(江蘇省建筑工程質(zhì)量檢測中心有限公司 江蘇 南京 210028)

焓差實(shí)驗(yàn)室送回風(fēng)方式均勻性試驗(yàn)研究

王高偉

(江蘇省建筑工程質(zhì)量檢測中心有限公司江蘇南京210028)

本文針對焓差實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行地面網(wǎng)格的劃分，對劃分的每一片區(qū)域在高度0～2.0m內(nèi)平均0.5m確定一個(gè)測試點(diǎn)，用風(fēng)速儀進(jìn)行溫度和風(fēng)速的測量，對測得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)通過圖表進(jìn)行對比分析，分別通過不同區(qū)域、不同高度測點(diǎn)溫度與風(fēng)速的比較，得出該實(shí)驗(yàn)室送風(fēng)方式比較均勻的結(jié)論，提出運(yùn)用雙層孔板送風(fēng)以及孔板回風(fēng)的改進(jìn)方案。

焓差實(shí)驗(yàn)室；送風(fēng)方式；溫度；速度；均勻性

隨著社會與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活品質(zhì)的提高，對制冷與空調(diào)設(shè)備的要求也逐漸提高，人工環(huán)境實(shí)驗(yàn)室是對制冷與空調(diào)設(shè)備進(jìn)行性能檢測的試驗(yàn)場所，更迫切要求其能提供一個(gè)更加精確、理想的試驗(yàn)環(huán)境。目前空調(diào)與制冷企業(yè)研發(fā)出新的產(chǎn)品，做出樣機(jī)后首要工作是在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行各種工況的模擬試驗(yàn)，通過合理的試驗(yàn)來確定產(chǎn)品是否達(dá)到要求。因此，性能優(yōu)異的實(shí)驗(yàn)室是推廣新產(chǎn)品的前提和有力保證。人工環(huán)境實(shí)驗(yàn)室即是參照各地區(qū)制冷標(biāo)準(zhǔn)建立起來的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)臺[1]。在焓差實(shí)驗(yàn)室里面，要求送風(fēng)方式均勻，且一般情況下，會采取一定措施保證送風(fēng)均勻，最常用的方式為孔板送風(fēng)[2]。所研究焓差實(shí)驗(yàn)室采用的頂部孔板送風(fēng)，側(cè)面百葉窗回風(fēng)。

一、實(shí)驗(yàn)室及測試儀器介紹

所研究實(shí)驗(yàn)室分室外側(cè)和室內(nèi)測兩個(gè)測試間，本次數(shù)據(jù)主要來源于室內(nèi)測。室內(nèi)測實(shí)驗(yàn)室尺寸為6.0m*4.4m*4.8m，本次測量僅選擇近地面區(qū)進(jìn)行測試，測試高度在0～2.0m。實(shí)驗(yàn)室送風(fēng)方式為上送側(cè)回，為使其送風(fēng)更加均勻，頂部采用孔板送風(fēng)，實(shí)驗(yàn)室側(cè)面采用百葉窗進(jìn)行回風(fēng)。實(shí)驗(yàn)采用風(fēng)速儀進(jìn)行測量，對溫度、風(fēng)速讀數(shù)采取平均值估讀法，即對不斷變化的讀數(shù)取一個(gè)平均值進(jìn)行記錄，測試高度的設(shè)定采用5m卷尺進(jìn)行測量。

二、研究方法

實(shí)驗(yàn)室內(nèi)氣流組織的研究比一般普通的建筑要復(fù)雜，這主要是由于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)空氣處理機(jī)處理風(fēng)量較大，送回風(fēng)風(fēng)速較高，受風(fēng)區(qū)域的空間狹窄，試驗(yàn)區(qū)內(nèi)有多個(gè)測量設(shè)備，影響氣流流動，也影響空氣之間的傳熱情況[3]。實(shí)驗(yàn)采取區(qū)域平均布點(diǎn)，在不同的點(diǎn)上對不同高度的位置進(jìn)行風(fēng)速和溫度的測量，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，通過圖表進(jìn)行對比分析[4]。

(一)測試點(diǎn)的劃分

所測量實(shí)驗(yàn)室總體尺寸為6.0m*4.4m*4.8m，分為16個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域的中心為測試位置，具體劃分平面圖如圖1。在每個(gè)位置上選擇不同高度進(jìn)行測量，測量范圍為0.0-2.0m，以0.5m為間隔分為五個(gè)測點(diǎn)。

圖1 測試間測試區(qū)域分布平面圖

(二)測試的具體方法

實(shí)驗(yàn)室室內(nèi)測為人工環(huán)境實(shí)驗(yàn)室的主要測試區(qū)間，通過調(diào)節(jié)工況，使室內(nèi)測環(huán)境溫度達(dá)到所需的10℃，用風(fēng)速儀在每個(gè)測點(diǎn)進(jìn)行測量并記錄數(shù)據(jù)，在全部80個(gè)測點(diǎn)測量并記錄完成后，進(jìn)行下一個(gè)工況的調(diào)節(jié)和測量記錄。本次實(shí)驗(yàn)共測試3個(gè)工況，分別為10℃、20℃、30℃，選擇3個(gè)常見工況是因?yàn)槌Ｒ姽r操作性較強(qiáng)，取10℃為一個(gè)測試節(jié)點(diǎn)，是在減小工作量的前提下，細(xì)致清楚的表達(dá)空氣流動的均勻性與否。

(三)測試數(shù)據(jù)的處理方法

分別對不同測點(diǎn)的溫度和風(fēng)速進(jìn)行曲線圖分析，通過溫度和速度的對比，分析不同區(qū)域的送風(fēng)均勻性，對整個(gè)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行整體分析，分析送回風(fēng)方式的合理性。由于實(shí)驗(yàn)過程中，測試員自身體溫對室內(nèi)環(huán)境溫度的干擾，以及測試員走動時(shí)對風(fēng)速測試的影響，在整理數(shù)據(jù)的過程中，數(shù)據(jù)中一些誤差點(diǎn)會做一些簡單的修正，以保證曲線圖的合理性，對于一些偏離理論過多的點(diǎn)進(jìn)行舍棄[5]。

三、數(shù)據(jù)分析

(一)實(shí)驗(yàn)室溫度場的分布分析

測試位置按照劃分的區(qū)域進(jìn)行標(biāo)號，并且每一橫行的號碼都是從小到大排列，方便在進(jìn)行曲線圖表達(dá)的時(shí)候把測試位置的號碼作為橫坐標(biāo)如圖2。

10℃工況

20℃工況

30℃工況

由圖2可知，由于測試人員自身體溫度對整個(gè)測試區(qū)域溫度的干擾，所測得溫度比工況溫度略高，但在誤差范圍內(nèi)。10℃工況、20℃工況、30℃工況下溫度分布大都呈峰線圖形式，通過分析可知，10℃工況下測試位置2、6、10、14為溫度的最高點(diǎn)，4、8、12、為溫度分布的最低點(diǎn)，而2、6、10、14為所劃分區(qū)域的左邊第二列，4、8、12為所劃分區(qū)域的右數(shù)第一列，由此可得實(shí)驗(yàn)室內(nèi)氣流組織分布呈一定規(guī)律，在所劃分區(qū)域同一列表現(xiàn)一致，但整體溫度分布相差1℃左右，整體分布比較均勻。與10℃工況類似，另外兩個(gè)工況也表現(xiàn)出一定的規(guī)律，但在30℃工況下溫度分布規(guī)律不是特別明顯，溫差相對另外兩個(gè)工況不是特別大，但整體還是按照一定規(guī)律集中分布。溫度出現(xiàn)一定溫差跟出風(fēng)口有一定的關(guān)系，出風(fēng)口出去的風(fēng)可以帶走一部分熱量，造成出風(fēng)口附近溫度偏低。但從整體分析來看，3種工況的整體溫度分布都很均勻，溫差都在1℃左右，說明頂部孔板送風(fēng)，側(cè)面百葉窗回風(fēng)對實(shí)驗(yàn)室的溫度場的影響較小，溫度分布均勻。

(二)實(shí)驗(yàn)室速度場的分布分析

與溫度場的研究方法相同，得出實(shí)驗(yàn)室速度場分布規(guī)律如圖3。

10℃工況

30℃工況

由于每個(gè)實(shí)驗(yàn)室的送風(fēng)方式不同，其速度場分布也不相同，這也是每個(gè)實(shí)驗(yàn)室送風(fēng)方式是否優(yōu)良的直接反映，因此，速度場的分布分析是重點(diǎn)研究的對象。與溫度場分布的研究方式相同對不同工況下的速度場進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，以曲線圖的形式表達(dá)所研究實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的風(fēng)速分布，通過曲線圖的走向，進(jìn)行對比分析，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)室速度場分布是否均勻，實(shí)驗(yàn)室送風(fēng)方式是否優(yōu)良[6-7]。

由圖3可知，跟預(yù)期的速度場有一定的波動。通過對比分析3個(gè)工況下不同高度的速度場分布，可以看出，不同工況下速度場雖然有所波動，但總體呈現(xiàn)一定規(guī)律。從不同高度來看，10℃工況下速度場的分布受高度的影響不大，在不同高度呈現(xiàn)大致相似的走勢，并且隨著高度的增加，速度也越來越大，這是因?yàn)轫敳克惋L(fēng)的原因，靠近頂部孔板的地方速度最大。通過走勢來看，3種工況的速度場的分布有著同樣的規(guī)律，在2、3、6、7、10、11、14、15這8處速度較大、綜合來看在房間第2、3列較高，而在另外幾列較低，有波浪線的走勢，極有可能是受到回風(fēng)口的影響，由于第2、3兩列剛好對應(yīng)到百葉窗口，出風(fēng)引起風(fēng)速偏高，造成實(shí)驗(yàn)室氣流組織分布的不均勻。在對30℃工況分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，速度點(diǎn)較為集中，速度變化比較平緩，分布較為均勻，因此得出，隨著溫度的升高，送風(fēng)更加均勻，送風(fēng)方式的不足對實(shí)驗(yàn)室氣流組織影響更小。

四、結(jié)論

通過對焓差實(shí)驗(yàn)室內(nèi)不同工況下溫度和風(fēng)速的分析總結(jié)可以得出如下結(jié)論：

1.實(shí)驗(yàn)室內(nèi)溫度分布整體很均勻，最大溫差在1℃以內(nèi)，屬于可控范圍。并且不同測試點(diǎn)之間的溫度呈現(xiàn)一定規(guī)律，在同一列的走勢相似，出風(fēng)口附近的溫度偏低。

2.實(shí)驗(yàn)室內(nèi)速度場的分布不是很均勻，但是也呈現(xiàn)出與溫度相似的規(guī)律，一方面由于送風(fēng)方式以及回風(fēng)方式不夠完善導(dǎo)致速度場分布不均勻，另一方面回風(fēng)引起了速度場的變化，值得深入研究。

3.測試點(diǎn)高度對溫度場的影響不大，測試高度對速度場的影響較大，受到送風(fēng)的影響，高度越高，速度越大。

4.實(shí)驗(yàn)室內(nèi)送風(fēng)方式總體能滿足實(shí)驗(yàn)的要求，但對相對要求比較精確的實(shí)驗(yàn)會造成很大的誤差，建議采用雙層孔板送風(fēng)使送風(fēng)更加均勻，并且回風(fēng)也可以采用孔板替代百葉窗。

5.在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)將被試機(jī)放置在速度場分布較均勻的區(qū)域，以減小送風(fēng)方式對試驗(yàn)結(jié)果的影響。

[1]肖飚，金蘇敏，史敏等.人工環(huán)境試驗(yàn)室內(nèi)空氣流場的研究[J].制冷與空調(diào)，2007，7(5)：89-92.

[2]徐麗,翁培奮,孫為民.三種通風(fēng)方式下的室內(nèi)氣流組織和室內(nèi)空氣品質(zhì)的數(shù)值分析[J].空氣動力學(xué)學(xué)報(bào)，2013，21(003).

[3]薛殿華.空氣調(diào)節(jié)[M].北京:清華大學(xué)出版社.1990.

[4]李念平.建筑環(huán)境學(xué)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社.2010

[5]李小華,唐景立.空調(diào)房間不同送風(fēng)方式的實(shí)驗(yàn)研究[J].建筑熱能通風(fēng)空調(diào)，2013，32(6)：63-66.

[6]施孝增，倪丹.典型送風(fēng)方式下室內(nèi)流場分布規(guī)律的數(shù)值研究[J].潔凈與空調(diào)技術(shù)CC&AC，2011，3：35-39.

[7]龐赟佶，陳俊俊，付勝華，牛永紅，陳義勝.實(shí)驗(yàn)室上送下回空調(diào)氣流組織的數(shù)值模擬[J].建筑節(jié)能，2014，5：1-4

王高偉(1992-)，男，漢，河南遂平，碩士，江蘇省建筑工程質(zhì)量檢測中心有限公司。