供暖模式下碰撞射流通风性能及优化分析

供暖模式下碰撞射流通风性能及优化分析

牟玉伟

济南城安建工有限责任公司250023

摘要：本文主要针对基于供暖模式碰撞射的流通风（IJV）性能与优化进行综述分析，望能够为相关专家及学者对这一课题的深入研究提供有价值的参考或者依据。

关键词：供暖模式；碰撞射流；通风性能；优化；

前言：

合理科学通风方式，属于空调系统为使用者提供最佳室内的热舒适程度及空气质量，实现低空调能耗等重要基础。依据气流形态基本特性，现阶段，通风常用方式以混合通风与置换通风这两种形式为主。碰撞射流式通风（IJV）作为一种代替方案，以较高速度自近地面位置垂直向下实现输送，待撞击了地面之后，气流速度方向会发生变化，以空气的薄层形式逐渐沿着地板表面实现大范围化扩散。因碰撞射流式通风（IJV），其有着较大送风速度，导致供暖期间送风的热气流线分布于房间下部分人员的活动区域，可与室内的空气实现自上而下的混合。那么，为了能够确保碰撞射流式通风（IJV）能够克服处于供暖模式条件下无法应用在供暖中这一缺陷，充分挖掘碰撞射流式通风（IJV）处于供暖模式条件下实现节能高效化运行、提升室内总体热舒适程度、改善室内的空气质量这一潜力。对基于供暖模式碰撞射的流通风（IJV）性能与优化开展深入研究，现实意义及价值均较为突出。

1.性能分析

1.1工况

冬季，在热风供暖中应用IJV期间，受向上浮力作用，送风的热气流流动形态，其往往与等温送风、供冷送风存在较大不同之处，以至于IJV室内温度环境在分布特征方面存在着差异性。为能进一步了解供暖模式调节下热浮力针对于IJV性能所产生影响情况，本文主要围绕者IJV应用在供冷、供暖期间送风气流流动形态变化实施比较分析，以能够更加深入地了解基于供暖模式碰撞射流通的风性能。本次研究当中房间H高度为9.0m，送分口呈方形，该送风口D面积即为0.13㎡，送风VS速度2.0m/s，送风口的温度h处于0.6m条件下，分别对于送风温度差ΔTs各为＋7℃、＋5℃、＋3℃、0℃、-3℃、-5℃、-7℃条件下所对应IJV通风的房间内部流场及温度场的数值模拟。该若送风温度差ΔTs＜0，表示处于供冷状态，而若该送风温度差ΔTs＞0，则表示处于处于供暖状态，该若送风温度差ΔTs若为0，表示处于等温送风状态。数值模拟期间，为能充分满足于人体热舒适度需求，室内人员所在工作区域设计温度处于供暖、供冷条件下各取20℃、25℃。

1.2送风不同温差条件送风气流流动形态

结合数值模拟便可了解到送风温度差ΔTs处于＋3℃、-3℃、0℃条件下，过送风口的中心剖面上气流流线及温度分布情况。处于等温送风条件下，其送风气流贴附地面换换流动，遇对面垂直墙面之后，该墙面成贴附面延伸，而送风气流贴附墙面逐渐向上层移动，移动至天花板周边位置，房间内会有大涡形成。受浮力作用方向逐渐向下移动，浮力未影响到冷气流处于地板上方流动的轨迹。但是，冷气流未沿墙面持续贴附着流动，而受负浮力作用从墙面脱离开，向着房间下部分区域逐步流动着。房间内部总体形成类似于置换通风上高下低温度分布的特征。在IJV应用至供暖期间，送风的热气流未贴附于地板逐步流动着，它沿着地板扩散到一定距离范围后逐渐从地面上脱离，受惯性力减少趋势显著，浮力相比惯性力作用增强显著，到某位置后，送风的热气流会受惯性力量不足所影响逐步向前实现扩散，而后，受向上浮力作用，飘向于房间的上部分。IJV供暖的房间内部，除热射流的流经范围，近地面位置空气温度较高以外，其余区域温度并无差异性存在，上高下低温度分布这一特性情况并未出现，表示者IJV在确保下部空间环境人体的热舒适度及较高送风的能量实际利用率等方面占据一定性能优势。IJV应用在供冷及等温送风期间，其送风气流运动轨迹具有一致性，都可在房间内部整个地面的上方实现扩散。IJV应用在供暖期间，其送风的热气流运动形态变化特性较为明显，因送风的热气流会受其向上浮力作用所影响，热风处于地板上方扩散距离备受限制，促使距离于送风口相对较远距离无法获取供暖的热量，室内热舒适度会相对较差，供暖能量实际利用率处于逐渐降低趋势。故为保证IJV处于供暖模式条件下具备良好性能，就应对充分考虑到送风的热气流基本特性各方面影响因素，制定相应设计优化措施。

2、优化设计

2.1建立送风距离的预测模型

运用MINITAB16.0系统软件，建立起送风距离二阶梯多项形式拟合回归模型。为对回归模型合理性及准确度进行评价分析，需对该模型做好验证处理。如图1所示，为CFD（流体动力学）模拟值及回归值比较分析情况。从中即可了解到，L送风距离数值模拟分析结果，其与回归数值模拟验证分析进行比较，蓝色的实心球表示应用在回归27个工况条件下L送风距离数值模拟分析结果，黑色的实心球则表示者54个工况条件下L送风距离数值模拟分析结果，白色的空心方块则表示着所研究81工况条件下L送风距离数值回归模拟分析结果。从图中比较分析可了解到，应用在回归送风距离数值模拟分析结果与回归验证结果相一致，准确度较高，可用以描述设计变量与相应量之间最真实的关系情况。

图1CFD（流体动力学）模拟值及回归值比较分析

2.2优化设计对策

①由于送风口的高度、温度差、面积、风速等均直接影响着碰撞射流热风送风实际距离，送风口的面积及风速，其与送风实际距离之间处于正相关的关系状态，送风口的高度、送风温度差，其与送风实际距离之间存在着负相关的关系。故在优化设计期间，应充分考虑到这一方面影响因素；②IJV热风的送风距离有极大值村，送风口基本特征若为已定状态，送风参数无论发生何种变化，送风实际距离均不会超出极大值。所有送风参数及送风口基本特征条件下，送风距离均不可超过12m范围；③针对特定送风距离条件下，送风口的高度及面积均需限制于特定范围之内，送风量应超过所对应临界参数值。送风量超过临界参数值，才可充分满足于实际所需的送风距离要求及标准；④若给出热风送风的距离及送风量、面积、高度、温度差等数学的表达公式，则设计者们便可依据此表达公式，设计并确定好变量最佳的组合，保证IJV可处以供暖模式中实现高效、可靠地运行状态之中。

3、结语

综上所述，通过以上分析论述之后我们对于基于供暖模式碰撞射的流通风（IJV）性能与优化，均能够有了更加深入地认识及了解。从总体上来说，基于供暖模式条件下，IJV各项性能分布变化趋势较为明显，对其设计优化有着较高的要求。那么，为了能够在今后更好地开展于供暖模式碰撞射的流通风（IJV）优化设计工作，便还需广大技术工作者们积极投身于实践探索当中，多积累相关的实践经验，不断提升自身专业化的技能水准，更为全面地把握基于供暖模式碰撞射的流通风（IJV）性能，并有针对性地进行优化设计，便于有效提升基于供暖模式碰撞射的流通风（IJV）各项性能。

参考文献：

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