气流组织对室内温度效率的影响研究

肖利涛

【摘 要】利用计算机软件Airpak进行了室内气流组织的数值模拟计算，分析了圆形布风器、方形散流器、圆形散流器、方形布风器以及方形带孔布风器五种不同送风口形式所形成的气流组织对舱室内的热舒适性的影响。结果表明：综合考虑各种不同送风口形式对热舒适性的影响，对于低矮空间来说，使用布风器作为送风口不仅能达到热舒适性的要求，而且温度效率较散流器高。

【关键词】气流组织；热舒适性；Airpak数值模拟

引言：

利用Airpak软件对圆形布风器、方形散流器、圆形散流器、方形布风器以及方形带孔布风器五种不同送风口形式进行了物理建模，进而对它们所形成的船舶舱室内气流组织的进行数值模拟计算，分析所形成的气流组织对舱室内的温度效率影响。

一、室内气流组织的模拟研究

本文以一个长方体办公舱室[1]的夏季空调通风工况为研究对象。室内住有两名工作人员，照明设备为两盏日光灯，舱内主要家具是两个办公桌和两个办公用电脑。室内几何模型的坐标原点位于左上角。为了提高模拟速度，节省计算成本，在仿真过程中将人体和照明以及电脑设备几何模型均做了适当的简化，根据人的坐姿，将人体简化为的立方体。

研究了五种主要送风口形式：圆形布风器、方形散流器、圆形散流器、方形布风器和方形带孔布风器。圆形布风器为上下相叠的两块风板，其中上风板是方形的，下风板为圆形的，送风从侧面间隙部分送出，不垂直送风；方形布风器和圆形布风器的建模方式一样，唯一不同的是方形布风器是两块方形板上下相叠；而方形带孔布风器与方形布风器的不同点就是前者底面送风板带送风小孔，侧面用小方块代替连续送风，这三种布风器均按照实物尺寸进行建模。对于散流器的建模采取了必要的简化措施，方形散流器的送风方向根据飘丝实验[2]得出的结论定义为与天花板成30°角，圆形散流器的送风方向与天花板成45°角[3] 。

二、温度效率的对比分析

Airpak软件中将室内初始温度设置为27℃，辐射温度存在延迟效应，取为24℃，模拟夏季工况。送风温度设为16℃，送风量根据面积热指标法取为288m3/h。

温度效率又称为余热排除效率，反映的是室内的温度梯度，即室内的热力分布特性，可以用来考察气流组织形式的能量利用有效性。通过数值模拟结果并计算可以得出温度效率的值，圆形布风器/方形散流器/圆形散流器/方形布风器和方形带孔布风器的温度效率分别为1.02、1.02、0.98、1.05和1.05。

对于温度效率值，五种送风口形式均没有太大区别，全部在1值左右上下浮动，其中方形布风器和方形带孔布风器所得温度效率值最高为1.05，最低的圆形布风器也有0.98。

三、PMV值的对比分析

由于工作人員坐着工作呼吸区域所在的平面是y=1.1m截面，所以以这个高度的平面来进行分析PMV值，主要考察圆形布风器（图一）和圆形散流器（图二）。

在工作区域内，PMV平均值分别为：圆形布风器0.357、方形散流器0.298、圆形散流器0.523、方形布风器0.393、方形带孔布风器0.228。

四、结论

当考虑PMV值的时候，此次模拟的五种送风口形式的工作区内PMV平均值从大到小排列为：圆形散流器、方形布风器、圆形布风器、方形散流器和方形带孔布风器，但值得指出的是，五种风口形式均能得到较理想的热舒适性。

当考虑温度系数时，则布风器的能源利用效率要优于散流器，相同热负荷下，布风器所需送风量略低于散流器。

【参考文献】

[1]俞国华，变风量空调室内气流组织的数值模拟[D].西安建筑科技大学硕士.2004：1-10页.

[2]程冬梅，船舶居住舱室气流组织数值仿真研究[D].哈尔滨工程大学，2007.

[3]傅斌，李晓冬. 对方形散流器送风口的数值描述方法及应用[J]. 哈尔滨商业大学学报（自然科学版），2004-04.endprint