同一空调环境中允许有10%的人不满意[5]。可以看到在45°和60°时，空调房间右侧墙壁区域的PPD值大于15，即有15%以上的人对该区域热环境不满意，不符合ISO7730对空调室内PPD要求；在距离地面1.7m范围内PPD的平均值为2.47，能很好满足舒适性客房的要求。

3.结论

酒店空调房间人体活动范围内，空调出风口叶片调至60°时较45°和90°室内空气温度分布更均匀，更能营造出优质的室内温度环境；空调室内的PMV和PPD值在出风口叶片为90°时更具有优势，更能满足人们对舒适性空调的要求；从空调房间室内空气龄和气流组织分布情况可以看出在60°时空气在室内平均运动时间最短，且无气流死角，更能保证室内空气的新鲜度。在实际工程当中，若客房追求温度的舒适性和空气新鲜度，建议将出风口叶片调至60°；若客房更加注重旅客对房间环境的冷热感和对热环境的满意度，建议将出风口叶片调至90°。

参考文献

[1]中国有色金属总公司. GB50019-2003采暖通风与空气调节设计规范[S]. 北京： 中国计划出版社， 2003.

[2]张萍.中央空调设计实训教程[M]. 北京： 中国商业出版社， 2002：59-62.

[3]岳高伟， 陆梦华， 贾慧娜. 室内污染物扩散的通风优化数值模拟[J]. 流体机械， 2014， 42（502）：81-85.

[4]赵菊， 马秀力， 肖勇全. 绿化建筑室内热环境的CFD模拟[J]. 流体机械， 2007，35（6）： 75-79.

[5]nternational Standard Organization. ISO 7730： 2005.Ergonomics of the thermal environment analytical determination and interpretation of thermal comfort using calculation of the PMV and PPD indices and local thermal comfort criteria（S）. International Standard Organization， 2005.

[6]王永红， 张爱华， 赵羽等. 上部送风在顶棚辐射系统中的应用[J]. 暖通空调， 2013（9）： 87-90.