冷卻頂板加置換通風系統中頂板進水溫度的影響實驗研究

冷卻頂板加置換通風系統中頂板進水溫度的影響實驗研究

簡介： 本文通過實驗研究了冷卻頂板加置換通風系統中頂板進水溫度的影響。頂板進水溫度降低將使室內空氣溫度、壁面溫度都降低。頂板進水溫度降低增大了冷卻頂板的制冷量，但削弱了置換通風的制冷量。本文的研究使得對冷卻頂板加置換通風系統的運行有了部分定量的了解。
關鍵字：送風溫差 溫度梯度 出風溫度

1 引言

　　置換通風以較低的速度把新鮮清潔的冷空氣從房間下部送入，氣流以類似層流的活塞流的狀態緩慢向上移動，到達一定高度后，由于受熱源和頂板的影響，發生紊流現象，產生紊流區，然后從上部開口排出。置換通風的氣流有熱力分層現象，在下部為單向流動區，空氣有明顯的溫度梯度和濃度梯度；在上部為混合區，溫度場和濃度場比較均勻，接近排風的溫度和濃度。新鮮清潔的冷空氣先經過人的呼吸區，然后排出，通風有效性好。但由于房間下部存在明顯的溫度梯度，容易使人產生腳涼頭暖的不適感，所以送風溫差不能太大；另外，由于送風速度太大容易使人產生吹風感，所以送風速度也不宜太大。送風溫差和速度的這兩個限制使得置換通風提供的制冷量就較小，一般難以完全滿足房間制冷量的需求。目前解決這一問題的最佳方案被認為是和冷卻頂板結合，冷卻頂板可以負擔顯熱冷負荷，使置換通風送風量減小，另外由于冷卻頂板的輻射作用，可以削減置換通風帶來的較大垂直溫度梯度，提高人體舒適度[1, 2]。

　　目前國內對這種結合的空調系統雖有討論，但主要在于對國外技術的介紹或評述[1-4]，實驗研究很少。本文所涉及的實驗對冷卻頂板加置換通風系統進行了較全面的測試，限于篇幅，在此處只介紹冷卻頂板加置換通風系統中頂板進水溫度的影響實驗部分。

2 實驗條件

2.1 實驗房間

　　實驗房間平時的用途是一個綜合布線實訓室，尺寸（長×寬×高）為7.07m ×5.73m×2.63m，其中高度為地板上表面至頂板下表面的距離。冷卻頂板是通過傳熱片把水管和金屬頂板聯結成的冷吊頂單元板形式（見圖1），每個單元板的尺寸（長×寬）為1.175m ×0.575m，冷吊頂單元板之間串聯或并聯連接。吊頂的平面圖見圖2，共布置41塊冷吊頂單元板，有4塊和冷吊頂單元板面積相同的位置布置照明燈具，冷卻頂板布置總面積為27.7m2,占吊頂建筑面積的68%。實驗房間的平面圖見圖3，圖3中標號1、2、3、4、5、6、7和8是桌子，9、10、11是柜子，部分桌子的前面有凳子，共計15個凳子，每個凳子上坐一人。桌子7上放置采集數據用的計算機和采集板。室內的熱源是人員、計算機和采集板、照明燈具。實驗房間的南墻朝向和大氣相通的外界，距地面0.6m 以上全部是玻璃窗，玻璃窗為雙層，內有拖地窗簾，外有大面積遮陽棚，太陽光不能直射到南墻。東墻和西墻連接的都是有空調的房間，北墻連接的是走廊。置換送風口為條形風口，設置在北墻下部，為側送方式。排風口設置在北墻上部。

2.2 測點布置

　　室內設6組測點測量空氣溫度梯度，6組測點分別編號為A、B、C、D、E、F，具體位置見圖2和圖3所示。每組測點有10個，高度分別為0.0，0.15，0.5，0.9，1.1，1.5，1.8，2.1，2.5，2.61m。

　　室內的墻面也設了部分測點，由于條件所限，東墻布置有5個測點，高度分別為0.5，1.1，1.8，2.1，2.5m；北墻設4個測點，高度分別為0.5，1.1，1.8，2.5m；西墻和南墻各設3個測點，高度分別為0.5，1.8，2.5m；因為南墻有拖地窗簾，所以南墻的測點實際是緊貼在窗簾的內表面上。冷卻頂板上部墻面也設有一溫度測點。進風口、排風口、冷卻頂板進水口和出水口都各布置一溫度測點。以上所提及的溫度測點均為銅——康銅熱電偶，連接在溫度采集板上，溫度采集板又和計算機相連，每分鐘采集一組數據，寫入指定數據文件。

　　另外還用溫度自記儀記錄室外大氣、鄰室、走廊的溫度。置換送風風量通過測試送風口斷面上多處風速求得，通過冷卻頂板的水量通過把水引出用稱重法求得。

3 冷卻頂板溫度影響實驗

　　實驗1：置換通風進風量605m3/h，進風溫度22.2℃；冷卻頂板進水溫度21℃，水量0.288kg/s。

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