焓差实验室送回风方式均匀性试验研究

(江苏省建筑工程质量检测中心有限公司 江苏 南京 210028)

焓差实验室送回风方式均匀性试验研究

王高伟

(江苏省建筑工程质量检测中心有限公司江苏南京210028)

本文针对焓差实验室进行地面网格的划分，对划分的每一片区域在高度0～2.0m内平均0.5m确定一个测试点，用风速仪进行温度和风速的测量，对测得的实验数据通过图表进行对比分析，分别通过不同区域、不同高度测点温度与风速的比较，得出该实验室送风方式比较均匀的结论，提出运用双层孔板送风以及孔板回风的改进方案。

焓差实验室；送风方式；温度；速度；均匀性

随着社会与经济的发展，人们生活品质的提高，对制冷与空调设备的要求也逐渐提高，人工环境实验室是对制冷与空调设备进行性能检测的试验场所，更迫切要求其能提供一个更加精确、理想的试验环境。目前空调与制冷企业研发出新的产品，做出样机后首要工作是在实验室进行各种工况的模拟试验，通过合理的试验来确定产品是否达到要求。因此，性能优异的实验室是推广新产品的前提和有力保证。人工环境实验室即是参照各地区制冷标准建立起来的标准试验台[1]。在焓差实验室里面，要求送风方式均匀，且一般情况下，会采取一定措施保证送风均匀，最常用的方式为孔板送风[2]。所研究焓差实验室采用的顶部孔板送风，侧面百叶窗回风。

一、实验室及测试仪器介绍

所研究实验室分室外侧和室内测两个测试间，本次数据主要来源于室内测。室内测实验室尺寸为6.0m*4.4m*4.8m，本次测量仅选择近地面区进行测试，测试高度在0～2.0m。实验室送风方式为上送侧回，为使其送风更加均匀，顶部采用孔板送风，实验室侧面采用百叶窗进行回风。实验采用风速仪进行测量，对温度、风速读数采取平均值估读法，即对不断变化的读数取一个平均值进行记录，测试高度的设定采用5m卷尺进行测量。

二、研究方法

实验室内气流组织的研究比一般普通的建筑要复杂，这主要是由于实验室内空气处理机处理风量较大，送回风风速较高，受风区域的空间狭窄，试验区内有多个测量设备，影响气流流动，也影响空气之间的传热情况[3]。实验采取区域平均布点，在不同的点上对不同高度的位置进行风速和温度的测量，进行数据处理，通过图表进行对比分析[4]。

(一)测试点的划分

所测量实验室总体尺寸为6.0m*4.4m*4.8m，分为16个区域，每个区域的中心为测试位置，具体划分平面图如图1。在每个位置上选择不同高度进行测量，测量范围为0.0-2.0m，以0.5m为间隔分为五个测点。

图1 测试间测试区域分布平面图

(二)测试的具体方法

实验室室内测为人工环境实验室的主要测试区间，通过调节工况，使室内测环境温度达到所需的10℃，用风速仪在每个测点进行测量并记录数据，在全部80个测点测量并记录完成后，进行下一个工况的调节和测量记录。本次实验共测试3个工况，分别为10℃、20℃、30℃，选择3个常见工况是因为常见工况操作性较强，取10℃为一个测试节点，是在减小工作量的前提下，细致清楚的表达空气流动的均匀性与否。

(三)测试数据的处理方法

分别对不同测点的温度和风速进行曲线图分析，通过温度和速度的对比，分析不同区域的送风均匀性，对整个实验室进行整体分析，分析送回风方式的合理性。由于实验过程中，测试员自身体温对室内环境温度的干扰，以及测试员走动时对风速测试的影响，在整理数据的过程中，数据中一些误差点会做一些简单的修正，以保证曲线图的合理性，对于一些偏离理论过多的点进行舍弃[5]。

三、数据分析

(一)实验室温度场的分布分析

测试位置按照划分的区域进行标号，并且每一横行的号码都是从小到大排列，方便在进行曲线图表达的时候把测试位置的号码作为横坐标如图2。

10℃工况

20℃工况

30℃工况

由图2可知，由于测试人员自身体温度对整个测试区域温度的干扰，所测得温度比工况温度略高，但在误差范围内。10℃工况、20℃工况、30℃工况下温度分布大都呈峰线图形式，通过分析可知，10℃工况下测试位置2、6、10、14为温度的最高点，4、8、12、为温度分布的最低点，而2、6、10、14为所划分区域的左边第二列，4、8、12为所划分区域的右数第一列，由此可得实验室内气流组织分布呈一定规律，在所划分区域同一列表现一致，但整体温度分布相差1℃左右，整体分布比较均匀。与10℃工况类似，另外两个工况也表现出一定的规律，但在30℃工况下温度分布规律不是特别明显，温差相对另外两个工况不是特别大，但整体还是按照一定规律集中分布。温度出现一定温差跟出风口有一定的关系，出风口出去的风可以带走一部分热量，造成出风口附近温度偏低。但从整体分析来看，3种工况的整体温度分布都很均匀，温差都在1℃左右，说明顶部孔板送风，侧面百叶窗回风对实验室的温度场的影响较小，温度分布均匀。

(二)实验室速度场的分布分析

与温度场的研究方法相同，得出实验室速度场分布规律如图3。

10℃工况

30℃工况

由于每个实验室的送风方式不同，其速度场分布也不相同，这也是每个实验室送风方式是否优良的直接反映，因此，速度场的分布分析是重点研究的对象。与温度场分布的研究方式相同对不同工况下的速度场进行数据处理，以曲线图的形式表达所研究实验室内的风速分布，通过曲线图的走向，进行对比分析，验证实验室速度场分布是否均匀，实验室送风方式是否优良[6-7]。

由图3可知，跟预期的速度场有一定的波动。通过对比分析3个工况下不同高度的速度场分布，可以看出，不同工况下速度场虽然有所波动，但总体呈现一定规律。从不同高度来看，10℃工况下速度场的分布受高度的影响不大，在不同高度呈现大致相似的走势，并且随着高度的增加，速度也越来越大，这是因为顶部送风的原因，靠近顶部孔板的地方速度最大。通过走势来看，3种工况的速度场的分布有着同样的规律，在2、3、6、7、10、11、14、15这8处速度较大、综合来看在房间第2、3列较高，而在另外几列较低，有波浪线的走势，极有可能是受到回风口的影响，由于第2、3两列刚好对应到百叶窗口，出风引起风速偏高，造成实验室气流组织分布的不均匀。在对30℃工况分析时发现，速度点较为集中，速度变化比较平缓，分布较为均匀，因此得出，随着温度的升高，送风更加均匀，送风方式的不足对实验室气流组织影响更小。

四、结论

通过对焓差实验室内不同工况下温度和风速的分析总结可以得出如下结论：

1.实验室内温度分布整体很均匀，最大温差在1℃以内，属于可控范围。并且不同测试点之间的温度呈现一定规律，在同一列的走势相似，出风口附近的温度偏低。

2.实验室内速度场的分布不是很均匀，但是也呈现出与温度相似的规律，一方面由于送风方式以及回风方式不够完善导致速度场分布不均匀，另一方面回风引起了速度场的变化，值得深入研究。

3.测试点高度对温度场的影响不大，测试高度对速度场的影响较大，受到送风的影响，高度越高，速度越大。

4.实验室内送风方式总体能满足实验的要求，但对相对要求比较精确的实验会造成很大的误差，建议采用双层孔板送风使送风更加均匀，并且回风也可以采用孔板替代百叶窗。

5.在实验室进行试验时，应将被试机放置在速度场分布较均匀的区域，以减小送风方式对试验结果的影响。

[1]肖飚，金苏敏，史敏等.人工环境试验室内空气流场的研究[J].制冷与空调，2007，7(5)：89-92.

[2]徐丽,翁培奋,孙为民.三种通风方式下的室内气流组织和室内空气品质的数值分析[J].空气动力学学报，2013，21(003).

[3]薛殿华.空气调节[M].北京:清华大学出版社.1990.

[4]李念平.建筑环境学[M].北京:化学工业出版社.2010

[5]李小华,唐景立.空调房间不同送风方式的实验研究[J].建筑热能通风空调，2013，32(6)：63-66.

[6]施孝增，倪丹.典型送风方式下室内流场分布规律的数值研究[J].洁净与空调技术CC&AC，2011，3：35-39.

[7]庞赟佶，陈俊俊，付胜华，牛永红，陈义胜.实验室上送下回空调气流组织的数值模拟[J].建筑节能，2014，5：1-4

王高伟(1992-)，男，汉，河南遂平，硕士，江苏省建筑工程质量检测中心有限公司。