某剧场座椅下送风空调方式的温热环境

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1、某剧场座椅下送风空调方式的温热环境/气流分布研究--（1）实验室模拟分析白玮潘毅群村田敏夫*谭洪卫同济大学楼宇设备工程与管理系*日本富列克特株式会社 摘要：　　本文从某剧场座椅下送风空调系统在某实验室中的模型出发，比较和分析了实验结果，包括测定得到的温热环境和气流分布数据，以及被验者主观评价结果。关键词：座椅下送风，温热环境，气流分布，主观问卷一、座椅下送风实验概况　　在某实验室进行的座椅下送风的温热环境和气流分布的实验，是模拟某剧场阶梯坐席空间内的温热环境以及气流分布。该剧场观众席高度约5m，长约20m，共16段阶梯

2、。在实验室进行模拟时考虑温热环境和气流分布最不利的空间为座椅的最后几排，因此选取了观众席边上的最后4排作为研究对象。该实验的目的是确认该系统最适合的设计条件，以及空间内上下温度分布（包括温度梯度）、气流和温热感的主观评价。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图1座椅下送风实验室模拟全景　　实验是在2001年的5月到8月间进行的，为了更好的模拟不同季节实验室内的温热环境和气流分布，在该实验室的四周设置了温度缓冲室，同时利用风机盘管控制缓冲室内的温度分别模拟夏季、冬季和春秋季的大气环境温度。　　图1示了该

3、实验室的模型。该实验室为7.2×5.38×2.51m，空调设备方面采用的冷源为风冷热泵和一个蓄冷水箱，一个调节送风温度的冷水箱。　　热源采用燃油热水机和一个热水蓄水箱。实验室内部送风来自是由新回风混合的空调箱，温度缓冲室和控制室（紧邻实验室）采用风机盘管控制室内温度。整个系统的自动控制为Lon-Works分散控制和中央监控，监测送、回、排、新风的温度、湿度和风量，以及室内各个测点的温度、湿度。在控制上送风、回风、排风和新风均采用变频调节风量，利用水系统的三通阀、二通阀以及冷水箱来控制送风温度和湿度。　　送风位置是在每个

4、座位下部的阶梯侧。阶梯坐席模型内为送风静压箱，座椅下设送风口，送风方向为水方向上45°（图2）。实验室测试模型中送风口的布置按照送风口与座椅的相对位置不同分为正下型配置和交叉型配置（图3）。　　　　　　　　　实验室测试条件分为夏季、冬季和过渡季工况。实验条件表1测定条件室温送风温度风量室内负荷主观问卷试验温度设定配置位置℃℃m3/h冷负荷热负荷　夏季正下型26.020.51000照明40W×18灯人体60W×20人电热毯×2无实施交叉型26.020.51000实施冬季正下型22.028.5450照明40W×1个人体60

5、W×1人FCU模拟外围护结构负荷实施交叉型22.028.5400实施过渡季正下型22.022.01000无无未实施交叉型22.022.01000未实施二、实验测试数据分析　　1．速度场　　下面是三个工况中，两种不同的风口配置下的风速测试情况。测试使用的仪器是无指向性的热球风速仪。考察不同工况下的风速测定结果，可以发现在夏季和过渡季工况下，交叉型配置和正下型配种中风速的测定结果都呈现出良好的由低向高的衰减趋势。出风速度均小于0.25m/s，而在1.1m高度出的风速也小于0.08m/s。但在冬季工况下，两种配置中的风速都有

6、较大的波动，而且由低向高的衰减趋势也不明显。笔者认为这主要原因是因为冬季暖气流的流动更容易收到室内热源的影响，因为测点布置在发热人体模型周围。在人体的腹部以下，气流尚能呈现出一定的衰退减趋势，但随着气流逐渐接近人体的发热中心（躯干部分内的电阻丝），气流大小就逐渐收到影响，呈现出不稳定的态势。在人体头部以上的空间内的气流也同样如此。这和文献1中的热源上部的气流速度会较大的实验研究结果是一致的。　　在夏季和过渡季的工况中，两种配置中风速基本上在0.1m/s以下，属于在微风速区。另外还测试了人体模型前方断面B-B上的速度分布

7、情况，发现这个断面上的速度场非常平稳均匀，且也是微风速的流动状态。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图4实验室测点的布置　　2．温度场　　实验着重测试了座椅下送风的温度梯度。置换通风中工作区内的温度梯度是影响人体舒适的重要因素，主要是0.1m到1.1m之间的温度差。离地面0.1m的高度是人体脚踝的位置，脚踝是人体暴露与空气中的敏感部位。而1.1m高度是室内人员处于坐姿时头部的大致位置，也是属于比较敏感的部位。测试使用的仪器是热电偶。比较三种工况两种配置下的温度测定的结果，不难得到这样的结论。　　

8、（i）冬季工况下，正下型配种和交叉型配置中的温度梯度(0.1-1.1)均小于3℃；　　（ii）在过渡季工况下，两种配置中的温度梯度也同样小于3℃；　　（iii）夏季工况下，正下型和交叉型两种配置中的温度梯度都大于3℃，后排测点由于实验室层高限制，出现了5℃，超过了国际标准中关于置换通风的温度梯度的最大舒适性标准。笔者认为造成这样一