室内空气环境包括室内热湿环境和室内空气品质,而合理的气流组织是实现室内热湿环境和保证空气品质的最终环节。气流组织受到各种因素影响,揭示其分布规律比较困难。传统做法是通过模型实验,得出经验或半经验公式,然后在这些公式基础上进行气流组织计算。这样不仅耗费人力、物力,而且受模型实验的条件限制,有时难以模拟出复杂空间流动的全部特征,同时由于实验条件不同,得出的公式也各异,因此局限性很大。研究合理的房间气流组织数值模拟方法成为进行高性能房间空调设计的必然趋势。本文探讨房间气流组织的数值模拟,对数值计算结果进行分析,得出结论,以期能为实际暖通空调工程设计提供理论参考及科学依据。
2. 气流组织及其评价指标
空调房间气流分布形式取决于送排风口型式及其布置方式。常见的通风形式有上送下回、上送上回、下送上回、中送风等。上送下回送风气流不能直接进入工作区,所以有较长的与室内空气混掺的距离,能够形成较均匀的速度场、温度场和浓度场;上送上回方式的特点是可将送(排)风管道集中于空间上部,异侧上送上回方式可设置吊顶,使管道成为暗装;下送上回送风方式要求送风温差较低,并控制工作区的风速,但因为其排风温度高于工作区温度,所以下送上回有一定的节能效果;在某些高大空间内,若实际工作区在下部,则气流组织只需保证工作区的温、湿度的要求,采用中送风方式,可节省能耗。气流组织的任务就是合理地组织室内空气的流动,使室内空气检测的温度、湿度、流速等能更好地满足工艺要求和符合人体的热舒适感。对舒适性空调来说,常见的气流组织评价指标有空气年龄和换气效率、通风效率、空气分布特性指标、能量利用系数等。
3. 室内空气环境的含义及影响因素分析
室内空气环境是人们生活和工作中最重要的环境之一。室内空气环境主要由热环境、湿环境和空气品质等部分构成。良好的室内空气环境应是一个为大多数室内成员认可的舒适的热湿环境,能够为室内人员提供新鲜宜人,激发活力并且对健康无负面影响的高品质空气,以满足人体热舒适和健康的需要。在ASHRAE标准中,人体热舒适定义为人对热湿环境表示满意的意识状态。四个环境因素和两个人体因素影响人体热舒适。四个环境因素包括空气温度、相对湿度、室内维护结构内表面平均温度以及气流速度,两个人体因素为人体能量代谢率和人体服装热阻。室内空气品质受到多方面的影响和污染,按照性质差异可分为三类,第一类是化学的,主要来自房屋装修、室内设备、杀虫喷雾剂、厨房油烟等,其主要成分是挥发性有机化合物(VOA)如甲醛、甲苯、醋酸乙酯等和无机化合物如氨、CO、CO2等;第二类是物理的,包括悬浮颗粒、烟雾、核辐射、电磁辐射等;第三类是生物的,有螨虫、细菌、真菌、病毒等,其主要来源有地毯、毛绒玩具、被褥、居室加湿器、鱼缸水以及不卫生的空调设备等等。