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第9卷 第6期制冷与空调2009年12月REFRIGERA TION AND A IR CONDITIONIN G125收稿日期:2009202210通信作者:杨娟,Email :yangjuan 301@地板送风空调系统研究现状及发展杨娟 刘卫华(南京航空航天大学)摘 要 简要介绍地板送风空调系统的发展历史、分类、特点、应用场所,详细论述其研究方法、研究现状及研究热点问题,并对其未来的发展趋势作出预测。
关键词 研究现状与发展;地板送风;空调;节能Current study and development of under 2floor air distribution systemYang J uan Liu Weihua(Nanjing University of Aeronautics and Astro nautics )ABSTRACT Present s t he develop ment history ,classification ,characteristics and appli 2cation places of under 2floor air dist ributio n system.Based on t hose research met hods ,in 2t roduces current st udy in detail and p redict s t he trend of t his system.KE Y WOR DS current st udy and develop ment ;under 2floor air dist ributio n ;air 2conditio n 2ing ;energy 2saving 随着现代社会的发展,人们在室内的工作时间逐渐加长,对室内工作环境的要求也相应提高。
室内工作环境(包括室内空气质量和热舒适性)对人员的健康和工作效率均会产生很大的影响。
地板送风终端单元空调房间气流组织的数值研究的开题报告题目：地板送风终端单元空调房间气流组织的数值研究一、研究背景和意义随着人们生活水平和消费水平的不断提高，空调设备在人们生活中的应用越来越广泛。
目前大部分建筑工程采用中央空调系统为主，但其存在的一些问题例如某些房间的温度分布不均，以及对人体舒适的影响，使得细分控制成为建筑安装领域的趋势。
地板送风终端单元作为一种新型的通风、空调方式，具有空气流量大、噪音低、占用空间小等优点，被广泛应用于新型建筑空调系统中。
因此，该研究对于改善室内空气环境、提高室内舒适度、优化空调系统设计具有重要的科学意义和实际应用价值。
二、研究内容和方法本研究将采用计算流体力学（CFD）数值模拟方法，研究地板送风终端单元空调房间气流组织的情况。
主要包括以下内容：1. 研究地板送风终端单元与其他空调设备比较，分析其特点和优缺点；2. 建立地板送风终端单元与房间模型，模拟室内空气流动情况；3. 分析不同送风参数，例如送风速度、风口数量、送风角度等对室内空气流动的影响，并给出优化建议；4. 研究地板送风终端单元在通风、换气、调节室内气流分布等方面的作用，并对其作用机理进行分析和探讨；5. 验证数值模拟的有效性和可靠性。
三、预期成果和实际应用通过本研究，预计可以得到以下成果：1. 建立适用于地板送风终端单元空调房间气流组织的数值模型，并验证其有效性；2. 详细研究地板送风终端单元的空气流动特性，得出不同参数下其作用效果，并给出针对性的优化建议；3. 为室内空气质量的保护、室内环境的升级、能源的节约等提供理论指导和技术支撑；4. 推广地板送风终端单元这种新型通风、空调方式，在改善居民生活质量的同时，提高新型建筑设计和施工的科学性和先进性。
四、进度安排本研究计划持续时间为一年，各阶段工作和进度安排如下：1. 前期调查和文献研究（2个月）；2. 建立数值模型，验证其准确性和可靠性（3个月）；3. 模拟室内空气流动情况，分析不同参数对室内气流组织的影响（3个月）；4. 分析地板送风终端单元的作用机理，并给出优化建议（2个月）；5. 实验验证数值模拟结果的可靠性（2个月）。
地板辐射供暖室内热舒适性分析摘要：近年来，地板辐射供暖系统凭借其具有较好的舒适性、室内温度分布均匀、温度梯度小、占用使用面积少等优点，得到了大力推广与应用，受到了人们的重视和青睐。
大量的理论和试验研究证明地板辐射供暖总体比传统的散热器供暖可节能高达30%，可见节能效果明显。
此外，该系统所需水温不超过60℃，为利用低品位能源提供了可能性。
基于此，本文主要对地板辐射供暖室内热舒适性进行分析探讨。
关键词：地板辐射供暖；室内热舒适性1、前言随着人们生活水平不断提高，室内采暖舒适性也逐渐受到人们的重视，意识到了舒适性对人心理、生理健康具有重要影响。
地板辐射采暖是以工作压力不高于0.8MPa、温度不高于60℃的热水为热媒，在管内循环流动对地板加热，地板表面以辐射和对流传热方式向室内供热的供暖系统，该系统以整个地板作为散热面，在与周围空气进行对流换热的同时，还与人体、家具及四周维护结构进行辐射换热，使室内温度得到提高，且辐射换热量约占总换热量的50%以上，可以有效解决散热器采暖所存在的有关问题。
2、地板辐射供暖室内热舒适性的影响分析2.1面层材料的影响地板提供的单位热量取决于地板的表面温度，此温度由一系列参数决定：活性填充层里加热管之间的间距，加热管里的热水温度和流量。
同时，管的壁厚与导热系数，面层的种类，厚度与导热系数对地板的散热都有影响。
这里主要讨论面层的影响。
不同面层种类的地板表面温度分布以及散热量存在着明显差异，这主要取决于不同面层种类的热传导系数。
大理石表面的平均温度比地毯表面的温度高接近10℃，散热量是地毯表面的4倍。
可见面层材料对低温地板辐射供暖的供热量产生的影响非常大，如果采用木板或者毛毯作为面层，会造成热量浪费，这与低温地板辐射供暖的节能特点背道而驰。
虽然理论上可以通过提高进水温度来提高表面温度，但在实际中，加热时填充层会膨胀，如果过度加热，膨胀就会使填充层与地板断开，面层就会有翘起的危险。
地板送风技术条件与舒适条件的研究以地板送风技术条件与舒适条件的研究为标题一、引言地板送风技术作为一种新兴的空调通风方式，其在舒适性方面的研究备受关注。
本文旨在探讨地板送风技术的技术条件和舒适条件，并分析其对室内环境的影响。
二、地板送风技术条件地板送风技术主要包括地板通风孔设计、送风量控制和送风方式选择三个方面的技术条件。
1. 地板通风孔设计地板通风孔的设计直接影响到送风效果和舒适性。
合理的通风孔设计应考虑以下几个因素：（1）通风孔面积：根据房间面积和送风量确定通风孔的面积，通常采用每平方米送风面积为6-8cm²的设计标准。
（2）通风孔位置：通风孔应布置在房间的靠近外墙的地板部位，以实现室内空气的循环和换气。
（3）通风孔形状：通风孔的形状应选择合适的，常见的有圆形、方形和长方形等，以提高送风效果。
2. 送风量控制送风量的控制是地板送风技术的关键。
送风量过大会造成室内温度过低，过小则无法满足舒适需求。
送风量的控制可以通过调整送风速度、送风孔面积和送风方式等来实现。
一般建议在设计中采用可调节送风量的地板通风孔，以适应不同季节和气候条件下的舒适需求。
3. 送风方式选择地板送风技术的送风方式可以分为均匀送风和局部送风两种。
均匀送风是指将送风孔均匀布置在房间的地板上，实现整体的空气流动；局部送风是指将送风孔集中在特定区域，如床底部，以满足局部的舒适需求。
选择合适的送风方式需要综合考虑房间的布局、使用功能和舒适需求等因素。
三、舒适条件地板送风技术在舒适性方面有以下几个条件：1. 温度分布均匀地板送风技术通过将冷（热）空气从地板通风孔送入室内，使室内空气温度分布更加均匀。
相比于传统的顶部送风方式，地板送风可以有效避免室内上下温差过大，提高舒适性。
2. 气流速度适宜地板送风技术中，送风速度的选择对舒适性影响较大。
送风速度过大会造成不适感，送风速度过小则无法满足舒适需求。
一般建议送风速度控制在0.15-0.25m/s范围内，以提供适宜的气流。
空调系统送风方式对热舒适性的影响摘要：本文介绍了地板送风、工位送风和置换通风的基本原理，分析了影响三种送风方式热舒适性的主要因素，如温度梯度、气流速度及送风口形式等。
对三种送风方式的使用条件、热舒适性及系统运行能耗进行了比较。
关键字：地板送风工位送风置换通风热舒适性1 引言相关研究表明，病态建筑综合症（SBS：Sick Building Syndrome）和建筑相关疾病（BRI：Building Related Illness）都与不良的通风方式有关。
加大新风量可以明显改善室内空气品质，但能耗也随之增加。
随着空调技术的发展，送风方式也日益多样化。
与传统的顶板送风（Ceiling Supply System）相比，在某些场合采用地板送风（UFAD：Underfloor Air Distribution）、工位送风（TAC：Task Ambient Conditioning）和置换通风（DV：Displacement Ventilation）等空调方式具有通风效率高、运行能耗低等优点。
2 送风方式的基本原理室内空气品质不仅影响人的舒适感，对人员的工作效率也有一定的影响。
传统的顶板送风属于混合通风，处理后的低温空气通过顶板送风散流器与室内空气混合，消除室内余热余湿，室内温湿度在空间上分布均匀。
但顶板送风的室内空气品质较差，能耗较高，使用上也受到限制。
以下分别介绍地板送风、工位送风和置换通风三种送风方式的基本原理。
2.1 地板送风地板送风是混合通风的另一种形式，处理后的空气经过地板下的静压箱，由送风散流器送入室内，与室内空气混合。
其特点是洁净空气由下向上经过人员活动区，消除余热余湿，从房间顶部的排风口排出，室内温度均匀一致。
由于地板提升的高度有限，送风量受到限制，地板送风多用于空气—水系统。
近些年，地板送风广泛用于机房、控制中心、办公室和实验室等散热设备多、人员密集的建筑。
2.2 工位送风工位送风是一种集区域通风、设备通风和人员自调节为一体的个性化的送风方式。
地板对流器的功能及特点
功能：
地板对流器是一类空调末端，分为自然对流型和强制对流型两种：
1、自然对流型内置换热器，室内空气通过换热器进行自然换热，已达到改善室温的目的，一般适用于冬季供热；
2、强制对流型内置横流风机及高效换热器，制冷工况下通低温冷水；供热工况下通高温热水。
通过风机进行强对流换热，以调节室内温度。
特点：
1、送风方式由下至上紧贴幕墙，形成空气幕，防止辐射换热，高效利用能源，减少浪费；
2、冬季供热，低风速将热气流吹出后自然上升，降低风机能耗；夏季制冷，将冷气流吹到高处后自然下沉，提高降温速率；
3、气流组织层流分布，室内人员无吹风感，提高舒适性；
4、直流无刷横流风机送风，静音效果更佳；
5、落地内藏，安装简便，增加建筑灵活性及美观度；
6、格栅可拆卸，维护更简单。
资料参考：爱暖通。
被动式住宅气流组织形式对室内热舒适性影响模拟分析
被动式住宅是一种采用被动形式来实现住宅舒适性的设计手段。
其中，气流组织是被
动式住宅中重要的一部分，它可以有效地改善室内的热环境，提高住宅的热舒适性。
本文
通过模拟分析被动式住宅气流组织形式对室内热舒适性的影响，为被动式住宅的建设提供
一定的理论支持和设计参考。
首先，被动式住宅中的气流组织形式有多种选择，如地面对流、空气对流和自然通风等。
其中，地面对流和空气对流主要通过地面和墙面的吸热和辐射来实现室内空气的运动，从而达到室内温度的均匀分布。
自然通风则是通过门窗的开启和室外自然风力的作用来实
现室内空气的循环和更新，从而提高室内空气品质。
其次，气流组织形式对室内热舒适性的影响主要表现在三个方面：温度分布、风速和
湿度。
通过模拟分析不同气流组织形式下的室内温度分布，可以得出被动式住宅中气流组
织形式对室内温度均匀性的影响程度。
同时，通过测量不同气流组织形式下的室内风速和
湿度，可以得出被动式住宅中气流组织形式对室内空气品质的影响程度。
这些数据可以为
被动式住宅设计提供依据。
最后，被动式住宅的气流组织形式与建筑物本身的结构和材料密切相关。
因此，在设
计被动式住宅时，需要考虑建筑物的朝向、开窗位置、墙体厚度等因素，以充分利用自然
资源，提高建筑物的能源利用效率和热舒适性。
Industrial Construction Vol 138,Supplement ,2008 工业建筑 2008年第38卷增刊地板送风房间的气流组织与热舒适性肖 玮 蔡 亮(东南大学 南京 210096)摘 要:综合考虑地板送风参数及其室内气流组织及舒适性的影响,采用CFD 技术对地板送风房间的气流组织进行数值模拟,并用空气分布特性指标(ADPI )对模拟结果进行评价,为地板送风可以使房间达到良好稳定的气流组织及舒适性提供了有效根据。
关键词:地板送风 CFD 模拟 气流组织 热舒适性UN DER F LOOR AIR R OOM ’S AIRFLOW PATTERN AN DTHERMO 2COMFORTAB L E QUAL ITIESXiao Wei Cai Liang(Southeast University Nanjing 210096)Abstract :It is generally considered the under floor air distribution parameters and its influence to room ′s airflow pattern and thermo 2comfortable qualities 1Then CFD is used to simulate airflow pattern 1Finally ,air distribution peculiarity index (ADPI )is also used to evaluate the simulation results 1Making it meaningf ul foundations that under floor air distribution can achieve a satisfied airflow pattern and thermo 2comfortable qualities 1K eyw ords :under floor air distribution CFD simulation airflow pattern thermo 2comfortable qualities第一作者:肖 玮 男 1983年出生 能源与环境学院硕士研究生收稿日期:2008-01-200 前 言热舒适性是人对周围环境感到满意的主观感受。
它因人而异,如个人的生活习惯,人体活动、衣着、年龄以及性别等主观因素;此外还有以下几个客观因素:室内空气干球温度、相对湿度、流速,围护结构表面温度及其他表面结构温度。
随着制冷与暖通空调领域中各项技术的发展和成熟,以及新技术的涌现,人们对热舒适性的追求越来越高。
一个良好的室内热舒适环境有利于人体健康,使人体处于一个良好的状态,有助于提高工作效率,同时还可以使室内环境维持在一个适宜的水平上,对降低建筑物能耗有着重要的意义。
研究者们对传统的上送风方式已做过很多研究,而且上送风技术也已经成熟;然而上送风方式在一定程度上还不能满足室内人员的热舒适性以及建筑节能的标准。
近年来,随着信息技术的飞速发展和对智能化建筑、节能建筑需求的上升,地板送风作为一种新型的送风方式被引入办公楼和其他商用建筑,国内外也出现了很多地板送风的工程实例。
本文将对地板送风进行CFD 模拟研究[7],分析地板送风的房间气流组织,并对其热舒适性进行评价[1-4]。
1 地板送风房间的气流组织模拟111 地板送风原理及特点地板送风(Under Floor Air Dist ribution ,U FAD )是一种混合通风形式,它源于架空地板体系下的静压箱。
经处理后的空气由地板下的静压箱和送风散流器从下至上送入室内,与室内空气混合,消除余热余湿;然后从房间顶部的排风口排出,从而维持室内温湿度均匀一致。
地板送风系统的送风温度(18℃左右)高于传统上送风系统温度(13℃左右),较高的送风温度可提高蒸发温度,降低能耗,从而提高机组的CO P ;其可调的送风末端还能改善个体对舒适度的满意程度,提高室内人员工作效率。
除此以外,地板送风系统还能提高换气效率、排污效率,降低室内空气年龄,改善室内空气品质。
112 地板送风参数及其对气流组织和热舒适性的14影响[9]11211 送风速度送风速度对任何一种送风方式来说都是很重要的一个参数,送风速度过高会使得室内人员有吹风感、冷感;而送风速度过低,则会使得送风气流不能与室内空气充分混合,房间内气流温度场和速度场非常不稳定,会出现较大的温度梯度和速度梯度。
地板送风是射流的一种,射流的主体区即室内人员活动的核心区。
根据ASHRA E舒适度标准,核心区域的空气流速控制在0125m/s以内。
可根据射流轴心速度公式计算送风速度[5],如下:v x v0=0148a・xd0+01145(1)式中 v x———射程x处的射流轴心速度,m/s;v0———射流出口速度,m/s;x———射流端面至喷嘴的距离,m;d0———喷嘴特征长度,m;a———紊流系数。
根据ASHRA E标准规定,室内核心区在118 m范围内,核心区的速度不大于0125m/s;笔者选取带可调导向叶片的圆形喷射送风口,紊流系数取012,喷嘴特征长度011m1,则由公式(1)计算可得送风速度不大于1195m/s。
11212 送风温度地板送风直接吹向人员活动区,所以送风温度一般为不低于16～18℃,送回风温差为8～10℃。
根据ISO7730-1990及A SH R A E55-1992的热舒适性标准,当人为坐姿时,在111m高度范围内温度梯度不大于3℃或当人为站姿时,在118m高度范围内温度梯度不大于3℃,此范围正是室内人员工作的核心区。
由此可以看出,地板送风室内温度分布均匀,没有太大的温度梯度。
11213 送风口形式与布置地板送风系统可选用的风口形式有喷射型和漩流型。
喷射型出风口风速较大,可以将新空气直接送至人员工作区,但与室内空气混合性较差;漩流型风口诱导性比较大,气流扩散性比较好,但漩流风口较多时,会减弱扩散效果。
而且风口的布置不能正对着人体,在设计时必须综合送风温度、速度以及室内人员活动区域来考虑风口的选型和布置。
2 气流组织与舒适性评价气流组织的评价标准不仅要考虑气流在工作区形成的温度场、速度场是否能满足卫生和舒适性要求,还要考虑消除工作区的余热量及送风的能耗是否最低。
对气流组织性能评价的指标有多种,如温度不均匀系数K t,速度不均匀系数K v,符合给定条件测定比例数F,空气分布特性指标(ADPI)以及投入能量利用系数η[8]。
本文选用ADPI来评价气流组织。
空气分布特性指标(ADPI)一般适用于对湿度没有严格要求,重要考虑工作区内的空气温度和速度以及两者之间的关系,并借助有效温差来说明这种关系,即:θ=(tx-t n)-7166(v x-0115)(2)式中 θ———有效温差,反映温度与速度综合作用的舒适指标;t n———给定的室内温度,℃;t x———工作区内某点温度,℃;v x———工作区内某点的空气流速,m/s。
θ值在-117～+111℃之间时,多数感觉舒适。
这样,就将在工作区内测点总数中,有效温差在-117～+111℃范围内的测点占测点总数的百分比称为空气分布特性指标ADPI,即:A D P I=-117≤θ≤111的测点数总测点数×100%(3)从以上公式可以看出,ADPI是将室内空气温度、气流速度和人的舒适感三者联系起来评价室内气流组织是否令人满意的一个指标,ADPI的值越大,室内气流组织就得到越多人的满意。
热舒适性除了与人主观因素有关外,还与室内空气温度,湿度,气流速度以及围护结构内表面和其他物体表面温度有关,所以不能用一个单一的物理量来表示空气条件以及衡量该条件对任意是否舒适,而应该采取有关影响舒适的所有效应的一个综合指标表示和衡量空气条件。
为此,人们提出了有效温度或等效温度这个综合指标,它结合了干球温度,湿球温度和气流速度来反映舒适性。
根据ASHA ER有效温度图可以看出,相对湿度在20%～70%,干球温度在22℃～26℃范围内时,属于舒适区。
3 CFD模拟311 物理模型本文选取一间6m×4m×3m的教师办公室为物理模型,如图1所示。
在地板上x=±115m的位置布置两个喷射型风口,相距3m;房间顶部中心位置设置一个回风口。
24图1 办公室物理模型312 数学模型目前CFD 的软件很多,本文用FL U EN T 来进行模拟。
由于地板送风密度变化不大,可以当作不可压缩流动,所以选取三维的雷诺Navier 2Stokes 方程并结合标准k -ε两方程紊流模型,采用二阶迎风差分格式进行离散处理。
取房间温度24℃,送风温度18℃。
图2 z =0平面速度分布图3 z =0平面温度分布313 模拟结果及分析从图2可以看出,核心区内的空气流速不大于0125m/s ,而且除了近风口和回风口外,室内气流流动缓慢;从图3可以看出,室内空气温度梯度在2℃以内,完全满足ASHA ER 的热舒适性标准,室内人员不会有不舒适的感觉。
笔者在118m 高度范围内设置测点(近风口处除外),从模拟结果可以看出,在该范围内的温度在21～24℃内,风速在0101～012m/s 内;根据公式(2)、(3)可知,θ值都在-117～+111℃范围内,即ADPI 指标可达到100%。
在近风口处的温度较低,风速较大,会让人有吹风感。
4 结 论1)地板送风可以使房间达到良好、稳定的气流组织及舒适性。
2)近风口处的温度较低,风速较大,和房间核心区的温度和风速有较大的差值,会让室内人员有不舒适感。
所以在近风口处不设置测点。
室内人员办公的地方一般也不设置在近风口处,而是偏离风口一定的距离,根据风口形式(漩流或射流)的选择,一般该距离在015m 左右。
3)从模拟结果还可以看出,选用射流喷嘴时,送风和室内空气的扰流及混合不是特别好;在具体设计中可以根据室内布局及需要合理选取送风口的形式,加强送风与室内空气之间的扰流和混合,提高室内气流的流动性,缩短室内空气寿命,达到让人更满意的舒适性。
4)尽管模拟结果让ADPI 指标达到了100%满意,但实际中由于个人的差异,是不可能达到100%满意的。
但只要合理选择送风温度、速度以及送风口形式,合理布置送风口位置,是可以尽可能的提高房间气流组织及舒适度,从而让大多数人感到满意。
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