模拟自然风的应用研究

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气流作为改善偏热环境条件下人体热舒适以及节能的重要手段往往被忽视。现行稳态空调方式的控制要求是工作区内不能有可感的气流流动,这严重束缚了室内热环境中气流的应用和普及。模拟自然风是一种人体接受度较高的动态化气流。作为营造健康舒适的室内动态热环境的一种重要调节手段,其所具有的可靠性、便捷性、经济性等优点正得到越来越多学者们的肯定和重视。同时,个性化送风灵活调节的优势也可以得到应用,为使用者提供个性化的调控方式,真正达到令所有人都满意的室内热环境。然而,目前实验室研发的模拟自然风送风装置存在体型大、响应慢等问题,无法直接应用到实际现场环境中,动态化空调也缺乏现场应用的数据支持。为此,本文首先研究开发了一种便于实际应用的个性化模拟自然风送风装置,测试分析了其主要性能参数,并对其产生的模拟自然风气流进行了取样比较。证明其性能完全符合设计要求。其次,通过人工气候室实验,系统比较了稳态机械风和模拟自然风这两种区别显著的气流对人体热反应和接受度等的影响差异,又探究了不同类型的模拟自然风气流对人体热反应结果的差异,以及表征这些不同类型模拟自然风气流差异的特征参数。本文探讨了平均风速、波动频率和湍流强度等因素对气流影响人体热反应的相应关系。结果表明,模拟自然风的人体接受度要比稳态机械风更高,而湍流强度适中的模拟自然风又是不同模拟自然风中人体接受度最高的气流。其三,通过实际现场办公室实验研究,模拟使用者的真实使用情况,深入比较了稳态机械风和模拟自然风的人体热反应和接受度差异,分析探讨了背景温度等因素对气流影响人体热反应的对应关系。确定了一种更加健康、节能、舒适的夏季室内动态化空调方式。最后,本文给出了舒适风的基本参数范围,并选用了一种舒适性较高的模拟自然风作为送风气流,在满足人体热舒适性的前提下,分析采用动态化空调方式的人体健康、办公效率、节能效果和经济价值等。
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