郇超　王灃浩　吳小舟　林章　王志華　王冠

摘要：基于層式通風(fēng)房間室內(nèi)空氣流動(dòng)特性建立了室內(nèi)垂直溫度分布預(yù)測(cè)模型.該模型將室內(nèi)空氣流動(dòng)特性與熱質(zhì)平衡方程有機(jī)結(jié)合，并反映了室內(nèi)熱源強(qiáng)度、墻體輻射及送風(fēng)參數(shù)等邊界條件對(duì)室內(nèi)垂直溫度分布的影響.通過將模型計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)室內(nèi)垂直溫度預(yù)測(cè)值與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合較好，并在趨勢(shì)上反映出層式通風(fēng)房間室內(nèi)垂直溫度的變化特征.因此，本文提出的模型具有較好的預(yù)測(cè)精度，能夠很好地用來指導(dǎo)層式通風(fēng)系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用及能耗分析.

關(guān)鍵詞：層式通風(fēng)；垂直溫度分布；節(jié)點(diǎn)模型；熱質(zhì)平衡

中圖分類號(hào)：TU 831.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

目前我國(guó)的建筑能耗約占總能耗的30%＼[1＼]，為了減少夏季建筑空調(diào)能耗，許多國(guó)家都倡導(dǎo)提高夏季空調(diào)設(shè)定溫度以降低空調(diào)能耗.然而，落實(shí)的情況卻差強(qiáng)人意.原因是傳統(tǒng)送風(fēng)方式（混合通風(fēng)、置換通風(fēng)），均要求室內(nèi)氣流速度不能過高，若將空調(diào)設(shè)定溫度調(diào)高必然會(huì)引起室內(nèi)人員熱舒適性的降低（出汗）.采用現(xiàn)有系統(tǒng)，縱使室溫26 ℃，節(jié)能也只有幾個(gè)百分點(diǎn)， 激勵(lì)效果有限.個(gè)性化送風(fēng)技術(shù)雖節(jié)約能耗＼[2＼]，但因其在費(fèi)用、布置和設(shè)計(jì)方面的困難，至今并未大規(guī)模地應(yīng)用在實(shí)際工程中＼[3＼].基于此，香港城市大學(xué)的林章等學(xué)者提出了層式通風(fēng)系統(tǒng)＼[4＼]，保證在低能耗的前提下（亦即在熱中性溫度較高的條件下），為室內(nèi)人員提供良好的空氣品質(zhì)和熱舒適環(huán)境＼[5-6＼].

層式通風(fēng)系統(tǒng)的典型特征為風(fēng)口布置在墻體中部，通過空氣射流將新鮮的空氣直接送入室內(nèi)人員呼吸區(qū)，在呼吸區(qū)內(nèi)形成一個(gè)新鮮的空氣層.該系統(tǒng)是一種建立在室內(nèi)氣流速度相對(duì)較高環(huán)境下的高溫通風(fēng)方式，通過加強(qiáng)氣流運(yùn)動(dòng)（風(fēng)速+紊流強(qiáng)度）來實(shí)現(xiàn)人體熱舒適，因此所要求的送風(fēng)速度相對(duì)較大.但是太大的送風(fēng)速度會(huì)導(dǎo)致人體的熱不舒適，故其應(yīng)用范圍有一定的限制.林章通過大量研究發(fā)現(xiàn)，層式通風(fēng)可很好地應(yīng)用于沿送風(fēng)方向進(jìn)深不大于9 m，熱負(fù)荷不大于180 W/m2的房間＼[7＼].實(shí)際中常規(guī)的教室、辦公室及小商店等建筑大多在此應(yīng)用范圍內(nèi)，只要合理設(shè)計(jì)層式通風(fēng)系統(tǒng)（送風(fēng)速度控制在1.3 m/s左右），則人體周圍的氣流速度會(huì)小于0.8 m/s，計(jì)算出的最大PMV介于±0.7之間，PPD<15%＼[8＼]，完全能創(chuàng)造出舒適的熱環(huán)境.

層式通風(fēng)作為一種新的通風(fēng)方式，其研究工作仍處于初級(jí)階段.田林等人通過全尺寸實(shí)驗(yàn)測(cè)試及數(shù)值模擬＼[9-10＼]對(duì)層式通風(fēng)房間內(nèi)的環(huán)境參數(shù)進(jìn)行了一系列研究，發(fā)現(xiàn)垂直方向上室內(nèi)空氣溫度存在不均勻性，呼吸區(qū)溫度明顯低于房間其他區(qū)域，即層式通風(fēng)房間內(nèi)呼吸區(qū)與房間上、下部區(qū)域存在較大的溫度梯度，這要求我們?cè)谟?jì)算層式通風(fēng)房間負(fù)荷時(shí)必須充分考慮其室內(nèi)溫度分布不均勻特性.本文的目的就是要提出層式通風(fēng)房間室內(nèi)垂直溫度分布預(yù)測(cè)方法，為層式通風(fēng)房間負(fù)荷及能耗的計(jì)算提供理論模型.

1層式通風(fēng)房間垂直溫度預(yù)測(cè)方法

室內(nèi)垂直溫度分布預(yù)測(cè)模型主要有節(jié)點(diǎn)模型、區(qū)域模型及CFD模型.層式通風(fēng)房間室內(nèi)氣流組織主要受送風(fēng)射流、外圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面及熱源產(chǎn)生的羽流綜合影響，問題比較復(fù)雜，使得區(qū)域模型有很多限制.而CFD模型與建筑能量傳遞耦合模擬時(shí)存在許多難以解決的問題，如耦合模擬收斂性、兩建筑模型一致性等.節(jié)點(diǎn)模型對(duì)使用者要求較低，且能夠方便地實(shí)現(xiàn)與建筑能量傳遞耦合模擬，Rees和Haves曾建立了較為精細(xì)的節(jié)點(diǎn)模型來分析置換通風(fēng)和冷卻吊頂房間內(nèi)的溫度分布規(guī)律，WU Xiao-zhou等學(xué)者也已建立了分析置換通風(fēng)及地輻射供暖房間中溫度分布的節(jié)點(diǎn)模型，并取得了較理想的結(jié)果＼[11＼].因此本文將采用節(jié)點(diǎn)法建立預(yù)測(cè)層式通風(fēng)房間溫度分布的數(shù)學(xué)模型.

1.1節(jié)點(diǎn)模型建立

綜合考慮熱源、人體散熱及外墻等因素對(duì)房間氣流的影響，層式通風(fēng)房間氣流流線簡(jiǎn)圖如圖1所示.

圖1中送風(fēng)射流ms由房間中部送入，并對(duì)周圍空氣產(chǎn)生卷吸作用（卷吸量mj），射流在到達(dá)房間工作區(qū)附近時(shí)，受到室內(nèi)辦公設(shè)備及人體的熱作用，誘發(fā)產(chǎn)生一部分浮力羽流（mr）， 此時(shí)，一部分射流卷吸氣流muj（由上部空間卷吸）連同熱羽流mr和流量為ms的一股氣流同時(shí)向上運(yùn)動(dòng)，這3股氣流的總和在圖中用mu表示，射流主體中的其余冷氣流則向房間下部沉降.下降過程中不斷與房間下部區(qū)域的高溫氣流進(jìn)行熱交換，當(dāng)其溫度與房間下部區(qū)域整體溫度相平衡后，下降氣流開始分為2部分：一部分作為射流卷吸作用的補(bǔ)充氣流，朝內(nèi)墻方向流動(dòng)，然后匯入射流主體，即圖中mlj； 另一部分則受到外墻內(nèi)壁的熱作用，進(jìn)入外墻邊界區(qū)后成為附壁上升流mout.

本文中將層式通風(fēng)房間沿高度方向分為5個(gè)節(jié)點(diǎn)，如圖2所示，分別為地面面積加權(quán)平均溫度tf，近地面平均溫度tln，房間主體區(qū)域體積加權(quán)平均溫度tn，頂面面積加權(quán)平均溫度tc及近頂面邊界平均溫度thn.

此處假設(shè)水平面上的溫度均勻分布，且呼吸區(qū)與房間上部、下部的溫度均為線性分布.

1.2能量平衡構(gòu)成

根據(jù)層式通風(fēng)房間氣流組織特性對(duì)各個(gè)節(jié)點(diǎn)建立質(zhì)量及能量平衡方程.文中節(jié)點(diǎn)模型共包含8個(gè)部分的熱質(zhì)平衡，分別為地面、近地面邊界、頂面、近頂面邊界、外墻內(nèi)壁、外墻內(nèi)側(cè)邊界、內(nèi)墻及室內(nèi)主體區(qū)域處的能量守恒.分別對(duì)每個(gè)部分建立能量平衡方程，然后聯(lián)立求解所得的熱質(zhì)平衡方程組，便可得到各節(jié)點(diǎn)處的溫度值.

1.2.1地面處能量守恒

地面能量平衡方程為：

Qrf-Qcf+Qhf=0.（1）

式中：Qrf為房間其余各面對(duì)地面的輻射得熱；Qcf為地面與近地面空氣對(duì)流換熱量；Qhf為室內(nèi)熱源在地面處的輻射熱.

Qcf=Afhcftf-tln.（2）

式中：hcf為地面與地面邊界層空氣的對(duì)流換熱系數(shù).

Qrf=AwXw-fhrftw-tf+AcXc-fhrftc-tf+

AiXi-fhrfti-tf （3）

式中：hrf為地面與房間其他壁面的輻射換熱系數(shù)，具體取值將在1.3節(jié)討論；Xw-f， Xc-f， Xi-f分別為房間外墻內(nèi)表面、頂面及內(nèi)墻壁面對(duì)地板的輻射角系數(shù)；tw為房間外墻內(nèi)表面面積加權(quán)平均溫度；ti為房間內(nèi)墻面積加權(quán)平均溫度；tf和tc分別為地板和頂面的面積加權(quán)平均溫度.

1.2.2地面邊界處能量守恒

地面邊界區(qū)能量平衡方程為：

Qcf-Qdd=0.（4）

式中：Qdd為地面邊界層空氣與下降冷氣流進(jìn)行的熱交換量.

Qdd=mddcptn-tln.（5）

1.2.3外墻內(nèi)壁處能量守恒

外墻內(nèi)壁能量平衡方程為：

Qrw+Qhw-Qcw+Qew=0. （6）

式中：Qrw為房間其余各面對(duì)外墻內(nèi)壁的輻射得熱；Qcw為外墻內(nèi)壁與近壁面空氣的對(duì)流換熱量；Qhw為室內(nèi)熱源在外墻內(nèi)壁處的輻射熱；Qew是由室外經(jīng)外墻進(jìn)入室內(nèi)的熱量.

Qcw=Awhcwtw-tn.（7）

式中：tn為房間主體區(qū)域體積加權(quán)平均溫度.

Qew=Awhewtew-tn.（8）

式中：tew為室外環(huán)境溫度.

Qrw=AfXf-whrwtf-tw+AcXc-whrwtc-tw+

AiXi-whrwti-tw（9）

式中：hcw為外墻內(nèi)壁與房間其他壁面的輻射換熱系數(shù).

1.2.4壁面邊界能量守恒

壁面邊界能量平衡方程為：

Qcw-Qln=0.（10）

式中：Qln為進(jìn)入壁面邊界流體的得熱，具體表示為：

Qln=moutcptln-tnw，（11）

mout=4.0hcwAw/cp.（12）

式中：tnw為壁面邊界層空氣溫度；mout表示由于外墻的熱作用使得由房間下部卷吸進(jìn)入外墻邊界層的空氣流量＼[12＼]；Aw為外墻內(nèi)壁面積；cp為空氣定壓比熱容.

1.2.5頂面能量守恒

天花板處能量平衡方程為：

Qrc-Qcc+Qhc=0.（13）

式中：Qrc為房間其余各面對(duì)頂板面的輻射得熱；Qcc為頂面與頂面邊界附近空氣的對(duì)流換熱量；Qhc為室內(nèi)熱源在頂面的輻射熱.

Qrc=AwXw-chrctw-tc+AfXf-chrctf-tc+

AiXi-chrwti-tc （14）

式中：hrc為頂面與房間其他壁面的輻射換熱系數(shù).

Qcc=Achcctc-thn.（15）

式中：hcc為頂面與頂面邊界層空氣的對(duì)流換熱系數(shù)，具體取值將在1.3節(jié)討論

1.2.6頂面邊界層能量守恒

頂面邊界處能量平衡方程為：

Qcc-Qec=0.（16）

式中：Qec為頂面附近空氣與進(jìn)入頂面邊界氣體的對(duì)流換熱量.

Qec=meccptn-thn.（17）

式中：mec為房間的排氣量.

1.2.7內(nèi)壁面能量守恒

內(nèi)墻壁面上的能量平衡方程為：

Qriw-Qciw+Qhiw=0.（18）

式中：Qriw為房間其余各面對(duì)內(nèi)墻面的輻射量；Qciw為內(nèi)墻面與室內(nèi)空氣的對(duì)流換熱量；Qhiw為室內(nèi)熱源在內(nèi)墻面的輻射熱.

Qiw=AwXw-iwhriwtw-tiw+AfXf-iwhriwtf-tiw+

AcXc-iwhriwtc-tiw （19）

式中：hriw為房間內(nèi)壁面與其他壁面間的輻射換熱系數(shù).

1.2.8室內(nèi)空氣主體能量守恒

室內(nèi)主體區(qū)域能量平衡方程為：

Qsn+Qciw+Qhn+Qlnn+Qhnn+Qnw=0.（20）

式中：Qsn為送風(fēng)氣流與室內(nèi)空氣換熱量；Qhn為熱源與室內(nèi)空氣換熱量；Qlnn為房間下部卷吸氣流與室內(nèi)空氣主體換熱量；Qhnn為房間上部回流氣流與室內(nèi)空氣主體的換熱量；Qnw為外墻內(nèi)壁面邊界流體與室內(nèi)空氣的換熱量.

Qsn=mscpts-tn.（21）

式中：ms為房間送風(fēng)量.

Qlnn=mljtln-tn.（22）

式中：mlj為由于射流卷吸作用，由房間下部進(jìn)入房間主體區(qū)域的氣流量.

Qhnn=mdcpthn-tn.（23）

式中：md表示由房間上部區(qū)域流入主體區(qū)域的空氣流.

Qnw=moutcptnw-tn.（24）

1.3房間垂直溫度預(yù)測(cè)

方程（1）～（24）中包含很多物理量，歸類后可分為以下幾類：有關(guān)房間壁面尺寸的參數(shù)Awall，有關(guān)壁面溫度和換熱系數(shù)的參數(shù)twall， hwall，室內(nèi)熱源強(qiáng)度Qi，節(jié)點(diǎn)溫度tnodal，送風(fēng)量ms， 送風(fēng)溫度ts，室外環(huán)境溫度to、以及各部分分流的質(zhì)量流量M.其中壁面尺寸、輻射角系數(shù)、換氣次數(shù)等量與房間幾何尺寸有關(guān).而壁面的換熱系數(shù)（包括輻射和對(duì)流）及各部分分流的流量則可由房間溫度、壁面溫度及房間幾何尺寸等參數(shù)來表述.

送風(fēng)射流的氣流卷吸量：

mj=0.32x/do.（25）

該式由Ricuo和Spalding等學(xué)者通過實(shí)驗(yàn)總結(jié)得出＼[13＼]，其中x為距離送風(fēng)口的距離，d0為風(fēng)口的當(dāng)量直徑.

房間地面對(duì)流換熱系數(shù)：

hcf=2.175D0.076etf-tln0.308.（26）

該表達(dá)式由Novoselac等學(xué)者通過對(duì)典型辦公室中非絕熱地面與空氣的自然對(duì)流換熱進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析而得出，適用于典型房間中地面與室內(nèi)空氣自然對(duì)流換熱＼[14＼].

房間壁面對(duì)流換熱系數(shù)：

hcw=1.823D0.121etw-tn0.293.（27）

該表達(dá)式是Awbi等學(xué)者通過實(shí)驗(yàn)分析得出的，適用于典型房間中非絕熱壁面與室內(nèi)空氣間的自然對(duì)流換熱＼[15＼].

房間頂面對(duì)流換熱系數(shù)：

hcc=0.49 ACH0.8.（28）

由于受熱產(chǎn)生的浮升氣流及頂部排風(fēng)作用的影響，房間頂面與近頂面空氣的換熱屬于強(qiáng)制對(duì)流，式（28）由Fisher和Pedersen學(xué)者研究得出，適用于典型建筑中頂面強(qiáng)制對(duì)流換熱＼[16＼].

上面幾式中De為房間邊界面的當(dāng)量直徑，ACH為房間換氣次數(shù).

房間各邊界面上的輻射換熱系數(shù)為＼[17-18＼]：

hr=QrF1X1-2t1-t2≈

ε1ε2σ273.15+t1+t223.（29）

式中ε1，ε2分別為1和2兩表面的輻射系數(shù)；t1，t2分別為1和2兩表面的平均溫度；F1為表面1的面積；X1-2為表面1對(duì)表面2的輻射角系數(shù).

外墻的傳熱系數(shù)為：

hew=11hcw+Rw+1hcw'.（30）

式中：hcw，hcw分別為外墻內(nèi)、外壁面對(duì)流換熱系數(shù)；Rw為外墻材料的熱阻，實(shí)際條件中為已知值.由hcw（tw-tn）=hcw （tew-tw）及式 （27）可得：

hcw'=1.823D0.121etew-tw'0.293=

1.823D0.121etw-tnhcwhcw'0.293.（31）

式中：tw為外墻外壁面溫度，將式（31）代入式（30）后，外墻傳熱系數(shù)中的未知數(shù)只剩外墻內(nèi)壁溫度tw.

一般情況下，房間幾何尺寸、室內(nèi)熱源強(qiáng)度、送風(fēng)溫度及室外環(huán)境溫度等參數(shù)均可提前確定，將式（25）～（31）代入方程組（1）～（24）后，則原方程組中的未知量只剩各節(jié)點(diǎn)溫度tnodal和各壁面處溫度twall，對(duì)方程組進(jìn)行求解，便可得到層式通風(fēng)房間中幾個(gè)高度節(jié)點(diǎn)處的溫度值.

2模型計(jì)算結(jié)果分析

本節(jié)將建立層式通風(fēng)房間垂直溫度預(yù)測(cè)模型可行性分析的算例.

2.1參數(shù)選擇

為了與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，將節(jié)點(diǎn)模型相關(guān)參數(shù)選取為課題組之前的實(shí)驗(yàn)參數(shù)＼[19＼].模型所計(jì)算房間為西安交通大學(xué)建筑環(huán)境與設(shè)備工程系空調(diào)環(huán)境實(shí)驗(yàn)室（圖3），房間尺寸為3.9 m（長(zhǎng)）×2.9 m（寬） ×2.6 m（高），可根據(jù)房間尺寸分別計(jì)算出每個(gè)面上的輻射角系數(shù).氣流由圖3中內(nèi)墻中部（距地面1.3 m）送風(fēng)口送入，從頂面排風(fēng)口排出.送風(fēng)口尺寸為0.21 m（長(zhǎng)）×0.17 m（寬），頂部中間設(shè)0.55 m×0.55 m的孔板排風(fēng)口.與送風(fēng)口所在墻面相對(duì)的左邊墻是外墻.室內(nèi)熱源主要集中在房間中部的工作區(qū)域（人體和電腦）.實(shí)驗(yàn)中用尺寸為0.4 m（長(zhǎng)）×0.35 m（寬）×1.2 m（高）的鐵箱，內(nèi)置3個(gè)功率為25 W的白熾燈來模擬辦公室人體坐姿狀態(tài)時(shí)的發(fā)熱；用尺寸為0.35 m（長(zhǎng)） ×0.35 m（寬）×0.35 m（高）的鐵箱，內(nèi)置180 W白熾燈來模擬辦公電腦發(fā)熱.表1中列出了房間內(nèi)熱源的選取參數(shù).

2.2計(jì)算結(jié)果對(duì)比分析

節(jié)點(diǎn)模型中的節(jié)點(diǎn)溫度tn為房間主體區(qū)域的體積加權(quán)平均溫度，而本文中模型的一個(gè)假設(shè)條件為：

房間呼吸區(qū)與房間上部邊界層及下部邊界層之間的溫度分別呈線性分布，若呼吸層高度的溫度為tb，則tb與tn的關(guān)系為：

tb+thn2H-0.2-H0.1-bH-0.2+

tb+tln2H0.1-bH-0.2=tn.（32）

即

tb=2tn-H-0.2-H0.1-bH-0.2thn-

H0.1-bH-0.2tln.（33）

式（32）（33）中：H為房間高度； H0.1-b為地面邊界層至呼吸層之間的垂直高度；thn， tln分別為模型計(jì)算得到的房間上、下兩邊界層處的節(jié)點(diǎn)溫度.

圖4描述了前一節(jié)所述的3種工況下，模型計(jì)算值與前人實(shí)驗(yàn)測(cè)試值＼[19＼]的結(jié)果對(duì)比.

溫度/℃（a）工況a （ts=21 ℃，ACH=5）

溫度/℃（b）工況b （ts=19 ℃，ACH=5）

溫度/℃（c）工況c （ts=19 ℃，ACH=6）

由圖4可知，工況a情況下人體呼吸高度處模型計(jì)算溫度與實(shí)測(cè)值最大溫差為0.1 ℃，房間頂部邊界層處模型計(jì)算溫度與實(shí)驗(yàn)值溫差為0.7 ℃，房間底部邊界處計(jì)算溫度與實(shí)驗(yàn)值溫差為0.16 ℃，房間各處的溫度計(jì)算值均與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)很好地吻合.工況b中隨著送風(fēng)溫度的降低，房間高度斷面上溫度的實(shí)測(cè)值和模型計(jì)算值均明顯降低，人體呼吸高度計(jì)算溫度與實(shí)測(cè)值最大溫差為0.2 ℃，房間頂部邊界層處計(jì)算溫度與實(shí)驗(yàn)值溫差為1.1 ℃，房間底部邊界處計(jì)算溫度與實(shí)驗(yàn)值溫差0.24 ℃.工況c中人體呼吸高度模型計(jì)算溫度與實(shí)測(cè)值最大溫差為0.6 ℃，房間頂部邊界層處計(jì)算溫度與實(shí)驗(yàn)值溫差為0.1 ℃，房間底部邊界處計(jì)算溫度與實(shí)驗(yàn)值溫差0.4 ℃.

上述3種工況下，節(jié)點(diǎn)模型計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值基本趨勢(shì)一致，總體上呈現(xiàn)出了層式通風(fēng)房間垂直方向上的逆溫度梯度特性（即房間上、下部溫度高，中部溫度低）.表3列出了分別在模型和實(shí)驗(yàn)條件下，呼吸層溫度值tb和房間下部區(qū)域（0.1～0.9 m）垂直溫差Δt0.1-0.9.分析發(fā)現(xiàn)，3種工況下模型計(jì)算出的呼吸層溫度與實(shí)測(cè)值吻合得很好，最大誤差只有0.6 ℃；而2種方式得出的房間下部垂直溫差差別微小，最大誤差為0.44 ℃，實(shí)際情況中的靜坐工作人員正是處于此區(qū)域，3種工況下計(jì)算和實(shí)測(cè)的Δt0.1-0.9均小于3 ℃，滿足ASHRAE 55—2010中關(guān)于工作區(qū)垂直溫差的熱舒適要求.

表4中的模型計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好，2種方式所得結(jié)果均反映出隨著送風(fēng)溫度的下降和換氣次數(shù)的增加，層式通風(fēng)房間熱分布系數(shù)有減小的趨勢(shì).而模型計(jì)算結(jié)果相比實(shí)驗(yàn)結(jié)果略微偏高，這是由于模型簡(jiǎn)化處理中，將房間頂部的熱源（燈具）并入了工作區(qū)內(nèi)造成的，相應(yīng)的模型調(diào)整將在后續(xù)研究中完成.

上述研究結(jié)果表明，層式通風(fēng)房間節(jié)點(diǎn)模型的計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)保持了較好的一致性，為今后用該模型來指導(dǎo)層式通風(fēng)的實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)造了可能性.實(shí)際工程中可采用該數(shù)學(xué)模型，快速計(jì)算出不同邊界條件下層式通風(fēng)房間的工作區(qū)溫度、人體頭部和腳部的溫差以及除熱通風(fēng)效率等參數(shù)，來對(duì)系統(tǒng)的舒適性進(jìn)行初步預(yù)測(cè)，避免了因采用CFD技術(shù)所占用的冗長(zhǎng)計(jì)算時(shí)間.此外，還可以利用該數(shù)學(xué)模型，將房間內(nèi)一些所需求的溫度值輸入模型，反推出房間邊界條件的選取參數(shù)，促進(jìn)層式通風(fēng)系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中快速設(shè)計(jì)及選型.

3結(jié)論

本文基于層式通風(fēng)房間室內(nèi)空氣流動(dòng)特性及熱質(zhì)平衡理論，建立了合理的室內(nèi)垂直溫度分布預(yù)測(cè)模型.模型計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合較好，并在趨勢(shì)上反映出層式通風(fēng)房間室內(nèi)垂直溫度的變化特征.因此，該模型能較好地預(yù)測(cè)層式通風(fēng)房間室內(nèi)垂直溫度分布，為今后開展有關(guān)層式通風(fēng)房間能耗負(fù)荷的研究工作提供了理論支撐，也為實(shí)際工程中層式通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選型提供了工具.

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