透過(guò)玻璃窗的太陽(yáng)輻射對(duì)置換通風(fēng)系統(tǒng)的影響的實(shí)驗(yàn)研究

1、透過(guò)玻璃窗的太陽(yáng)輻射對(duì)置換通風(fēng)系統(tǒng)的影響的實(shí)驗(yàn)研究    表1 水平熱表面的實(shí)驗(yàn)條件 實(shí)驗(yàn)1情況1情況2情況3冷風(fēng)送入速度(m/s)0.030.030.03冷風(fēng)送入量(m/s)195195195冷風(fēng)溫度()21.420.321.2熱氣流送入速度(m/s)0.390.390.39熱氣流送入量(m3/h)464646熱氣流溫度()454545環(huán)境空氣溫度()20.520.121.0電熱膜表面溫度()34/29.4距地面1.5m處壁溫()24.521.123.3測(cè)試室排風(fēng)溫度()31.424.628.4電熱膜熱流量(W)7800400從圖1我們看到，在3 種情

2、況下，置換通風(fēng)系統(tǒng)的熱力分層現(xiàn)象或多或少總是存在的；將3種實(shí)驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，水平熱表面熱流量的大小 測(cè)試室下部及上部區(qū)域溫度的高低，也影響了溫躍層的高度。熱地板的存在，增加了室內(nèi)的余熱量，便利整個(gè)室內(nèi)的平均溫度變高，垂直溫度梯度曲線右移。為了更進(jìn)一步地明確熱地板對(duì)溫躍層的影響，我們將溫度無(wú)量綱話，引入的無(wú)量綱溫度被定義為： 圖1 垂直方向溫度曲線 圖2垂直方向無(wú)量綱溫度曲線 圖2為無(wú)量綱垂直方向溫度曲線，隨著電熱量的增加，溫躍層的高度有明顯降低，所以，熱地板對(duì)于置換通風(fēng)系統(tǒng)來(lái)講，是一個(gè)不利因素。對(duì)于現(xiàn)有大型體育和文藝表演性場(chǎng)館，有數(shù)據(jù)表明，約有三分之一的照明燈的能量被地板吸收，

3、相當(dāng)?shù)匕灞患訜幔绻遣捎昧酥脫Q通風(fēng)系統(tǒng)的話(事實(shí)上，型體育和文藝表演性場(chǎng)館的首選就是置換通風(fēng)系統(tǒng))，對(duì)置換通風(fēng)的效果會(huì)有負(fù)面影響，但即使這樣，熱力分層現(xiàn)象仍然存在，垂直方向溫度曲線表明，下部人活動(dòng)區(qū)的溫度仍然比上部區(qū)域低，置換通風(fēng)系統(tǒng)仍然比混合式通風(fēng)系統(tǒng)顯得合理和經(jīng)濟(jì)。為了減小熱地板帶來(lái)的影響，應(yīng)想方設(shè)法選用對(duì)長(zhǎng)波輻射吸收較低的地板材料，使置換通風(fēng)系統(tǒng)發(fā)揮了出它最大的優(yōu)越性。3.2 實(shí)驗(yàn)2：傾斜局部熱表面我們將一個(gè)板式電散熱器放置在測(cè)試室中央，并與地面成10度角，該散熱器的尺寸為110cm×23cm，功率為1000W，冷風(fēng)送入量仍然是195m3/h，熱源被關(guān)閉，測(cè)試在改變電散熱器的

4、熱流量的情況下室內(nèi)的溫度，具體的實(shí)驗(yàn)條件列在2表中。表2傾斜熱表面的實(shí)驗(yàn)條件 實(shí)驗(yàn)1情況1情況2冷風(fēng)送入速度(m/s)0.030.03冷風(fēng)送入量(m/s)195195冷風(fēng)溫度()20.420.8環(huán)境空氣溫度()19.319.2距地面1.5m處壁溫()22.921.7測(cè)試室排風(fēng)溫度()29.423.6電熱膜熱流量(W)880220圖3 垂直方向溫度曲線 圖4 垂直方向無(wú)量綱溫度曲線 圖3表示的是測(cè)試室內(nèi)垂直方向溫度曲線，我們?nèi)匀荒軌蚩吹綗崃Ψ謱蝇F(xiàn)象，而且傾斜表面的熱流量越大，上部區(qū)域的溫度越高，垂直方向的溫度梯度越大，溫躍層越明顯。事實(shí)上，這個(gè)局部熱表面也就是置換通風(fēng)系統(tǒng)中的一個(gè)室內(nèi)局部熱源，正

5、是它形成的羽卷流，攜周圍的空氣，將熱量直接帶到上部區(qū)域，而使得下部基本不受影響，體現(xiàn)出置換通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)越性。圖4是該情況下的無(wú)量綱垂直方向溫度曲線，這次我們看到，傾斜表面的熱流量的大小不對(duì)溫躍層的高度產(chǎn)生明顯影響。這一結(jié)果與我們的第一階段采用送入熱氣流來(lái)模擬上升氣流的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符1，即在冷風(fēng)供入量不變的條件下，熱氣流的溫度不影響溫躍層的高度，與經(jīng)典的羽卷流的理論有相悖之處5，6，但經(jīng)典的羽卷流理論是在均勻的溫度場(chǎng)情況下，而且也沒(méi)有考慮由底部不斷送入的冷空氣，這說(shuō)明，在置換通風(fēng)系統(tǒng)中不能簡(jiǎn)單套用經(jīng)典羽卷流的研究成果，對(duì)于置換通風(fēng)系統(tǒng)中熱源上方的上升氣流的模型，還有待于進(jìn)一步的分析和研究。3.3

6、實(shí)驗(yàn)3：垂直局部熱表面在此部分實(shí)驗(yàn)中，我們將4塊大小為304mm×497mm的電熱膜垂直放置，并圍成一個(gè)長(zhǎng)方體，安置在測(cè)試室的中央，這樣就形成了4個(gè)不同朝向的垂直熱表面。每塊電熱膜的最大功率可達(dá)1000W，即熱流強(qiáng)度為6Kw/，具體的實(shí)驗(yàn)條件列在表3中。表3 水平熱表面的實(shí)驗(yàn)條件 實(shí)驗(yàn)1情況1情況2情況3冷風(fēng)送入速度(m/s)0.030.030.03冷風(fēng)送入量(m/s)198199199冷風(fēng)溫度()20.020.720.9環(huán)境空氣溫度()19.720.619.5電熱膜熱流量(W)74.195.8110.8距地面1.5m處壁溫()21.322.622.5測(cè)試室排風(fēng)溫度()25.428.429.9電熱膜熱流量(W)4807801000圖5和圖6分別是測(cè)試室內(nèi)平均垂直溫度曲線和無(wú)量綱垂直溫度曲線，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，電熱膜的功率越大，測(cè)試室上部區(qū)域的越高，但下部區(qū)域的溫度無(wú)明顯不同，而且，圖5中3種實(shí)驗(yàn)情況下的無(wú)量綱溫度曲線幾乎重合，說(shuō)明垂直熱表面的熱流量的大小不影響溫躍層的高度，這里我們得到了與實(shí)驗(yàn)二相同的結(jié)論。 圖5 垂直方向溫度曲線圖6 垂直方向無(wú)量綱溫度