空调室内气流组织与建筑节能分析?
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发布时间：2023-05-06 15:42
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时间：2023-11-20 21:27
人的一生中绝大多数时间都是在建筑室内度过的，室内环境的热舒适性对学习、工作和生活都会产生很大的影响。良好的室内热环境不仅能够改善人的心情，同时，能够提高学习和工作效率。由于受到建筑设计本身的制约和工程造价等经济条件的影响，在一些新建建筑中往往存在空调设计不合理导致室内空调气流组织不合理的状况出现。
另外，由于社会发展和人民生活水平的提高，大量既有建筑需要增加空调系统，而既有建筑在改造时会受到建筑本体的条件*等原因，导致改造后的空调气流组织不合理。随着全球气候变暖和建筑数量的迅速增加，建筑物内空调的使用已非常普遍。因此，空调室内气流组织的重要性日益凸显。空调室内气流组织不合理不仅会导致人员热舒适性降低，而且还会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。本文主要对空调室内气流组织与建筑节能进行了讨论。
1室内环境热舒适性
空调建筑通常是一个密闭性建筑。如果没有合理的室内气流组织，会造成室内环境的热舒适性变差，导致人员出现感冒鼻塞、头痛、头晕、乏力、疲劳等症状，其效果可能还不如通风良好的普通建筑。国外对室内热舒适(对热环境表示满意的意识形态)的研究起步比国内早，Bedford早在1936年就提出了热舒适的七级评价指标。现在运用的最多的就是丹麦Fanger教授提出的较客观度量热感觉的预期平均评价指标PMV。PMV指标代表了同一种环境下绝大多数人的感觉，但因为人与人之间生理、心理等方面的差异，导致该指标并不一定能够代表所有人的感觉。
其中影响PMV指标的主要有六大因素:空气温度、相对湿度、空气流速、环境平均辐射温度、人体服装热阻和新陈代谢率。PMV分7个等级。研究表明，即使PMV=0，还是有5%的人对环境表示不满意。因此Fanger教授又提出了预测不满意百分比指标PPD，利用PMV－PPD共同来评价空调房间的热舒适性，偏离热中性环境越远，不满意百分比将越大。在人体随季节正常着装的情况下，人体感觉较舒适的范围如表2所示。气流组织的形式与空调室内的热舒适紧密相关。
对气流组织的研究始于20世纪20年代，由于空调的吹冷风感导致较差的舒适性，引起空调领域研究者的关注。在随后的几十年间，通过理论、实验和计算机流体力学软件对空气流动状态进行模拟等方法对室内气流组织的运动情况进行了较详细的研究。研究表明，影响空调房间室内气流组织的因素很多，主要有送风口位置及形式、送风参数、回风口位置、房间的几何形状以及热源的位置等。
2室内空调气流组织
空调室内气流组织的形式主要有上送下回、上送上回、下送下回、侧送风和中送风等类型。对侧送风、上送风和下送风这3种送风方式下空调房间内的舒适性进行了研究，最后都得出侧上送风的舒适性最佳。黄峰通过对测试结果PMV－PPD指标研究分析得出，侧送风的方式下，在靠近送风口的测试点所显示的舒适度高一些，这为房间内工位的布置提供了参考依据。下送风方式下房间内舒适度最均匀，但风口离人距离较近，易产生吹风感，影响人的舒适性。上送风方式在房间内后墙位置容易形成死区。
狄育慧结合低频送风，分别在0.3Hz、0.4Hz、0.5Hz下对3种送风方式的舒适性进行了分析比较，得出上送风时选择0.3Hz和下送风时选择0.5Hz的送风频率，气流波动对人体的热舒适性较好。侧上送风可以保持房间的气流贯通，更接近室内自然风的形式。目前在一般民用建筑中，常用的空调气流组织形式有上送上回方式和侧送风方式;采用下送风的空调气流组织形式已经很少了;中部送风则主要运用在高大空间的空调系统中。
室内空调热舒适性较好的空调气流组织形式有宾馆客房空调侧送风方式和办公楼散流器送风方式。目前宾馆客房大多选择风机盘管加新风的送回方式，因为宾馆客房的面积较小，室内层高比较低，采用侧送风的方式不会使空调风直接吹到人员活动区，使人感到吹冷感，而且风机盘管机组具有可由客人通过三速开关随意改变风量以调节室温的优点。在办公建筑中往往采用平送型的方形散流器上送风方式，这种散流器具有多层同心的平行导向叶片，使空气流出后能够贴附于顶棚流动，进行充分扩散后再抵达人员的工作区。
容易引起室内空调热舒适性不佳的空调气流组织形式有条缝型送风口、灯盘送风口、百叶送风口以及分体空调、柜式空调等。这种类型的空调气流组织属于“直吹”型，往往造成室内空调送风气流过于集中，使得室内空调温度和空调送风速度分布不均匀。在靠近空调出风口的人员通常要忍受强烈的吹风感，但离空调较远和较偏的人员，空调风又不易到达，局部空气温度偏高，而且在角落位置会形成涡流死区。要保证空调室内环境的热舒适性，就必须要开展室内空调气流组织的精细化分析和设计工作，以确保室内空调温度和空调送风风速的均匀性，特别是对于人员密集度比较高的办公场所的空调室内气流组织分析。
在目前*空调系统设计中，设计人员往往比较重视空调设备容量选型和大空间的气流组织分析，而忽视人员密集度高的办公场所的空调气流组织分析和计算，使得这类办公室的室内空调风口类型选择不当或者空调风口数量过少，造成空调送风过于集中、室内温度冷热不均和局部吹风感强烈，甚至个别工位夏季人员无法进行正常办公，闲置和浪费工位的现象时有发生。
3空调气流组织对建筑能耗的影响
空调室内气流组织不合理不仅会影响室内环境热舒适性和人员工作效率，还会造成空调系统设备选型偏大，增加空调的运行能耗和运行成本，直接影响建筑节能。因为室内空调温度冷热不均，使得设计者和设备采购人员不得不通过加大设备容量的办法来弥补室内气流组织不合理的缺陷，形成了“大马拉小车”的设备选型和采购格局。另外，空调室内气流组织不合理还会导致空调运行时间的加长和高风速、大风量的运行工况增多，加大了空调的运行成本，增加了建筑能耗。
对于空调室内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而单一的、孤立的展开研究。空调室内气流组织优化需要通过现场调研和结合工程实践进行全方位和多角度的综合分析，不仅要考虑满足室内环境热舒适性的需求，同时也要考虑降低空调运行能耗、实现建筑节能目标。
本文论述了室内环境热舒适性的重要性，空调气流组织对室内环境热舒适性和建筑节能的影响。空调室内气流组织不合理不仅会导致人员热舒适性降低，而且还会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。室内空调气流组织优化不能是单一的、孤立的展开分析和研究，要结合区域内各个工位的环境热舒适性要求以及降低空调运行能耗、实现建筑节能目标进行全方位和多角度的综合分析。
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