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1數(shù)值模擬方案

1.1模擬對象空氣溫度和平均輻射溫度兩個參數(shù)影響房間的熱舒適性。從人體熱舒適感的角度分析，文獻[5]將室內(nèi)空氣溫度和室內(nèi)圍護結(jié)構(gòu)平均輻射溫度的組合稱為當量溫度，認為當量溫度是衡量人體熱舒適性的一個主要指標，并且給出當量溫度的計算公式。其中，fi為維護結(jié)構(gòu)i內(nèi)表面面積；ti為維護機構(gòu)i壁面溫度，℃；n為房間維護結(jié)構(gòu)表面?zhèn)€數(shù)。對于一般性建筑，舒適熱感覺的當量溫度范圍為16.5～20℃，以18.5℃為最佳[5]。本文模擬一定的室內(nèi)設(shè)計溫度和送風溫差時的室內(nèi)氣流組織的分布狀況，具體工況見表1。其中室內(nèi)設(shè)計溫度18℃時，工況1，2，3的送風溫差和送風速度的乘積為一定值，所以熱負荷相等；室內(nèi)設(shè)計溫度20℃時，工況4，5，6的送風溫差和送風速度的乘積也為一定值，所以熱負荷相也相等[6]。

1.2邊界條件的設(shè)立及計算方法的選取送風口為速度入口；回風口為壓力出口，壓力大小等于環(huán)境大氣壓力；無滑移壁面條件，采用標準壁面函數(shù)。離散方法采用SIMPLE計算，動量，能量，k和ε均采用一階迎風格式，計算精度為各流動項殘差小于10-6。

2模擬結(jié)果及分析

2.1模擬結(jié)果室內(nèi)設(shè)計溫度為18℃和20℃時，從FLUENT模擬結(jié)果得到各工況房間的壁面溫度和室內(nèi)空氣溫度，各工況房間的壁面溫度見表2和表3，室內(nèi)空氣溫度見表4。

2.2結(jié)果分析已知壁面溫度（表2和表3），將其數(shù)據(jù)代入公式（2）計算，得到各工況的平均輻射溫度tp，計算結(jié)果如圖2所示。由圖2可知，當室內(nèi)設(shè)計溫度為18℃時，工況1的平均輻射溫度最高，工況2和工況3的平均輻射溫度和工況1相比依次降低；當室內(nèi)設(shè)計溫度為20℃時，工況4的平均輻射溫度最高，工況5和工況6的平均輻射溫度和工況4相比依次降低。其主要原因是送風溫差不斷的減小，送風溫度不斷的降低，導(dǎo)致平均輻射溫度不斷的降低。已知室內(nèi)空氣溫度（表4）和室內(nèi)平均輻射溫度（圖2），將其數(shù)據(jù)代入公式（1）計算，得到各工況的當量溫度tθ，計算結(jié)果如圖3所示。由圖3可知，當室內(nèi)設(shè)計溫度為18℃時，工況1的當量溫度最高，工況2和工況3的當量溫度和工況1相比依次降低，當室內(nèi)設(shè)計溫度為20℃時，工況4的當量溫度最高，工況5和工況6的當 量溫度和工況4相比依次降低，其主要原因是隨著平均輻射溫度和室內(nèi)空氣溫度的降低，當量溫度作為兩者的組合，也在不斷地減低。綜上所述：當室內(nèi)設(shè)計溫度為18℃，相同負荷的不同工況下，送風溫差越大，送風溫度就越高，平均輻射溫度越高，室內(nèi)空氣溫度越高，當量溫度就越接近最佳熱當量溫度18.5℃，熱舒適性越好；當室內(nèi)設(shè)計溫度為20℃，相同負荷的不同工況下，送風溫差越小，送風溫度就越低，平均輻射溫度越低，室內(nèi)空氣溫度越低，當量溫度就越接近最佳當量溫度18.5℃，熱舒適性越好。

2.3能量分析由表6可知，當室內(nèi)設(shè)計溫度為18℃時，工況1當量溫度為18.4℃，當室內(nèi)設(shè)計溫度為20℃時，工況6當量溫度為18.7℃，兩者與最佳熱當量溫度18.5℃偏差基本上相等，所以工況1和工況6的熱舒適性效果相同[8]。但是由FLUENT模擬計算結(jié)果顯示：工況1消耗的能量是986W，工況6消耗的能量是1088W，工況1比工況6少消耗102W，顯然工況1耗能大大低于工況6耗能。這說明在不同的室內(nèi)設(shè)計溫度下，只要溫差合理，房間內(nèi)部的平均熱輻射溫度和室內(nèi)空氣就能相同或相近，當量溫度就能相同或相近，也即熱舒適性是一樣的，而且可以節(jié)約大量的能量。

3結(jié)論

（1）室內(nèi)設(shè)計溫度為18℃時，工況1的送風溫差8℃，送風速度1.5m/s，經(jīng)計算室內(nèi)當量溫度為18.4℃；工況2的送風溫差6℃，送風速度2m/s，室內(nèi)當量溫度為17.7℃；工況3的送風溫差4℃，送風速度3m/s，室內(nèi)當量溫度為17.1℃；室內(nèi)設(shè)計溫度為20℃時，工況4的送風溫差4.33℃，送風速度3m/s，室內(nèi)當量溫度為19℃；工況5的送風溫差3.25℃，送風速度4m/s，室內(nèi)當量溫度為18.8℃；工況6，送風溫差2.6℃，送風速度5m/s，室內(nèi)當量溫度為18.7℃。說明在一定的室內(nèi)設(shè)計溫度下，送風溫差越大，當量溫度越高。（2）在規(guī)范規(guī)定的送風溫差下，當室內(nèi)設(shè)計溫度為18℃時，采用大溫差送風的當量溫度更接近最佳熱當量溫度18.5℃，熱舒適性更好，而室內(nèi)設(shè)計溫度為20℃時相反，采用送風小溫差送風的當量溫度更接近最佳熱當量溫度18.5℃，熱舒適性更好。（3）在室內(nèi)設(shè)計溫度為18℃時，采用6℃溫差送風，其當量溫度為18.4℃，在室內(nèi)設(shè)計溫度為20℃時，采用2.6℃溫差送風，其當量溫度為18.7℃，兩者熱舒適性相當，所以采用室內(nèi)設(shè)計溫度18℃時，大溫差送風節(jié)能效果明顯。建議冬季室內(nèi)設(shè)計溫度選取18℃，大溫差送風。

作者：李異馬建平魏朝暉單位：西安航空學院中交第一公路勘察設(shè)計研究院有限公司