不同送风方式对室内空气相对湿度分布的影响 |
不同送风方式对室内(indoor)空气相对湿度分布的影响
1引言
随着经济的发展和人们生活水(flowing water)平的提高，人们对空气品质的要求越来越高。常州环境检测中心环境保护日益被重视起来，随之环境监测市场不断扩大， 传统的环境监测站已经不能完全满足社会的环境监测需求，国家逐步开放了环境监测领域渠道，对于专业从事环境监测，具备CMA 环境检测资质的社会化环境检测机构，作为第三方检测的有生力量，已成为社会委托性质的环境监测的首选。然而人类活动尤其工业生产对大自然的影响不断增大，其自我净化能力遭到直接或者间接的破坏，造成环境质量(Mass)大幅度下降，环境质量的下降不仅影响到人类的生活质量，也对人类的身体健康(Health)产生了诸多影响[1] 。作为提供室内人工环境控制的空调系统(system)，不但维持室内的温度场和速度场，并对室内空气的相对湿度进行控制。室内空气相对湿度同温度和空气流速一样，对于人居建筑，不仅关系到人体的热舒适性[2，3]，对室内空气品质也有显著的影响[4，5]。研究（research)显示，当室内相对湿度参数偏低，人们的舒适感将变差，并易引起多种疾病，如皮肤干燥(drying)、口唇开裂、感冒等等[6]，还可能会导致静电的产生[7]。同样，室内空气相对湿度偏高，也会引起人体的不舒适，而且空调房间内湿度过高还容易导致结露或发霉。
鉴于此，国内外诸多学者曾对室内空气相对湿度进行研究（research)。常州空气检测室内空气污染会引起“致病建筑综合症”（BBS），症状包括头痛、眼、鼻和喉部不适，干咳，皮肤干燥发痒，头晕恶心注意力难于集中和对气味敏感等。建筑关联病（BRI），症状有咳嗽，胸部发紧，发烧寒颤和肌肉疼痛等，所以任何一个场所都有必要进行空气检测，给家人朋友一个舒适健康的生活环境。西安建筑科技大学陈英杰[8]对现常用的变流量空调系统进行了研究，对不同的变流量空调系统对室内相对湿度的影响给予分析。湖南大学土木工程学院龚光彩[9]老师等人运用CFD方法(method)研究证明，在大空间座椅送风系统中，空间的相对湿度分布与温度相似，同样存在层状梯度分布。McIntyre[10]对不同空气相对湿度（20%、50%、70%）对人体热感觉的影响进行了研究。结果发现，高空气湿度会使人体有闷的感觉。 日本学者Tanabe[11]等通过实验研究发现，80%RH下的热舒适水平与70%RH或湿度更低时不同。本文在此基础上，采用计算流体力学软件Fluent，数值模拟空调房间在上送下回、侧送下回、下送上回、上送上回4种送风方式下的湿度分布，探索不同送风方式对室内空气相对湿度分布的影响，并重点模拟分析了上送上回送风方式下空气相对湿度与速度矢量分布及温度分布的关系。
2建模
图1为空调房间示意图，几何尺寸为6 m（长）×4 m（宽）×3.5 m（高）。室内布置有4组热源，包括模拟(定义:对真实事物或者过程的虚拟)人、模拟电脑、灯、墙壁。房间内有4个人，考虑到人的一般坐姿，将人体设为1.2 m高的方体，单个人体发热量为75 W；室内有两组日光灯用于照明，单组发热量为34 W；房间内配备4台电脑用于办公，单台电脑的发热量115 W。室内所有的热源均设为面热源。墙壁散热量设为4.5 m2。送回风口布置见图1。控制室内设计温度26 ℃[12]，计算送风温度为20.7 ℃，保持720 m3/h的恒定送风量，由于4种不同送风方式的送风口合面积相等，故送风速度均为1 m/s，设计室内相对湿度为60%[12]。模拟工况见表1。
1.上送风口；2.侧送风口；3.下送风口
4.上回风口；5.下回风口；6.灯；7.人；8.电脑
3模拟结果分析与讨论
温度/℃1上送下回60120.7262侧送下回60120.7263下送上回60120.7264上送上回60120.726
布图。取x=1.2 m截面作为切面研究（research)空调室内相对湿度分布，从图中可以看出，不同送风方式下房间的整个研究平面内大部分区域的相对湿度值符合设计要求。上送下回、侧送下回、上送上回3种送风方式下研究平面内的相对湿度基本均在58%～65%范围(fàn wéi)内变化。下送上回的送风方式下人体周围的相对湿度相比其它送风方式相对较高，湿度分层也较为明显，梯度较大。其它3种送风方式下湿度分层都较为紊乱，梯度大小也较为一致，而上送上回的送风方式下室内大部分区域的湿度大小要略高于另两种。
取x=1.2 m截面作为研究（research)平面，对比图5和图6发现室内相对湿度分布规律（rhythmical)与空气流动规律比较相似，其会受到空气流动方向的强烈影响。由图5和图7可见，温度较高的区域空气相对湿度均较低，因为当空气含湿量相等时，随着温度的升高空气相对湿度将有所下降，而湿空气的运动过程可近似为一个等含湿量过程[9]。从保证工作(job)区舒适性的角度来看，室内空气相对湿度、温度及送风速度的这种分布特性，导致在系统设计时，只要保证工作区满足人的舒适性的要求即可，这将有助于能源的合理化利用。
4结语
当前，人们对自己的生活环境(environment)提出了更高的质量(Mass)要求，舒适性空调较高的湿度控制（control)要求便被提上日程。本文鉴于此，采用计算流体力学软件Fluent，数值模拟空调房间在上送下回、侧送下回、下送上回、上送上回四种送风方式下的湿度分布，并重点模拟分析了上送上回送风方式下空气相对湿度与速度矢量分布及温度分布的关系，结论如下。
（1）4种不同送风方式下房间的整个研究平面内大部分区域的相对湿度值符合设计要求。而上送下回、侧送下回、上送上回三种送风方式下人体活动区域的相对湿度均低于下送上回的送风方式下的相对湿度。下送上回的送风方式下，湿度分层也较为明显，梯度较大，其它三种送风方式下湿度分层都较为紊乱(chaos)。
（2）研究平面内相对湿度分布规律（rhythmical)与空气流动规律比较相似，其会受到空气流动方向的强烈影响。常州甲醛检测长期接触低浓度甲醛蒸汽，可有头痛、软弱无力等症状。国外报告14%~16%的工人接触甲醛后出现消化障碍、兴奋、震颤、视力障碍。在甲醛浓度达到0.2-0.7mg/m3的车间内，长时间工作工人有食欲丧失、体重减轻、乏力、头痛、心悸和失眠等现象。据报告，甲醛还可引起触觉、痛觉和温觉障碍(感觉过敏最常见，常局限于身体的一侧或某些局部)，身体一侧(常为右侧)排汗过多，身体两侧皮肤温度不等。而温度较高的区域空气相对湿度均较低，除数值大小的变化规律外，湿度分布与温度分布具有相似的分布特性。
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