【摘要】：通風(fēng)方式對空調(diào)通風(fēng)房間室內(nèi)熱環(huán)境、污染物的分布特性和能耗都有直接影響。因此,選擇合理的通風(fēng)方式在空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計中顯得尤其重要。在已有的通風(fēng)方式中,置換通風(fēng)雖然同時實現(xiàn)了節(jié)能和良好空氣品質(zhì)的目標(biāo),但不能用于熱風(fēng)供暖;而混合通風(fēng)雖可以兼顧供冷與供熱的需求,但送風(fēng)能量的利用率較低。由于碰撞射流通風(fēng)在原理上同時具有混合通風(fēng)和置換通風(fēng)的優(yōu)點,因而成為一種潛在的替代傳統(tǒng)通風(fēng)方式的新型空調(diào)通風(fēng)策略。關(guān)于碰撞射流通風(fēng)房間熱環(huán)境和空氣品質(zhì)的已有研究成果相對較少,特別是這種通風(fēng)房間內(nèi)的已沉積粒子的再懸浮機理,以及懸浮粒子的擴(kuò)散和分布特征等問題的結(jié)果還很少見到。此外,由于碰撞射流通風(fēng)系統(tǒng)送風(fēng)速度相對較高,氣流以較大的動量垂直撞擊地面,這不但造成碰撞射流送風(fēng)氣流引起地面已沉積粒子再懸浮的風(fēng)險較大,也使得其氣流形態(tài)與其他通風(fēng)方式明顯不同。因此,作為傳統(tǒng)通風(fēng)方式潛在的替代通風(fēng)策略,有必要了解和分析碰撞射流通風(fēng)相對于其他空調(diào)通風(fēng)方式的優(yōu)勢與劣勢。本文同時對碰撞射流、地板送風(fēng)、置換通風(fēng)和混合通風(fēng)這4種空調(diào)通風(fēng)方式對應(yīng)的室內(nèi)熱環(huán)境和空氣品質(zhì)進(jìn)行了對比研究,并詳細(xì)研究了碰撞射流通風(fēng)房間已沉積粒子的再懸浮規(guī)律,探討了避免沉積粒子再懸浮的途徑。采用數(shù)值模擬和實測相結(jié)合的方法,對碰撞射流及其他3種常用通風(fēng)方式房間的溫度場和流速場進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,夏季碰撞射流通風(fēng)房間雖然送風(fēng)冷氣流以較大動量直接進(jìn)入人員活動區(qū)域,但僅在人體足部產(chǎn)生較大的吹風(fēng)感,其他位置室內(nèi)氣流速度均小于0.3 m/s,可完全滿足室內(nèi)人員熱舒適要求。碰撞射流通風(fēng)房間的室內(nèi)溫度分布與置換通風(fēng)房間類似,沿空間高度方向存在明顯的溫度梯度,具有較高的能量利用率,相對于混合通風(fēng),可獲得較好的節(jié)能效果。為了解碰撞射流送風(fēng)氣流是否引起地面已沉積粒子再懸浮,以及對室內(nèi)粒子濃度分布的影響,通過連續(xù)實測碰撞射流房間內(nèi)不同送風(fēng)條件下的室內(nèi)氣溶膠粒子濃度水平,分析了送風(fēng)氣流對地面已沉積粒子再懸浮特性的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn),盡管碰撞射流房間地面已沉積粒子再懸浮的風(fēng)險高于置換通風(fēng)和混合通風(fēng)房間,但可以通過控制送風(fēng)速度的方法來避免粒子的再懸浮對空氣品質(zhì)的影響。為此,本文給出了送風(fēng)口靠墻的碰撞射流房間不同送風(fēng)口高度下避免各粒徑段粒子再懸浮的臨界送風(fēng)速度uc。這一臨界送風(fēng)速度uc主要隨送風(fēng)口高度h的增加和粒子粒徑dp的減小而增加。當(dāng)送風(fēng)口高度為0.6和0.3 m時,為避免發(fā)生粒子再懸浮,送風(fēng)速度us應(yīng)分別控制在2.6和2.2 m/s以內(nèi);當(dāng)送風(fēng)口高度大于0.9 m時,粒子再懸浮的風(fēng)險可以忽略,送風(fēng)速度只需控制在人體熱舒適要求達(dá)到的常規(guī)范圍內(nèi)即可。另外值得注意的是,由于再懸浮風(fēng)險隨著粒子尺度的減小而下降,且大粒子向上擴(kuò)散的能力有限,即使碰撞射流系統(tǒng)出現(xiàn)了短時間內(nèi)送風(fēng)速度過大的異常現(xiàn)象,送風(fēng)氣流引起了粒子再懸浮,其再懸浮量在大多數(shù)情況下也不會超過一個人行走引起的再懸浮量,并且很難上浮到人體呼吸高度處,對室內(nèi)空氣品質(zhì)惡化的風(fēng)險較小。人員在室內(nèi)的行走和其他行為都可能會引起粒子再懸浮效應(yīng)。為比較碰撞射流與其他通風(fēng)方式房間已懸浮粒子的空間和時間分布特征,本文采用實驗和數(shù)值模擬的方法研究了夏季供冷工況時碰撞射流房間人員行走產(chǎn)生的懸浮粒子的空間和時間分布的穩(wěn)態(tài)特征和動態(tài)變化特征,分析了典型使用功能空間中,不同粒徑懸浮粒子對室內(nèi)呼吸高度及其他重要位置處粒子濃度的影響。結(jié)果表明,與置換通風(fēng)房間相似,碰撞射流房間室內(nèi)人員行走區(qū)域、人體周圍和外墻內(nèi)表面周圍粒子濃度較高;室內(nèi)坐姿人員周圍的粒子濃度明顯受到人員空間位置的影響,距離送風(fēng)口越遠(yuǎn),粒子濃度越高。與混合通風(fēng)房間相比,碰撞射流房間人體站姿和坐姿時呼吸區(qū)粒子平均質(zhì)量濃度更低。此外,各通風(fēng)方式房間的已懸浮粒子分布的動態(tài)模擬研究結(jié)果表明,由于混合通風(fēng)房間氣流形態(tài)僅受到送風(fēng)氣流慣性的影響,而碰撞射流通風(fēng)的氣流形態(tài)受到送風(fēng)慣性力和浮力的共同作用,因此,前者人體周圍粒子濃度濃度峰值只出現(xiàn)一次,而后者人體周圍有兩次濃度峰值出現(xiàn),其中近地面處由慣性力引起的濃度峰值遠(yuǎn)高于其他通風(fēng)方式的相應(yīng)水平。
【學(xué)位授予單位】：東華大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TU834
【圖文】：

[8]。圖1-1 碰撞射流送風(fēng)口的布置Fig. 1-1 Layout of air supply outlet in impinging jet ventilation system夏季供冷工況時，碰撞射流通風(fēng)與置換通風(fēng)類似，沿地面擴(kuò)散開的冷空氣在地面形成“空氣湖”，并在熱浮力的作用下沿房間高度方向形成熱力分層，因而具有空氣品質(zhì)好和節(jié)能的優(yōu)點。冬季供熱工況時，由于碰撞射流通風(fēng)的送風(fēng)動量較高，熱風(fēng)與室內(nèi)空氣自房間下部區(qū)域開始充分混合，從而克服了置換通風(fēng)用于供熱工況時熱空氣容易直接上浮到房間上部空間的缺陷。同時熱風(fēng)自下而上地與室內(nèi)空氣混合，克服了混合通風(fēng)方式難以將熱氣流從上方輸送到下部人員活動空間的缺點。因此，理論上碰撞射流通風(fēng)兼具混合通風(fēng)和置換通風(fēng)的優(yōu)勢，可以作為傳統(tǒng)通風(fēng)方式潛在的替代品。由于碰撞射流通風(fēng)的上述特征和潛在的優(yōu)點，國外已有碰撞射流通風(fēng)成功應(yīng)用于不同建筑的案例

(a) 混合通風(fēng) (b) 置換通風(fēng) (c) 碰撞射流通風(fēng)圖 1-2 室內(nèi)氣流形態(tài)示意圖Fig. 1-2 Air flow patterns in the region close to the floor雖然碰撞射流通風(fēng)同時具有混合通風(fēng)和置換通風(fēng)的優(yōu)點，但再懸浮粒子對人

(a) 測試儀器的平面布置 (b) 測桿的立面圖 (c) 實測系統(tǒng)局部圖圖 2-2 測試儀器布置Fig. 2-2 Layout of test instruments(4) 實驗儀器 試驗采用美國 TSI 公司生產(chǎn)的 TSI-9535 型風(fēng)量流速表測量風(fēng)

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 賀鳴;亢燕銘;左濱;鐘珂;;碰撞射流通風(fēng)房間與置換通風(fēng)房間的新風(fēng)可及性比較[J];東華大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2015年05期

2 鐘珂;沈杰;葉筱;亢燕銘;;送風(fēng)高度對碰撞射流熱風(fēng)供暖房間熱環(huán)境影響的實測研究[J];暖通空調(diào);2015年07期

3 沈杰;鐘珂;陳帥;亢燕銘;;碰撞射流通風(fēng)供暖房間熱環(huán)境實測研究[J];暖通空調(diào);2015年04期

4 王爽;亢燕銘;;碰撞射流末端送風(fēng)形式對室內(nèi)氣流的影響[J];建筑熱能通風(fēng)空調(diào);2014年05期

5 王艷;鐘珂;亢燕銘;;碰撞射流通風(fēng)供暖房間熱環(huán)境特征的研究[J];建筑熱能通風(fēng)空調(diào);2014年03期

6 王紅梅;王大鑫;郭陽;石俊龍;;碰撞射流通風(fēng)的特性及節(jié)能分析[J];低溫建筑技術(shù);2012年07期

7 劉松;程勇;劉東;潘康康;;人體吹風(fēng)感影響因素的總結(jié)與分析[J];建筑熱能通風(fēng)空調(diào);2012年02期

8 葉美珍;亢燕銘;馮衛(wèi);;變風(fēng)量系統(tǒng)碰撞射流通風(fēng)房間空氣品質(zhì)的研究[J];潔凈與空調(diào)技術(shù);2010年01期

9 袁麗麗;寇利;劉斌;;對比置換通風(fēng)碰撞射流通風(fēng)室內(nèi)顆粒物分布特性的研究[J];潔凈與空調(diào)技術(shù);2008年04期

10 王慶莉,龍惟定;地板送風(fēng)與置換通風(fēng)的差異[J];建筑熱能通風(fēng)空調(diào);2004年05期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前7條

1 茆青;高超聲速風(fēng)洞帶式電阻加熱器強化換熱數(shù)值研究[D];中國空氣動力研究與發(fā)展中心;2016年

2 葛秀秀;不同天氣條件下人體呼吸高度的PM_(10)、PM_(2.5)變化特征及其與氣象因子的關(guān)系[D];新疆大學(xué);2016年

3 沈杰;碰撞射流通風(fēng)系統(tǒng)熱風(fēng)供暖房間影響因素的研究[D];東華大學(xué);2015年

4 朱瑩;均速管流量計的數(shù)值模擬及優(yōu)化設(shè)計[D];浙江大學(xué);2013年

5 李鵬輝;大型商用客機艙內(nèi)氣流組織的研究[D];大連理工大學(xué);2010年

6 王賀石;蜂窩紙板干燥技術(shù)研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2008年

7 張旭;雙向減震器的結(jié)構(gòu)及特性研究[D];大慶石油學(xué)院;2007年

本文編號：2768865