殷梅梅，鄒惠芬

(沈陽建筑大學(xué)，遼寧 沈陽 110168)

引言

近十年來我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平飛速發(fā)展，城鄉(xiāng)居民的消費(fèi)結(jié)構(gòu)從“衣、食”逐步向“住、行”方向升級(jí)，生活從生存型向舒適型轉(zhuǎn)變，對(duì)建筑面積、建筑室內(nèi)環(huán)境舒適度等居住條件的要求逐漸提高。室內(nèi)空氣環(huán)境的改善已成為整個(gè)暖通空調(diào)行業(yè)的重要課題。夏季集中空調(diào)系統(tǒng)和半集中空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)引入已有很成熟的研究成果，但家用新風(fēng)引入的研究(夏季)還沒有可適用的技術(shù)，再加之全球能源緊張，特別是我國能源緊張已是不爭的事實(shí)，而暖通空調(diào)行業(yè)又是能耗大戶，其運(yùn)行管理應(yīng)盡量節(jié)能，這就是夏季室內(nèi)熱環(huán)境與能耗研究的主要任務(wù)[1]。

1 熱環(huán)境評(píng)價(jià)在室內(nèi)熱環(huán)境研究中的應(yīng)用現(xiàn)狀

熱舒適理論的研究，最終是為了指導(dǎo)實(shí)踐，為建筑領(lǐng)域設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行的相關(guān)工程師提供理論依據(jù)及方法、標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)熱舒適研究理論，已提出了眾多的熱環(huán)境評(píng)價(jià)方法，形成了一系列的標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范體系。建筑室內(nèi)熱環(huán)境的優(yōu)劣需要相應(yīng)的評(píng)價(jià)方法來確定，其評(píng)價(jià)方法包括主觀評(píng)價(jià)方法和客觀評(píng)價(jià)方法，針對(duì)人體對(duì)室內(nèi)熱環(huán)境的不同要求，分為室內(nèi)環(huán)境健康性(極端冷熱環(huán)境評(píng)價(jià))評(píng)價(jià)和室內(nèi)環(huán)境舒適性評(píng)價(jià)[2]。

圖1 熱環(huán)境評(píng)價(jià)方法、標(biāo)準(zhǔn)與熱舒適研究理論構(gòu)架圖

2 CFD技術(shù)在室內(nèi)熱環(huán)境研究中的應(yīng)用現(xiàn)狀

近年來CFD技術(shù)已成為對(duì)室內(nèi)熱環(huán)境參數(shù)如空氣溫度、濕度、空氣速度、污染物濃度進(jìn)行數(shù)值模擬的重要工具。在這方面，主要集中在對(duì)紊流模型的研究上。模型的建立主要有兩個(gè)方向，一個(gè)是微觀，一個(gè)是宏觀。從微觀方向著手主要是以N-S方程為基礎(chǔ)，采用標(biāo)k-ε模型對(duì)室內(nèi)空氣的溫度、流速分布等進(jìn)行模擬。從宏觀方向著手的研究主要是依據(jù)Zonal模型[3]，將空間劃分為有限的規(guī)則區(qū)域，對(duì)每個(gè)區(qū)域分別建立質(zhì)量、動(dòng)量及能量平衡方程，然后對(duì)描述整個(gè)空間的方程組進(jìn)行求解。

筆者認(rèn)為可以借鑒Chen和Xu所提出的雙層湍流模型的思路，根據(jù)空間雷諾數(shù)的分布情況，采用Sim-Zonal模型的方法將空間進(jìn)行大區(qū)域劃分，在局部流場(chǎng)復(fù)雜的區(qū)域內(nèi)使用標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型進(jìn)行求解，其他流場(chǎng)穩(wěn)定區(qū)域可按穩(wěn)態(tài)處理，整體采用Sim-Zonal模型的計(jì)算方法，就可以快速得到精確的結(jié)果。

3 其他研究成果

周艷蕊等[4]進(jìn)行的空調(diào)房間無新風(fēng)狀態(tài)下空調(diào)送風(fēng)參數(shù)對(duì)室內(nèi)熱環(huán)境影響的研究中，得出結(jié)論：送風(fēng)角度對(duì)室內(nèi)熱環(huán)境有較大影響，而風(fēng)速的影響則要小一些；送風(fēng)角度大時(shí)，室內(nèi)溫度場(chǎng)分布均勻，而送風(fēng)角度小時(shí)，室內(nèi)房間的通風(fēng)能量利用率高，速度分布均勻。

端木琳等進(jìn)行的空調(diào)送風(fēng)角度對(duì)室內(nèi)熱環(huán)境影響的模擬研究中，通過與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相比，指出大角度送風(fēng)的室內(nèi)熱環(huán)境沒有小角度送風(fēng)時(shí)的效果好。胡平放等[11]氣流組織對(duì)室內(nèi)環(huán)境的影響所做的模擬中指出，置換通風(fēng)氣流組織的室內(nèi)熱環(huán)境及能耗是最佳的。

另外Chen等通過對(duì)比不同送風(fēng)口形式送風(fēng)時(shí)室內(nèi)熱環(huán)境的異同，同樣有力地證明了室內(nèi)氣流組織形式(不論是空調(diào)的送風(fēng)角度、送風(fēng)風(fēng)速、回風(fēng)方式、新風(fēng)量，還是送風(fēng)口形狀等因素)對(duì)室內(nèi)的熱環(huán)境及能耗有著重要影響。

4 展望

除了上述類型的研究外，筆者認(rèn)為最近的研究熱點(diǎn)是建立關(guān)于室內(nèi)熱環(huán)境與能耗的關(guān)系，采用CFD方法對(duì)其進(jìn)行求解，對(duì)不同的邊界條件(送風(fēng)量、送風(fēng)位置、送風(fēng)溫度等)下的室內(nèi)熱環(huán)境及能耗水平進(jìn)行預(yù)測(cè)。

針對(duì)家用新風(fēng)節(jié)能措施的研究，值得注意的是新風(fēng)熱回收裝置的效率以及新風(fēng)系統(tǒng)的能效如何引入到新風(fēng)系統(tǒng)負(fù)荷計(jì)算中。在不同氣候區(qū)，不同類型、不同效率的熱回收裝置的節(jié)能量如何量化計(jì)入負(fù)荷計(jì)算中。嚴(yán)寒及寒冷地區(qū)，熱回收系統(tǒng)預(yù)熱量的計(jì)算以及預(yù)熱方案的確定問題。對(duì)于減小新風(fēng)系統(tǒng)熱負(fù)荷，提高低品位能利用率，減低建筑能耗至關(guān)重要。因此預(yù)熱的優(yōu)化計(jì)算是居住建筑新風(fēng)系統(tǒng)負(fù)荷計(jì)算的重要問題。

參考文獻(xiàn)：

[1] 喻偉.住宅建筑保障室內(nèi)(熱)環(huán)境質(zhì)量的低能耗策略研究[D].重慶大學(xué),2011.

[2] 李百戰(zhàn).室內(nèi)熱環(huán)境與人體熱舒適[M].重慶大學(xué)出版社,2012.

[3] Peng X,van Paassen A H C.A state space model for predicting and controlling thetemperature responses of indoor air zones.Energy and Buildings,1998,28(2):197-203.

[4] 周艷蕊,俞炳豐,趙蕊.空調(diào)器送風(fēng)參數(shù)對(duì)房間速度場(chǎng)和溫度影響的計(jì)算模擬和試驗(yàn)研究[J].制冷與空調(diào),2004(03):36-41.