家用新风系统室内热环境的研究综述

殷梅梅，邹惠芬

(沈阳建筑大学，辽宁 沈阳 110168)

引言

近十年来我国社会经济水平飞速发展，城乡居民的消费结构从“衣、食”逐步向“住、行”方向升级，生活从生存型向舒适型转变，对建筑面积、建筑室内环境舒适度等居住条件的要求逐渐提高。室内空气环境的改善已成为整个暖通空调行业的重要课题。夏季集中空调系统和半集中空调系统的新风引入已有很成熟的研究成果，但家用新风引入的研究(夏季)还没有可适用的技术，再加之全球能源紧张，特别是我国能源紧张已是不争的事实，而暖通空调行业又是能耗大户，其运行管理应尽量节能，这就是夏季室内热环境与能耗研究的主要任务[1]。

1 热环境评价在室内热环境研究中的应用现状

热舒适理论的研究，最终是为了指导实践，为建筑领域设计、施工、运行的相关工程师提供理论依据及方法、标准。根据热舒适研究理论，已提出了众多的热环境评价方法，形成了一系列的标准及规范体系。建筑室内热环境的优劣需要相应的评价方法来确定，其评价方法包括主观评价方法和客观评价方法，针对人体对室内热环境的不同要求，分为室内环境健康性(极端冷热环境评价)评价和室内环境舒适性评价[2]。

图1 热环境评价方法、标准与热舒适研究理论构架图

2 CFD技术在室内热环境研究中的应用现状

近年来CFD技术已成为对室内热环境参数如空气温度、湿度、空气速度、污染物浓度进行数值模拟的重要工具。在这方面，主要集中在对紊流模型的研究上。模型的建立主要有两个方向，一个是微观，一个是宏观。从微观方向着手主要是以N-S方程为基础，采用标k-ε模型对室内空气的温度、流速分布等进行模拟。从宏观方向着手的研究主要是依据Zonal模型[3]，将空间划分为有限的规则区域，对每个区域分别建立质量、动量及能量平衡方程，然后对描述整个空间的方程组进行求解。

笔者认为可以借鉴Chen和Xu所提出的双层湍流模型的思路，根据空间雷诺数的分布情况，采用Sim-Zonal模型的方法将空间进行大区域划分，在局部流场复杂的区域内使用标准k-ε模型进行求解，其他流场稳定区域可按稳态处理，整体采用Sim-Zonal模型的计算方法，就可以快速得到精确的结果。

3 其他研究成果

周艳蕊等[4]进行的空调房间无新风状态下空调送风参数对室内热环境影响的研究中，得出结论：送风角度对室内热环境有较大影响，而风速的影响则要小一些；送风角度大时，室内温度场分布均匀，而送风角度小时，室内房间的通风能量利用率高，速度分布均匀。

端木琳等进行的空调送风角度对室内热环境影响的模拟研究中，通过与实验数据相比，指出大角度送风的室内热环境没有小角度送风时的效果好。胡平放等[11]气流组织对室内环境的影响所做的模拟中指出，置换通风气流组织的室内热环境及能耗是最佳的。

另外Chen等通过对比不同送风口形式送风时室内热环境的异同，同样有力地证明了室内气流组织形式(不论是空调的送风角度、送风风速、回风方式、新风量，还是送风口形状等因素)对室内的热环境及能耗有着重要影响。

4 展望

除了上述类型的研究外，笔者认为最近的研究热点是建立关于室内热环境与能耗的关系，采用CFD方法对其进行求解，对不同的边界条件(送风量、送风位置、送风温度等)下的室内热环境及能耗水平进行预测。

针对家用新风节能措施的研究，值得注意的是新风热回收装置的效率以及新风系统的能效如何引入到新风系统负荷计算中。在不同气候区，不同类型、不同效率的热回收装置的节能量如何量化计入负荷计算中。严寒及寒冷地区，热回收系统预热量的计算以及预热方案的确定问题。对于减小新风系统热负荷，提高低品位能利用率，减低建筑能耗至关重要。因此预热的优化计算是居住建筑新风系统负荷计算的重要问题。

参考文献：

[1] 喻伟.住宅建筑保障室内(热)环境质量的低能耗策略研究[D].重庆大学,2011.

[2] 李百战.室内热环境与人体热舒适[M].重庆大学出版社,2012.

[3] Peng X,van Paassen A H C.A state space model for predicting and controlling thetemperature responses of indoor air zones.Energy and Buildings,1998,28(2):197-203.

[4] 周艳蕊,俞炳丰,赵蕊.空调器送风参数对房间速度场和温度影响的计算模拟和试验研究[J].制冷与空调,2004(03):36-41.