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分析了送风散流器对变风量空调系统气流分布的重要性，对方形散流器用作变风量空调系统供冷模式下的空气分布器时的室内气流分布进行了四种工况的实验研究 ，用TECPLOT软件对实验数据进行处理。通过分析得出主要结论，对于室内冷负荷变化很大且要求严格的场合，若用变风量空调系统，选用方形散流器作为空气分布器不是很理想；当送风量的变化范围为最大设定送风量的100%～80%时，可选用方形散流器作为空气分布器。
关键词：变风量 气流分布 方形散流器

　　随着生活水平的提高和社会的进步，人们对空调环境的舒适性要求越来越高，越来越接近自然。变风量空调系统具有好的节能性、安全性、灵活性以及智能化的特点，综合了传统的全空气定风量系统以及风机盘管加新风的所有优点，近年来在国内的各类高级建筑中得以广泛应用。由于变风量空调系统在整个运行过程中，送风量随着空调区域负荷的变化或者室内参数的变化而不断发生改变以满足空调区域温湿度的要求，所以送风散流器对于变风量系统是至关重要的，合适的散流器的选择将有助于室内气流组织的分布，可防止吹风感、冷气流或过低的空气流速。

　　根据美国的研究，条形散流器用于变风量系统其性能是最好的，并且在国外关于条形散流器已有很成熟的产品，如妥思、约克等，其出口采用了不同的控制送风方向的部件，但这种条形散流器的价格是普通散流器，如矩形或方形散流器的4—7倍，过于昂贵，故许多公司选择采用方形散流器。那么究竟方形散流器是否可用于变风量空调中，这个问题很值得研究。本文通过实验研究的方法，在以方形散流器为空气分布器的变风量空调系统实验室中进行了供冷模式下的气流组织的实验测试，并用TECPLOT软件对数据进行处理，实现温度场和速度场的可视化；另外，运用室内气流分布的衡量指标进行了详细的分析。

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1.气流分布的基础

　　室内空气分布系统类型很多，在大型民用与公共建筑物里，多采用混合通风系统的散流器上送下回的方式。这种方式与建筑物本身的配合较好，这也正是本文所研究的方式。

　　室内气流分布是个复杂的过程，它受到建筑物的几何形状、散流器的结构和布置、排回风位置、散流器的入口空气参数、内部障碍物以及由居住者或设备所产生的热所形成的热浮升力的影响。对于已使用的建筑物，影响室内气流分布的可变因素为室内热源和散流器入口参数—送风风速和送风温度。本文所研究的散流器送风为送风温度低于室内温度的非等温受限射流。

　　空调气流分布的目的就是在空调房间的居住区创造合适的温度、湿度和空气流动。房间的空气流速变化过快、温度梯度过大（水平的、垂直的或两者都有）以及温度波动过快都会产生不舒适。对气流分布给予科学的评价是重要的。对大多数的舒适性空调来说，辐射影响有限，相对湿度在较大范围内（30%～70%）对人体舒适影响不明显，可主要考虑空气温度与风速对人体的综合作用,所以室内气流分布衡量指标无需考虑辐射的影响。室内气流分布有多种指标，考虑到所研究的内容，采用室内气流分布特性指标（ADPI）、温度梯度以及工作区平均速度。室内气流分布特性指标将空气温度、气流速度与人的舒适感三者联系起来，是空气分布系统评估的一个仅有的单个数据指标。对于变风量空调系统，ADPI被认为是唯一的气流分布的评价指标。对于供冷模式下的办公环境，ADPI值应高于80%，即要求室内80%以上的人员感到舒适。为了满足室内气流分布的舒适要求，美国ASHRAE55-92标准建议1.8m和0.1m之间的温差不大于3℃。工作区平均风速应小于0.25m/s。

2.实验方法

　　本试验在一变风量空调系统实验室进行，变风量空调系统由空气处理机组、低速风管、压力无关单风道基本型变风量末端装置以及先进的控制部件组成。空气处理机组由亚特公司提供；末端装置及控制模块由美国Johnson Control提供。变风量控制回路由室温控制、静压控制、新风量控制以及送风温度控制组成。即根据室内传感器指令控制末端装置的送风量；根据管道中一个固定的静压点的静压值控制变频风机转速从而改变送风量；根据管道中的送风温度控制表冷器的水阀；根据回风管中的二氧化碳浓度传感器指令控制新风阀开度。所研究房间的内部尺寸为 3.9m×3.2m×3.0m (L×W×H),房间位于一楼，东墙为外墙；南墙与空调房间相邻；西、北墙为内墙，与非空调房间相邻。房间中央吊顶上安装一个尺寸为0.3×0.3 (㎡)的方形散流器，房间冷负荷由位于东北角的可调温热源提供。

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室内温度场用铜—康铜热电偶测量，热电偶共用一个冰点补偿装置；室内速度场用QDF-3型热球式风速计测量。

　　整个房间测点数为175，每个横截面测点数为35。测量面、测点以及散流器的具体布置如图1示。

　　在供冷模式下，分别测出不同送风量下的室内测点的温度值和速度值，以便研究不同风量下的室内气流分布状况。

　　测试工况共四种，工况一送风量为最大设定送风量,工况二、三送风量分别为最大设定送风量的80%、60%，工况四送风量为最大设定送风量的40%，也就是本系统的最小设定送风量。在进行试验时，固定送风量，经过一段时间系统达到稳态后，才可开始测量室内数据。四种工况达到稳态时的主要参数如表1示。

表1. 各工况的主要参数

工 况	送风量(m3/s)		出口风速(m/s)	送风温度(℃)	送风温差(
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4楼 大 中 小 发表于 2007-1-4 15:40 只看该作者 Re:楼主 3.实验结果及分析 3.1 对速度场进行分析 　　选择（三）横截面作为典型面进行分析，以下所提横截面均为（三）横截面。 　　横截面的速度场如图2示。从图2可看出，工况一,截面无冷气流，气流在截面宽度方向贴附很好；工况二、三截面北侧产生Coanda效应（在靠近吊顶的射流不能卷吸周围空气，气流流速大静压小，而射流下部的气流流速小静压大，上下压力差把气流托起而产生的贴附现象）；工况四,截面北侧有冷气流在距东侧墙1m处下降。下面分析一下原因：工况一送风速度最大，送风温度最大，送风温差最小，此时室内速度场分布不受送风温差和室内热源的影响，主导因素为送风速度。随着送风速度减小，送风温度也随着降低，送风温差增大，此时室内速度场分布受到送风温度和室内热源的同时影响，热源产生的向上运动的热空气抑制了冷空气的扩散和贴附，从工况二、三的横截面图中可看出热源降低了散流器出口的射程。在工况四，送风速度和温度最小，两个因素均会减小气流贴附性，外加送风温差最大，易产生下降冷气流，在热源附近由于热浮升力和冷气流产生的重力方向相反，故产生了冷气流下降。可得出结论：在送风速度大时，影响室内速度场的主导因素是来自散流器的出口速度；在2～2.7m/s范围内，送风温度为主导因素；在大约1m/s范围内，送风温差变得重要。 3.2 对温度场进行分析 　　各种工况横截面的温度场处理结果如图3示。对比几种工况可分析出，散流器送风温度和送风温差是影响室内温度场的主要因素。从室内热源的角度来看，室内热源产生的热 浮升力对温度场的影响很大，尤其在送风温差较小的时候。

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wangshi 沉默的顽石 三级 咕噜 UID 054231  积分 481  金币 0   阅读权限 30  个人空间 发短消息 加为好友 当前离线	5楼 大 中 小 发表于 2007-1-4 15:42 只看该作者 Re:楼主 3.3 室内气流分布进行综合评价 　　根据实验数据,分别计算出工作区平均速度以及ADPI值，如表2示： 表2 数据计算结果 工  况 1 2 3 4 工作区平均速度（m/s） 0.134 0.135 0.098 0.075 ADPI 91% 79% 76% 85% 　　从表中可看出，工作区平均速度均小于0.25m/s,满足室内气流分布的工作区的速度舒适要求。为了直观看出室内垂直温度的分布，计算出不同高度的平均温度分布，用图形表示出每种工况的垂直温度分布，如图4。从图4可看出，每种工况的垂直温度分布在0.1m和1.8m之间的温差均小于3℃，满足气流分布对温度梯度的要求。 图3 各种工况横截面的温度场
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6楼 大 中 小 发表于 2007-1-4 15:43 只看该作者 Re:楼主 用ADPI对变风量系统的室内气流分布进行综合分析，用图5表示出ADPI随送风量L的变化关系。 图中1、2、3、4表示工况数。从图中可看出，随着送风量的减小，ADPI值也随之减小；当送风量降低到一定程度时， ADPI值不再随着送风量的降低而降低；相反，随着送风量的降低，ADPI值却随之增大。另外，从图中可看出工况二、三的ADPI值过低，不能满足变风量空调系统室内气流分布的设计要求的80%的ADPI，而工况二、三的风量范围为最大设定风量的60%～80%，此风量范围也正是变风量空调系统运转时风量变化的主要范围，而最大设定风量和最小设定风量的运行状态很少出现。这意味着方形散流器用于变风量系统不是很好。但鉴于在高于80%最大设定风量和最大设定风量之间，相应的ADPI值均高于80%,所以当送风量的变化范围为最大设定风量的100%~80%时，可选用方形散流器作为空气分布器。

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7楼 大 中 小 发表于 2007-1-4 15:45 只看该作者 Re:楼主 4 结论 　　本文采用实验研究的方法，对方形散流器用作变风量空调系统的空气分布器时的供冷模式下的室内气流分布进行了研究，根据实验数据及处理结果得出以下结论： 　　(1) 在送风速度大时，影响室内速度场的主导因素是来自散流器的出口速度；在大约2～2.7m/s范围内，送风温度为主导因素；在大约1m/s以下，送风温差变得重要。 　　(2) 当送风温差小，送风温度高时，热源对温度场影响较大；当送风温差大，送风温度低时，热源对温度场影响较小。 　　(3) 对于室内冷负荷变化很大且要求严格的场合，若用变风量空调系统，选用方形散流器作为空气分布器不是很理想。 　　(4)当送风量的变化范围为最大设定风量的100%~80%时，可选用方形散流器作为空气分布器。 参考文献   ASHRAE Fundamentals Handbook 1997, Chapter31, “Space Air Diffusion”. 范存养，大空间建筑空调设计及工程实录，中国建筑工业出版社，2001. 赵荣义主编，简明空调设计手册，中国建筑工业出版社，1998.

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3.实验结果及分析

3.1 对速度场进行分析

　　选择（三）横截面作为典型面进行分析，以下所提横截面均为（三）横截面。

　　横截面的速度场如图2示。从图2可看出，工况一,截面无冷气流，气流在截面宽度方向贴附很好；工况二、三截面北侧产生Coanda效应（在靠近吊顶的射流不能卷吸周围空气，气流流速大静压小，而射流下部的气流流速小静压大，上下压力差把气流托起而产生的贴附现象）；工况四,截面北侧有冷气流在距东侧墙1m处下降。下面分析一下原因：工况一送风速度最大，送风温度最大，送风温差最小，此时室内速度场分布不受送风温差和室内热源的影响，主导因素为送风速度。随着送风速度减小，送风温度也随着降低，送风温差增大，此时室内速度场分布受到送风温度和室内热源的同时影响，热源产生的向上运动的热空气抑制了冷空气的扩散和贴附，从工况二、三的横截面图中可看出热源降低了散流器出口的射程。在工况四，送风速度和温度最小，两个因素均会减小气流贴附性，外加送风温差最大，易产生下降冷气流，在热源附近由于热浮升力和冷气流产生的重力方向相反，故产生了冷气流下降。可得出结论：在送风速度大时，影响室内速度场的主导因素是来自散流器的出口速度；在2～2.7m/s范围内，送风温度为主导因素；在大约1m/s范围内，送风温差变得重要。

3.2 对温度场进行分析

　　各种工况横截面的温度场处理结果如图3示。对比几种工况可分析出，散流器送风温度和送风温差是影响室内温度场的主要因素。从室内热源的角度来看，室内热源产生的热

浮升力对温度场的影响很大，尤其在送风温差较小的时候。

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3.3 室内气流分布进行综合评价

　　根据实验数据,分别计算出工作区平均速度以及ADPI值，如表2示：

表2 数据计算结果

工  况	1	2	3	4
工作区平均速度（m/s）	0.134	0.135	0.098	0.075
ADPI	91%	79%	76%	85%

　　从表中可看出，工作区平均速度均小于0.25m/s,满足室内气流分布的工作区的速度舒适要求。为了直观看出室内垂直温度的分布，计算出不同高度的平均温度分布，用图形表示出每种工况的垂直温度分布，如图4。从图4可看出，每种工况的垂直温度分布在0.1m和1.8m之间的温差均小于3℃，满足气流分布对温度梯度的要求。

图3 各种工况横截面的温度场

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用ADPI对变风量系统的室内气流分布进行综合分析，用图5表示出ADPI随送风量L的变化关系。 图中1、2、3、4表示工况数。从图中可看出，随着送风量的减小，ADPI值也随之减小；当送风量降低到一定程度时， ADPI值不再随着送风量的降低而降低；相反，随着送风量的降低，ADPI值却随之增大。另外，从图中可看出工况二、三的ADPI值过低，不能满足变风量空调系统室内气流分布的设计要求的80%的ADPI，而工况二、三的风量范围为最大设定风量的60%～80%，此风量范围也正是变风量空调系统运转时风量变化的主要范围，而最大设定风量和最小设定风量的运行状态很少出现。这意味着方形散流器用于变风量系统不是很好。但鉴于在高于80%最大设定风量和最大设定风量之间，相应的ADPI值均高于80%,所以当送风量的变化范围为最大设定风量的100%~80%时，可选用方形散流器作为空气分布器。

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4 结论

　　本文采用实验研究的方法，对方形散流器用作变风量空调系统的空气分布器时的供冷模式下的室内气流分布进行了研究，根据实验数据及处理结果得出以下结论：

　　(1) 在送风速度大时，影响室内速度场的主导因素是来自散流器的出口速度；在大约2～2.7m/s范围内，送风温度为主导因素；在大约1m/s以下，送风温差变得重要。

　　(2) 当送风温差小，送风温度高时，热源对温度场影响较大；当送风温差大，送风温度低时，热源对温度场影响较小。

　　(3) 对于室内冷负荷变化很大且要求严格的场合，若用变风量空调系统，选用方形散流器作为空气分布器不是很理想。

　　(4)当送风量的变化范围为最大设定风量的100%~80%时，可选用方形散流器作为空气分布器。

参考文献

1.   ASHRAE Fundamentals Handbook 1997, Chapter31, “Space Air Diffusion”.
2. 范存养，大空间建筑空调设计及工程实录，中国建筑工业出版社，2001.
3. 赵荣义主编，简明空调设计手册，中国建筑工业出版社，1998.