空调房间气流组织与建筑节能分析?
人的一生大部分时间是在室内度过的,室内环境的热舒适性会对学习、工作和生活产生很大的影响。良好的室内热环境不仅可以改善人们的心情,还可以提高学习和工作的效率。由于建筑设计本身的制约和工程造价等经济条件的影响,不合理的空调设计往往导致一些新建建筑室内空调气流组织不合理。
此外,由于社会的发展和人民生活水平的提高,大量既有建筑需要增设空调系统,既有建筑在改造时会受到建筑本身条件的限制,导致改造后空调气流组织不合理。随着全球变暖和建筑物数量的迅速增加,空调在建筑物中的使用已经变得非常普遍。因此,空调房间气流组织的重要性日益突出。空调房间气流组织不合理,不仅会降低人的热舒适性,影响工作效率和身心健康,同时还会导致设备初投资和运行费用的增加。本文主要讨论空调房间的气流组织与建筑节能。
1室内环境的热舒适
有空调的建筑通常是封闭的建筑。如果没有合理的室内气流组织,室内环境的热舒适性会变差,导致感冒、鼻塞、头痛、头晕、疲劳等症状,效果可能不如通风良好的普通建筑。国外对室内热舒适(表示对热环境满意的思想)的研究比国内起步早,Bedford早在1936就提出了热舒适的7个评价指标。目前应用最广泛的是丹麦方格教授提出的客观衡量热感觉的期望平均评价指数PMV。PMV指数代表了大多数人在同一环境下的感受,但由于人与人之间的生理和心理差异,它不一定能代表所有人的感受。
其中,影响PMV指数的主要因素有六个:气温、相对湿度、风速、平均环境辐射温度、人体衣物热阻和代谢率。PMV分为七个等级。研究表明,即使PMV=0,5%的人仍然对环境不满意。因此,方格教授提出了PPD指数来预测不满意的百分比,并用PMV-PPD * *来评价空调房间的热舒适性。离热中性环境越远,不满意的百分比就越大。在人体根据季节正常着装的情况下,人体感觉更舒适的范围如表2所示。气流组织形式与空调房间的热舒适性密切相关。
气流组织的研究始于20世纪20年代,空调冷风吹造成的舒适性差引起了空调领域研究者的关注。在随后的几十年里,通过理论、实验和计算机流体动力学软件模拟气流状态,对室内气流组织的运动进行了详细的研究。研究表明,影响空调房间室内气流组织的因素很多,主要包括送风口的位置和形式、送风参数、回风口的位置、房间的几何形状和热源的位置。
2室内空调气流组织
空调房间的气流组织形式主要有上送下送、上送上送、下送下送、侧送中送。本文研究了侧送风、上送风和下送风三种送风方式下空调房间的舒适性,最终得出侧送风的舒适性最好的结论。通过对测试结果的PMV-PPD指数的研究分析,黄凤得出侧送风模式下靠近送风口的测试点显示的舒适度较高,为室内工作站的布局提供了参考。下送风模式下室内舒适度最均匀,但出风口靠近人,容易产生吹风感,影响人的舒适度。上送风方式容易在房间后墙形成死区。
摘要:迪于慧结合低频送风,分别对0.3Hz、0.4Hz、0.5Hz三种送风方式的舒适性进行了分析比较,认为选择0.3Hz上送风、0.5Hz下送风的人体热舒适性较好。侧送风可以保持室内空气流动,更接近室内自然风的形式。目前,在一般民用建筑中,空调常用的气流组织形式有上送上循环和侧送风;下送风空调的气流组织形式较少;中央送风主要用于大空间的空调系统。
热舒适性较好的室内空调气流组织形式为酒店房间空调侧送风方式和办公楼散流器送风方式。目前酒店房间大多选择风机盘管加新风的模式,因为酒店房间面积较小,室内层高相对较低。采用侧送风模式不会使空调风直接吹到人员活动区,会让人感觉冷,而风机盘管的优点是客人可以通过一个三速开关随意改变风量来调节室温。在办公建筑中,常采用平板式方形散流器送风。这种散流器有多个同心平行的导流叶片,使空气流出后能在天花板上流动,并在到达工作人员工作区域前充分扩散。
室内空调容易导致热舒适性差的气流组织形式有狭缝送风口、灯盘送风口、百叶送风口、分体空调、柜式空调。这类空调的气流组织属于“直吹”式,往往会造成室内空调送风流量过于集中,使得室内空调温度和送风速度分布不均匀。靠近空调出风口的人通常要忍受强烈的吹风感,而远离空调和远离空调的人就不容易够到了,而且当地气温高,在角落会形成涡流死区。为了保证空调室内环境的热舒适性,需要对室内空调气流组织进行详细的分析和设计,以保证室内空调温度和空调送风风速的均匀性,特别是对于人员密度较高的办公室的空调室内气流组织的分析。
目前,在中央空调系统设计中,设计人员往往更注重空调设备的容量选择和大空间气流组织的分析,而忽略了人员密度较高的办公室的气流组织的分析和计算,导致此类办公室室内空调风口选择不当或空调风口过少,造成送风过于集中,室内温度不均匀,局部吹风感强,甚至夏季部分工作人员无法正常工作,闲置、废站现象时有发生。
3空调气流组织对建筑能耗的影响
空调房间气流组织不合理,不仅会影响室内环境的热舒适性和人员的工作效率,还会导致空调系统设备的过度选择,增加空调的运行能耗和运行成本,直接影响建筑节能。由于室内空调温度不均匀,设计师和设备采购人员不得不通过增加设备容量来弥补不合理的室内气流组织,形成了“大马拉小车”的设备选型和采购格局。此外,空调房间气流组织不合理还会导致空调运行时间延长,高风速、大风量运行工况增多,增加空调运行成本和建筑能耗。
空调房间气流组织优化的研究不能片面强调室内环境的热舒适性,不能忽视与工程实践的紧密结合,进行单一的、孤立的研究。空调房间气流组织的优化需要通过现场调查和工程实践,从各个方向和角度进行综合分析。既要满足室内热舒适的需求,又要考虑降低空调运行能耗,实现建筑节能的目标。
本文论述了室内热舒适的重要性以及空调气流组织对室内热舒适和建筑节能的影响。空调房间气流组织不合理,不仅会降低人的热舒适性,影响工作效率和身心健康,还会增加设备的初投资和运行费用。室内空调气流组织的优化不能是单一的、孤立的分析研究,而应结合区域内各工位的环境热舒适要求,从各个方向、各个角度进行综合分析,降低空调运行能耗,达到建筑节能的目的。
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