【《层式通风供暖问题分析的国内外文献综述》4800字】

层式通风供暖问题研究的国内外文献综述目录TOC\o"1-3"\h\u92701.1传统的通风供暖形式 131841.2层式通风研究现状 124749eq\o\ac(○,1)室内气流组织特性研究 27850eq\o\ac(○,2)室内热舒适性研究 320554参考文献 61.1传统的通风供暖形式混合通风是应用广泛的气流组织之一，本质上是稀释通风。一般来说，它的送、回风口均布置在房间的顶部，新鲜的气流在送风口以射流的形式向下或从侧面送入室内，并与室内气体充分混合。自上世纪被提出以后，混合通风得到了充分的研究，其利用形式丰富多样，比如，可以使自然通风系统和机械空调系统交替运行，或者是用风机辅助自然通风，或者是利用风压和热压辅助机械通风[7]。但在供暖方面仍存在不少问题。首先，现阶段并没有具体的混合通风舒适度设计规范，如何保证室内人员的热舒适度仍然是一个重要问题.在冬季高温高速的送风气流送入到室内，由于柯达效应，热风气流会贴附天花板流动直接排出室外形成，气流短路，会导致工作区温度偏低[8-11]。此外，由于在空间高度方向上温度变化较大，工作区的温度梯度较小，这样通风效率较低，不利于污染物的排除以及能源效率的提高，造成能源的浪费。置换通风是另一种应用广泛的气流组织通风形式。原理是在有余热的房间里，在贴近地面处将小温差、风速低的空气送入室内。在由于温度不同使不同区域的空气密度不同从而导致的热气流上升的卷吸作用、后续新风的推动作用以及排风口的抽吸作用的共同作用下，贴近地板的新鲜空气向上做类似“活塞流”的稳态流动，在工作区形成较为舒适的温度层[12-20]。但应用于冬季供暖时很难保证室内环境的热舒适性。1.2层式通风研究现状层式通风是由LinZ等人于2005年提出的一种新型节能的气流组织方式[21]，原理是将新鲜的空气层直接送至人员呼吸区而使办公室工作人员能最大程度的享受到新鲜空气的新型通风方式，适用于中、小型办公室。图1-1为层式通风示意图[22]。图1-1为层式通风示意图[22]层式通风在夏季是一种高温空调的形式，具有良好的热舒适性以及节能效果表现优秀。层式通风历经四个阶段才被提出：汇流射流、对冲射流、转折通风，最后形成了层式通风[23-24]。第一阶段，汇流射流通风是一种冷空气沿竖壁贴附向下送风的通风方式，送风气流会在地面形成类似置换通风的空气聚集的现象。第二阶段对冲射流通风，其工作原理是将喷嘴分别安装在房间屋顶与地面相对的位置，这样相对的两股送风射流会在相遇时发生碰撞，形成较小空气龄的水平空气层。第三阶段，转折通风是通过在合适的位置设置障碍平面，把由地板或顶部的射流导流成水平空气层，但计算结果表明射流卷吸依然严重。层式通风的研究方向主要集中在室内气流组织的温度场与速度场、以PMV和PPD为评价指标的热舒适性以及以Et评价的节能效果。前人们通常采用CFD模拟的方法集中研究夏季层式通风制冷的性能。近两年人们开始关注到层式通风的均匀的工作区温度以及不会出现供暖气流短路现象的良好特性，把目光投到层式通风条件下供暖方面上。以下将从室内气流组织特性、室内热舒适性以及节能效果三方面展开叙述。eq\o\ac(○,1)室内气流组织特性研究王沣浩和刘晓东等人[4，25-27]通过对夏季层式通风下办公室气流组织特性研究，发现这种通风方式的温度分布呈“V”字型，呼吸区及其呼吸区以下的温度要比呼吸区以上的区域温度低，但头脚温差较小，满足热舒适性要求；送风射流的速度最大值发生的高度与距风口的距离成反比，呈倒“V”字状；层式通风和置换通风两种通风方式呼吸区风速均小于0.5m/s，没有明显的吹风感。同时，不同的换气次数对气流组织温度也有一定的影响，6次/小时的换气次数比5次/小时的换气次数条件下的呼吸区温度低2℃左右。秦怡[56]等人采用RNG-ε两方程湍流模拟送风速度对空气品质的影响发现，呼吸区空气混合的均匀程度越好，送风射流到达工作区的时间越短，送风气流的速度就越大；但过高的送风速度，可能会使工作区人员产生热不舒适感。林章等人[28]发现，层式通风的送风气流自送风口进入室内后，在重力的作用下，送风口附近的气流在呼吸区形成空气龄较小的空气层；而远风口的送风气流则主要受对流支配与室内气体混合。柏文、程勇[6，29-30]等人发现送风角度是影响层式通风供暖室内气流组织的重要参数，合适的送风角度可以提高工作区的温度，降低室内空气温度梯度。同时，合适的气流速度和风口与人员之间的距离可以有效的调节室内人员呼吸区附近的风速水平。韩瑞端[55]等人对比供暖时层式通风平送风和向下送风结果发现，在室内人员热舒适行方面，向下送风的送风方式要优于平送风；但在呼吸区空气品质方面，两者并无太大的差别。毕扬[58]选用大涡模拟的方法，对置换通风、混合通风与层式通风条件下，三种不同室温和通风速度的环境中气溶胶的运动进行研究，发现温度对层式通风排污效率的影响较小且三种通风方式中，层式通风呼吸区内气溶胶浓度很高排污效果不是十分理想。eq\o\ac(○,2)室内热舒适性研究Lin和王冬青[31-32]等人采用数值方法研究夏季层式通风送风温度对舒适度的影响发现，当送风温度由19℃升高到21℃时，热舒适指标(PMV、PPD以及PD)均满足ISO7730和CR1751998的要求。许健[33]通过搭建办公室模型，结合数学和物理的学科知识,用数值仿真的方法模拟南京地区层式通风条件下的办公房间内的气流组织情况，发现送风口设置在高于室内工作人员工作区0.2m时，呼吸区空气品质最佳。研究发现，层式通风可以将处理过的可直接用于提高室内既有空气温度的空气直接送至呼吸区，这样有利于节约处理新风的耗能。同时，这样能使室内能源获得“头凉脚暖”的感觉，提高人员室内舒适感。李博铮[5]通过主观问卷调查以及基于熵权法的多目标优化TOPSIS方法研究层式通风工况和混合通风工况下的供暖室内环境舒适性。结果发现，送风速度和送风温度对PMV、垂直温差、吹风感和能源利用效率的影响并非呈现单调一致性变化,得出送风速度为1.6m/s,送风温度为28℃的最佳层式通风供暖时送风工况。周静和李异[34]通过改变送风温差的手段来实现研究冬季办公室层式通风供暖的热舒适性的目的。实验发现，大温差送风时，在人体的舒适区存在一个温度高于18℃、大部分送风速度都低于0.35m/s的空气层。此外，将两种情况下的ADPI进行对比发现，大温差的ADPI为92.5%，约高于小温差送风时的25%。故此大温差送风时人体热舒适性明显高于小温差送风时的热舒适性。程勇[6]等人选用PMV-PPD热舒适评价模型以及吹风感不满意率PD和头脚温差等指标来评价室内人员热舒适性水平，研究不同送风角度对人体热舒适的影响，发现在层式通风条件下供暖，整体热舒适PMV和热舒适PPD都在满意范围程度内。同时，得出最优的送风角度30°，在这个送风角度下，工作区的PMV为0.46左右，PPD在9%左右。满足标准ASHRAE55规定的舒适热环境要求。Yao[35]等人使用实验和数值模拟的方法，研究了空气末端的布局对层式通风性能的影响，发现将回风口设置送风口同侧墙的下部有助于工作区空气混合，有较好热舒适和空气质量，且这种布置还有助于节省系统安装的空间。马江泽[36-38]等人研究夏季层式通风条件下风口间距与热舒适性的关系，发现送风风口间距在800~1100mm时，既不会出现由于过小的送风间距导致送风气流提前汇流，从而使汇流射流较为集中且向两侧扩散范围较小的现象，也不会出现送风风口过大而影响室内气流分布和工作区热舒适性的现象。同时得到PMV以及EDTS与送风风口间距L之间的拟合曲线，结果见图1-2。图1-2PMV和EDTS随送风口间距变化图[36]孙康[39]建立在RNG-ε两方程湍流模型上，使用AIRPAK软件研究不同换气次数对热舒适性的影响，发现在换气次数为5次时，层式通风供暖条件下办公室的人员和舒适性和能源节约性能得到很好的兼顾。eq\o\ac(○,3)节能效果研究Lin和ZhangLin[40-41]等人对夏季层式通风和置换通风条件下送风气流进行模拟分析发现，层式通风的节能潜力主要来源于减少通风、除湿、传输负荷、延长自由冷却期以及提高冷风机的COP这五方面，且节能效果显著。FongML[42-43]等人对夏季层式通风、置换通风和混合通风条件下的舒适度和能源消耗分析。结果发现，层式通风下的热中性温度比其他两种通风条件下的温度高约2℃，其能源消耗上，仅靠减少通风负荷就比混合通风节省约12%的能源，比置换式通风相节省9%。在天花板排风"SV"、后低层排风"SV-1"、前低层排风"SV-2"和后中层排风"SV-3"这四种层式通风排风类型上，后中层排风"SV-3"凭借较高的中性温度能以最小的能耗满足人类对舒适感的感知。这有利于提高室内人员的热舒适度和能源消利用效率，实现节能、环保的时代大势。Zheliu[44]等人通过数值模拟的方法利用能源利用系数指标对室内热环境进行了评价，发现随着送风口角度的增大，室内的PPD值先增大后减小，当送风口角度为90度时获得最大值。在层式通风的工况下，送风口角度和送风温度对能源利用的影响较小，不同工况下的能源利用系数均大于1，表明存在着一定的节能效果。程勇、李晓东、Mao[6，45-46]等人通过CFD数值模拟分析能量利用效率与送风角度函数关系，得出两者的关系式：(E为能量利用效率；为送风角度)，即能量利用效率随送风角度的增加先提高再降低。这是因为在0°~50°范围内，送风角度的增加会促进更多的热风会进入工作区，从而有利于送风气流的热量尽可能多的改善工作区温度，减少能源的不必要浪费；但当送风角度大于50°以后，会出现送风气流很少与室内气体混合就到达回风被排出室外的现象，导致工作区温度的降低和回风温度的升高。当送风角度水平向下30°时，能有效降低室内垂直温差，达到最高的能量利用效率1.28。王烨[47]等人采用逐时变送风温度的送风方式，对比分析置换通风和层式通风的通风效果和节能特性发现，置换通风和层式通风对新风制冷量节约率日平均分别约为2.87%和5.16%，风量日平均节约率分别约为22.65%和32.14%。ZhangLina[48]等人通过对气流速度、角度和回风口的位置等送风参数以及通风效果和有效通风温度EDT两个评价指标来评估层式通风供暖条件下的热舒适度和能源利用效率，发现当送风温度为26℃，气流速度为每小时7次换气，送风角度为45°时，通风效果较好。当送风温度为28℃，气流速率为12（ACH），送风角度为60°时，占用区的EDT范围最接近于零K。参考文献[1]孙琪霖.试析土木工程中建筑节能的重要性[J].四川水泥,2021(05):101-102.[2]王翠坤.加快推进建筑业低碳发展[J].施工企业管理,2021(04):48.[3]闫辉,刘惠艳,邱若琳,张雁.基于逐步回归的建筑业碳排放影响因素分析[J/OL].工程管理学报:1-6[2021-05-13].[4]DGJ32J_96-2010_江苏省公共建筑节能设计标准[5]李博铮.层式通风供暖热舒适性及送风参数优化研究[D].重庆大学,2019.[6]程勇,李博铮,方赵嵩.送风角度对送回风口同侧布置的层式通风冬季供暖效果的影响[J].建筑科学,2017,33(10):120-127.[7]方一星.新冠疫情下探讨办公建筑的混合通风技术[J].绿色建筑,2020,12(04):66-69.[8]杨娟.夏热冬冷气候区超低能耗住宅混合通风控制策略研究[D].苏州大学,2020.[9]张超,张连嘉,邹秋,王懋琪.浅析夏热冬冷地区居住建筑供暖[J].暖通空调.2013,(6):82-85.[10]W.J.Fisk,D.Faulkner,D.P.Sullivan,FredBauman．Airchangeeffectivenessandpollutantremovalefficiencyduringadversemixingconditions[J].IndoorAir.1997,7:55-63.[11]MichalKrajcik,AngelaSimone,BjarneW.Olesen.Airdistributionandventilationeffectivenessinanoccupiedroomheatedbywarmair[J].EnergyandBuildings.2012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