碰撞射流通风近地面气流特征与人体脚踝吹风感研究

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合理的通风方式有助于提高室内空气品质,人体热舒适性及促进建筑节能等优点。目前空调系统常用的通风方式有混合通风(Mixing Ventilation,简称MV)和置换通风(Displacement Ventilation,简称DV)。MV不受季节限制可以应用于供冷与供暖工况,但通风效率较低。相对于MV,DV提高了室内空气品质,且节能性好,但是由于较低的送风口风速使得其无法应用于冬季供暖工况。作为一种替代方案,碰撞射流通风不仅拥有DV的优点能够提高空气品质,增大换气效率和能源利用率,而且克服了DV不能用于冬季供暖和大空间的局限。碰撞射流通风(Impinging Jet Ventilation,简称IJV)拥有自身独特的气流组织形态。它将高动量的新鲜空气由送风口垂直向下喷出,撞击地面后动量衰减,进而沿着地板表面向四周大范围扩散。由于较高的送风口风速,使人们担忧IJV系统下的人体脚踝的吹风感。虽然,送风射流撞击地面后气流速度衰减明显,并且IJV常用于高大空间等公共场所,人们仅在靠近送风口处做短暂停留,但人体短暂停留时不舒适吹风感仍需关注,这是IJV是否能够大范围推广的关键。目前针对IJV的人体的吹风感研究较少,为此,本文分别运用数值模拟和实验、问卷调查等方式对IJV送风口近地面附近(脚踝高度)的气流分布和人体短暂(1~5min)停留时的热舒适感觉展开研究。先是通过数值模拟,对过渡季节等温工况、夏季供冷工况和冬季供暖工况下,不同送风风速和不同送风口形状、位置时,IJV近地面气流形态进行分析研究。而后对现实生活中的人员在IJV的送风口作短暂停留的情况进行实测研究,30名受试者在过渡季节,夏季,冬季参加三次实验获得受试者的主观评价参数:空气运动的可接受性和偏好,热舒适性和温度的偏好,热感觉等指标。IJV近地面气流分布研究结果表明,受到IJV撞击地面形成的贴附射流的影响,使得0.1m高度的气流速度对送风口距离的这一因素不敏感。虽然脚踝处吹风感的传统研究高度为0.1m,但是在IJV的送风模式下(贴地射流),紧贴地面(离地0.01m高度)气流速度很高,受到鞋的阻挡,可能会影响到脚踝的吹风感,因此对于IJV房间,仅研究0.1m高度的气流分布是不够的。人体热舒适实测研究结果表明,IJV通风房间在过渡季节等温送风和夏季供冷模式下,受试者随着暴露时间增加,舒适性越差且越多的受试者期望减小风速,增大温度。在冬季供暖模式时,受试者随着暴露时间增加,舒适性变化不明显且受试者在各工况下均舒适。
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