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利用ADPI评价工作区有隔断的大空间建筑送风方式
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内容提示： 在大空间建筑的工作区内的隔断物必然会对工作区的空气分布特性及舒适性产生直接影响，这种影响的大小随着送风方式的不同而不同。对于送风方式的常规评价方法是通过PMV、PPD等参数并结合室内的温度场和速度场，但应用起来比较复杂。本文通过空气分布特性参数ADPI比较了喷口送风与旋流风口送风对工作区的影响。并比较了使用PMV和ADPI作为评价指标的区别。
摘要： 在大空间建筑的工作区内的隔断物必然会对工作区的空气分布特性及舒适性产生直接影响，这种影响的大小随着送风方式的不同而不同。对于送风方式的常规评价方法是通过PMV、PPD等参数并结合室内的温度场和速度场，但应用起来比较复杂。本文通过空气分布特性参数ADPI比较了喷口送风与旋流风口送风对工作区的影响。并比较了使用PMV和ADPI作为评价指标的区别。
关键词： 大空间 ADPI 隔断物 数值模拟 PMV
0. 前言
1972年Nevins和Miller共同研究，对实验室内的200多个测点进行了测试，并采用了前人的成果，建立了能使室内80%的人感觉舒适的舒适性参数，开发了能反映室内气流对人员舒适性影响的指标—空气分布的特性指标ADPI。经过对ADPI的不断改进，在考虑热舒适和气流分布的影响时加入了湍流度带来的影响，由此得到改进后的ADPI，记为ADPI*[1]。由于采用模型的局限性ADPI*还不够完善，因此本文仍采用ADPI对送风方式进行比较。在使用ADPI对喷口送风方式和顶部旋流风口送风方式进行比较的同时，本文也比较了PMV指标和ADPI指标在评价时的一些差别。评价用的基础数据采用数值模拟的方法得到。（参考《建筑中文网》）
1. 模拟条件1.1 建筑模型
图1 模拟用建筑结构
图1是本文所研究的圆环型大空间建筑结构。该建筑高18m,外围护结构半径90m。由于模型本身比较大，所以取整个圆环的1/8作为模拟研究的对象。为了与实际情况相符合，在13m高的地方增加了24个灯。为了突出隔断的影响，将整个隔断物沿内部圆环的切线方向布置。分隔物的高度是4m，间隔平均在4m左右。
在此研究中采用单侧喷口送风和顶部旋流风口送风；回风方式采用下侧集中回风，在距地面0.5m的地方设置回风口，整个环形建筑共布置8个回风口。喷口送风时模型中设置10个喷口，旋流风口送风时模型中设置24个旋流风口。
1.2 数学模拟及边界条件
在本文的模拟中，控制方程为紊流的连续性方程、能量方程和动量方程。紊流模型采用RNG k-e模型；由于是非等温射流，模型中还考虑了浮力的影响，采用Boussinesq假设，即除动量方程中的浮力项外密度按常数处理。辐射模型采用了DO模型。
模拟中的边界条件：屋面的单位面积传热量为6.32W/m2，内墙的单位面积传热量7.6 W/m2，灯的发热量为600W/个，在地面布置了均匀的热源，发热量为37w/m2。由于只取了圆环的1/8进行模拟，因此使用对称边界作为圆环的边界条件。
1.3 模拟工况
表1 模拟计算工况
变化参数 | 喷口 | 旋流风口 |
高度 | 8.5m | 13m |
角度（°） | 10 | 45 |
风量（m3/h） | 5100 | 2500 |
隔断物 | 有、无 | 有、无 |
温度 | 20.5 | 20.5 |
记号 | 8.5m， 8.5m无 | vortex vortex无 |
2.1 空气分布特性指标(ADPI)
ADPI是根据有效温度差来定义的[2].根据实验结果有效温度差(△Te)与室内风速之间存在下列关系：
式中：
表示有效温度差；
和
分别表示工作区某点的空气温度和给定的室内温度；
表示工作区某点的空气流速.当=-1.7～1.1之间时，多数人感到舒适，因此，ADPI定义为：
通过ADPI我们可以更清楚的对空间内的空气分布特性进行分析。ADPI=100%当为最佳，达到80%时已为设计佳作，而大空间则不易达到[3]。
2.1.1 旋流风口送风与喷口送风的ADPI分析
图2是喷口送风和旋流风口送风时有隔断和没有隔断的情况下，1.5～3m范围内的ADPI分布图。由图2的曲线可以看出，对于旋流风口来说，隔断物的存在使1.5～2m高（距地面）的ADPI值下降2%左右， 3m高左右的区域ADPI值上升3%，两种工况在2.5m高的ADPI分布几乎相同，这是因为接近隔断物上层，隔断物带来的扰动较小，有助于ADPI的提高，说明靠近隔断物下部，带来的扰动较明显。对于喷口送风来说，1.5m高的ADPI值下降很大，超过5%，但2m高的ADPI值提高1%左右，这是因为喷口送风射流直接受到隔断物的影响，对隔断物下部的作用减小，导致其ADPI下降。对比喷口和旋流风口时有隔断物的ADPI分布可以看出，在2m高的区域，旋流风口送风时的ADPI值比喷口送风的情况高1%左右；在1.5m高的区域，旋流风口送风时的ADPI值比喷口送风的情况高4%左右。因此在有隔断物的情况下旋流风口送风方式优于喷口送风方式。
2.2 PMV分析
标准规定，如果PPD<10%即-0.5<PMV <0.5,可以接受[3]。按照夏季工况，在评价中假定人体轻度劳动，代谢率为1.6met=93.04W/m2，服装热阻为0.5clo=0.078m2·℃/ W[4]。
图3 有隔断物旋流风口送风PMV分布
图4 有隔断物喷口送风PMV分布
图3和4的结果显示，在1.5~2m的高度范围内，旋流风口送风时整体比较均匀，隔断物带来的PMV变化很小；对于喷口送风的情况，隔断物带来的影响较大，在1.5~2m的高度区域内无法形成比较均匀的PMV分布，但是仍然在标准规定的范围之内。同时通过结果可以发现无论旋流风口送风还是喷口送风的情况，在一些死角的地方，比如隔断物与墙壁夹角处PMV值较高。
2.3 两种评价指标的比较分析
通过ADPI和PMV两种指标对结果的比较分析可以看出,从PMV的分布图上可以明显看出两种送风方式的差别,但是由于通过PMV值只能够了解一个区域中某个点的舒适性情况,很难得到哪种送风方式更优（平均效果）,相反ADPI值描述了整个区域中满足舒适性要求的点的数量,表示了某种送风方式下区域内的平均效果。因此作为送风方式的评价指标,ADPI应用起来更加方便。
3. 结论3.1 对于工作区，隔断物的存在使旋流风口送风或喷口送风方式的ADPI值下降，喷口送风时ADPI下降的更多。
3.2 旋流风口送风时ADPI值高于喷口送风，这说
3.3 明了旋流风口送风的均匀性和优越性。
3.4 与PMV指标相比，ADPI指标用来作为送风方式优劣的评价标准更加的方便。
参考文献
1. 朱喆,低温送风系统的特性研究,同济大学硕士学位论文，1999
2. 赵荣义，范存养，薛殿华等，空气调节[M]，第3版，北京：中国建筑工业出版社，1996.
3. 范存养，编著，大空间建筑空调设计及工程实录,中国建筑工业出版社,2001.9
4. 中等热环境PMV和PPD指数的测定及热舒适条件的规定， GB/T18049-2000
来源: 《建筑中文网》.原文网址：http://www.pipcn.com/research/200601/8389.htm
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