不同送风方式对室内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平的提高，人们对空气品质（Character)的要求越来越高。然而人类(huó dòng)尤其工业生产(Produce)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，造成环境质量大幅度下降(descend)，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（temperature)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]。研究显示，当室内相对湿度参数(parameter)偏低，人们的舒适感将变差，并易引起多种疾病，如皮肤干燥、口唇开裂、感冒等等[6]，还可能会导致静电（是一种处于静止状态的电荷）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。南通环境检测中心是通过对人类和环境有影响的各种物质的含量、排放量的检测，跟踪环境质量的变化，确定环境质量水平，为环境管理、污染治理等工作提供基础和保证。简单地说，了解环境水平，进行环境监测，是开展一切环境工作的前提。南通空气检测是指对空气的组成成分的检测。狭义的空气检测，主要是从应用的角度，重点研究的是室内空气检测。它是指室内指装饰材料、家具等含有的对人体有害的物质，释放到家居、办公环境中造成的装修污染，来检测空气质量。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(influence)给予分析。湖南大学土木工程(Engineering)学院龚光彩[9]老师等人运用CFD方法研究证明(zhèng míng)，在大空间座椅送风系统中，空间的相对湿度分布与温度（temperature)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（shǐ）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，包括模拟人、模拟电脑、灯、墙壁。房间内有4个人，考虑（consider)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（control)室内设计温度（temperature)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种不同送风方式方法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(Analyse)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，不同送风方式方法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比较高，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。南通环境检测中心是通过对人类和环境有影响的各种物质的含量、排放量的检测，跟踪环境质量的变化，确定环境质量水平，为环境管理、污染治理等工作提供基础和保证。简单地说，了解环境水平，进行环境监测，是开展一切环境工作的前提。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(cause)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（解释:向自然界提供能量转化的物质)的合理化利用。
4结语
当前，人们对自己的生活环境提出了更高的质量要求，舒适性空调比较高的湿度控制要求便被提上日程。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方法下的湿度分布，并重点模拟分析(Analyse)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（research)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(huó dòng)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。
（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。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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