地板送风系统对流热转移量的数值研究
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摘要
二十世纪八十年代以来，空调技术的发展开始对室内环境质量有了足够的重视，置换通风因其较高的通风效率和换气效率而受到人们的青睐。对于置换通风其节能性也优于其它的送风方式，即其温度效率高，而且置换通风总有部分热量处于房间上部区域，送风口设在低部，送入空气直接进入工作区，只是吸收了工作区的热、湿量，保证工作区的气象参数满足要求。对置换通风其得热量计算时只考虑工作区热源散热量及从下部墙体进入的热量，可不考虑房间上部区域的得热量。实际运行时由于空气的回返，一方面会把上部的得热带回工作区，另一方面也会把下部已传送上去的热量又带回，从而增加了下部的得热量，本文就影响对流热转移量的因素利用数值模拟的方法做了一初步的研究。
本文针对一下部有集中热源的地板送风空调小室，利用PHOENICS软件，在计算分析小室内气流的速度场及温度场的基础上，对对流热转移量的变化规律做了计算分析，最后得出对于下送风小室的对流热转移量与热源的个数、送风口个数、热源强度、送风量等因素有关，并且得出了其相关关系式。同时发现，回风口数目对于对流热转移量的影响很小，就本文研究的范围来看，其影响可以忽略不计。对于上部有热源的条件下，则其对流热转移量的变化关系是由热射流与送风冷射流共同作用影响的，在下部热源强度相同的条件下，存在一极限风速，在该风速以下，上部热源强度越大，则对流热转移量越小，反之在该风速以上，上部热源强度越大，则对流热移量越大。在总热源强度相同的条件下，上部热源强度越大，则对流热转移量越小。所以工程上采用地板送风时，应根据房间上下部热源强度的不同，采用不同的送风速度，从而减少对流热转移负荷，在工程上达到最大的节能。
Since the 1980s, with the developing of air-condition technology, men begin thinking much of room condition quality, displacement ventilation has been given a good favour for its higher ventilation effectiveness and air exchange efficiency. Displacement ventilation also has higher energy using ration than other supply air systems, ie it has higher temperature effectiveness, and that displacement ventilation system always has part quantity of heat lying upside area of room, air supply outlet lies at low side, supply air direct come into workaround, and only absorb heat and humid of workaround, assure satisfaction of the design conditions of workaround. Only the heat gain from the heat source and the heat coming from lower part of the wall is taken into account, the heat gain of higher zone of the room isn' t calculated. As the return of flow is being, one side the heat gain of higher zone will be lead back, on the other hand, the heat has been transmitted to upside also will return, so the heat gain will incr
ease. The methods of using numerical simulating has been used to analyze the factors influecing convecting transfer heat in this paper.
In this paper, using PHOENICS software to compute and analyze the variety rule of the convecting transfer heat at the basis of computing and analyzing the temperature and velocity field of one underfloor supply air room with a focus hot source , and concluding that the number of the hot source and the supply air outlet> the intensity of the hot source and the volume of supply air will influence convecting transfer heat, and obtained its correlativity formula . At the same time, I discover that the number of the return air inlet has a little influecing and it can be neglected. When there is hot resource at upperside of the room, the hot jet and supply air jet together
affecting. At the same lower part heat intensity, a utmost wind speed exist, the supply air speed lower, the more heat intensity on the upside , the less convecting transfer heat, whereas. So when the underfloor air supply system is been used in engineering, different supply air speed will be adopted on the basis of different heat intensity of upside and low side of room. So to economize energy.
本文针对一下部有集中热源的地板送风空调小室，利用PHOENICS软件，在计算分析小室内气流的速度场及温度场的基础上，对对流热转移量的变化规律做了计算分析，最后得出对于下送风小室的对流热转移量与热源的个数、送风口个数、热源强度、送风量等因素有关，并且得出了其相关关系式。同时发现，回风口数目对于对流热转移量的影响很小，就本文研究的范围来看，其影响可以忽略不计。对于上部有热源的条件下，则其对流热转移量的变化关系是由热射流与送风冷射流共同作用影响的，在下部热源强度相同的条件下，存在一极限风速，在该风速以下，上部热源强度越大，则对流热转移量越小，反之在该风速以上，上部热源强度越大，则对流热移量越大。在总热源强度相同的条件下，上部热源强度越大，则对流热转移量越小。所以工程上采用地板送风时，应根据房间上下部热源强度的不同，采用不同的送风速度，从而减少对流热转移负荷，在工程上达到最大的节能。
Since the 1980s, with the developing of air-condition technology, men begin thinking much of room condition quality, displacement ventilation has been given a good favour for its higher ventilation effectiveness and air exchange efficiency. Displacement ventilation also has higher energy using ration than other supply air systems, ie it has higher temperature effectiveness, and that displacement ventilation system always has part quantity of heat lying upside area of room, air supply outlet lies at low side, supply air direct come into workaround, and only absorb heat and humid of workaround, assure satisfaction of the design conditions of workaround. Only the heat gain from the heat source and the heat coming from lower part of the wall is taken into account, the heat gain of higher zone of the room isn' t calculated. As the return of flow is being, one side the heat gain of higher zone will be lead back, on the other hand, the heat has been transmitted to upside also will return, so the heat gain will incr
ease. The methods of using numerical simulating has been used to analyze the factors influecing convecting transfer heat in this paper.
In this paper, using PHOENICS software to compute and analyze the variety rule of the convecting transfer heat at the basis of computing and analyzing the temperature and velocity field of one underfloor supply air room with a focus hot source , and concluding that the number of the hot source and the supply air outlet> the intensity of the hot source and the volume of supply air will influence convecting transfer heat, and obtained its correlativity formula . At the same time, I discover that the number of the return air inlet has a little influecing and it can be neglected. When there is hot resource at upperside of the room, the hot jet and supply air jet together
affecting. At the same lower part heat intensity, a utmost wind speed exist, the supply air speed lower, the more heat intensity on the upside , the less convecting transfer heat, whereas. So when the underfloor air supply system is been used in engineering, different supply air speed will be adopted on the basis of different heat intensity of upside and low side of room. So to economize energy.
引文
1 马仁民：通风的有效性与室内空气品质，暖通空调，Vol．30，No．5，20-23，2000
2 马仁民：论下部送风空调节能及其适用条件，暖通空调，Vol．13，No．3，5-10，1983
3 马仁民：地板送风气流分布因素影响热分布规律的研究：暖通空调，Vol．15，No．3，9-15，1985
4 马仁民、连之伟：地板送风工作区热分布系数计算方法的综合研究：暖通空调，Vol．24，No．1，11-14，1994
5 范存养：办公室下送风空调方式的应用，暖通空调，27(4)：30—39，1997
6 F.Sodec and R.Craig: The Underfloor Air Supply System-The European Experience, ASHRAE Transactions, VOL96(2), 690—695, 1990
7 连之伟、王同军、马仁民：下送风房间热分布系数影响因素的方差分析：暖通空调，Vol．26，No．2，17-19，1996
8 Z.W. Lian and R.M.Ma:Effect of the factors of a heat source on the heat distribution coefficient in an upward displacement room: int j, Refrig. Vol. 19, No. 3, pp. 168-171, 1996
9 赵鸿佐、赵蕾：热分布系数结构分析，暖通空调，Vol．29，No．4，1-5，1999
10 赵鸿佐、李安桂：下部送风房间空气温度分布的预测，暖通空调，Vol．28，No．5，74-76，1998
11 S. V., 帕坦卡著，张政译：传热与流体流动的数值计算，科学出版社，1984
12 D. J. 克鲁姆，B. M. 罗伯茨著，陈在康等译：建筑物空气调节与通风，中国建筑工业出版社，1986
13 李安桂：空气射流、浮力尾流、和浮力射流的统一性，暖通空调，Vol．28，No．5，6-8，1998
14 赵蕾：低速侧送风的热源效应，西安建筑科技大学硕士论文
15 孙磊：地下水电站高大空间气流组织数值计算与模型实验研究，西安建筑科技大学硕士论文
16 张桂荣：铁路客车空调气流组织的模拟与评价，西安建筑科技大学硕士论文
17 王修川：侧送风的通风热效果分析，西安建筑科技大学硕士论文
18 D. B. Spalding & M. J. Lyle & J. C. Ludwig etc:PHOENICS 3.3 DOCUMENTATION 2001
19 S. Murakami, D. E. and S. Kato, D. E. and Y. Suyama:Three-Dimensional Numerical Simulation Of Turbulent Airflow In A Ventilated Room By Means Of A Two—Equation Model, ASHRAE Transactions, VOL93(2), 621—624, 1987
20 连之伟：下送风室内热源条件下房间系统传递函数初探，西安建筑科技大学硕士论文
21 马仁民：置换通风的通风效率及其微热环境评价，暖通空调，Vol．27，No．4，1-6，1997
22 邹月琴、王师白等：空调热转移负荷计算方法的研究，暖通空调，Vol．13，No．3，11-17，1983
23 倪波：置换通风的实验研究，暖通空调，Vol．30，No．5，2-4，2000
24 马仁民、连之伟：置换通风几个问题的讨论，暖通空调，Vol．30，No．4，18-22，2000
25 魏润柏：通风工程空气流动理论，中国建筑工业出版社，1987
26 王启杰：对流传热传质分析，西安交通大学出版社，1991
27 薛殿华主编：空气调节，清华大学出版社，1991
28 陶文铨：数值传热学，西安交通大学出版社，1988
29 周谟仁主编：流体力学、泵与风机，(第二版)，中国建筑工业出版社
30 赵彬、林波荣、李先庭、彦启森：室内空气分布的预测方法及比较，暖通空调，Vol．31，No．4，82-86，2001
31 马仁民：地板送风技术条件与舒适条件的研究，暖通空调，Vol．25，No．6，45—48，1995
32 王怡：工作区水平送风气流分布及舒适条件的实验研究，西安建筑科技大学硕士论文
33 吴子牛编著：计算流体力学基本原理，科学出版社，2001，—国家自然科学基金研究专著
34 赵彬、李先庭、彦启森：室内空气流动数值模拟的风口模型综述，暖通空调，30(5)：33—38，2000
35 连之伟：中等高度无散湿空调房间地板送风室内热分布规律研究，西安建筑科技大学学士论文
36 D. Arnold, C. Eng. Raised floor air distribution—A case study, ASHRAE Transactions, VOL96(2), 665—669，1990
2 马仁民：论下部送风空调节能及其适用条件，暖通空调，Vol．13，No．3，5-10，1983
3 马仁民：地板送风气流分布因素影响热分布规律的研究：暖通空调，Vol．15，No．3，9-15，1985
4 马仁民、连之伟：地板送风工作区热分布系数计算方法的综合研究：暖通空调，Vol．24，No．1，11-14，1994
5 范存养：办公室下送风空调方式的应用，暖通空调，27(4)：30—39，1997
6 F.Sodec and R.Craig: The Underfloor Air Supply System-The European Experience, ASHRAE Transactions, VOL96(2), 690—695, 1990
7 连之伟、王同军、马仁民：下送风房间热分布系数影响因素的方差分析：暖通空调，Vol．26，No．2，17-19，1996
8 Z.W. Lian and R.M.Ma:Effect of the factors of a heat source on the heat distribution coefficient in an upward displacement room: int j, Refrig. Vol. 19, No. 3, pp. 168-171, 1996
9 赵鸿佐、赵蕾：热分布系数结构分析，暖通空调，Vol．29，No．4，1-5，1999
10 赵鸿佐、李安桂：下部送风房间空气温度分布的预测，暖通空调，Vol．28，No．5，74-76，1998
11 S. V., 帕坦卡著，张政译：传热与流体流动的数值计算，科学出版社，1984
12 D. J. 克鲁姆，B. M. 罗伯茨著，陈在康等译：建筑物空气调节与通风，中国建筑工业出版社，1986
13 李安桂：空气射流、浮力尾流、和浮力射流的统一性，暖通空调，Vol．28，No．5，6-8，1998
14 赵蕾：低速侧送风的热源效应，西安建筑科技大学硕士论文
15 孙磊：地下水电站高大空间气流组织数值计算与模型实验研究，西安建筑科技大学硕士论文
16 张桂荣：铁路客车空调气流组织的模拟与评价，西安建筑科技大学硕士论文
17 王修川：侧送风的通风热效果分析，西安建筑科技大学硕士论文
18 D. B. Spalding & M. J. Lyle & J. C. Ludwig etc:PHOENICS 3.3 DOCUMENTATION 2001
19 S. Murakami, D. E. and S. Kato, D. E. and Y. Suyama:Three-Dimensional Numerical Simulation Of Turbulent Airflow In A Ventilated Room By Means Of A Two—Equation Model, ASHRAE Transactions, VOL93(2), 621—624, 1987
20 连之伟：下送风室内热源条件下房间系统传递函数初探，西安建筑科技大学硕士论文
21 马仁民：置换通风的通风效率及其微热环境评价，暖通空调，Vol．27，No．4，1-6，1997
22 邹月琴、王师白等：空调热转移负荷计算方法的研究，暖通空调，Vol．13，No．3，11-17，1983
23 倪波：置换通风的实验研究，暖通空调，Vol．30，No．5，2-4，2000
24 马仁民、连之伟：置换通风几个问题的讨论，暖通空调，Vol．30，No．4，18-22，2000
25 魏润柏：通风工程空气流动理论，中国建筑工业出版社，1987
26 王启杰：对流传热传质分析，西安交通大学出版社，1991
27 薛殿华主编：空气调节，清华大学出版社，1991
28 陶文铨：数值传热学，西安交通大学出版社，1988
29 周谟仁主编：流体力学、泵与风机，(第二版)，中国建筑工业出版社
30 赵彬、林波荣、李先庭、彦启森：室内空气分布的预测方法及比较，暖通空调，Vol．31，No．4，82-86，2001
31 马仁民：地板送风技术条件与舒适条件的研究，暖通空调，Vol．25，No．6，45—48，1995
32 王怡：工作区水平送风气流分布及舒适条件的实验研究，西安建筑科技大学硕士论文
33 吴子牛编著：计算流体力学基本原理，科学出版社，2001，—国家自然科学基金研究专著
34 赵彬、李先庭、彦启森：室内空气流动数值模拟的风口模型综述，暖通空调，30(5)：33—38，2000
35 连之伟：中等高度无散湿空调房间地板送风室内热分布规律研究，西安建筑科技大学学士论文
36 D. Arnold, C. Eng. Raised floor air distribution—A case study, ASHRAE Transactions, VOL96(2), 665—669，1990