论文部分内容阅读
摘要：通过老年公寓设计实例，对老年公寓典型房间（卧室）内风机盘管的两种送风方向对应的气流组织形式进行数值预测，分析风机盘管不同送风方向对卧室内温度场和速度场的影响，得出风机盘管送风沿着垂直于窗户的方向且吹向窗户的方向，是对人体舒适的送风方向。新风是老年公寓客厅和卧室内空气质量的重要的方面，并提出了微负压新风系统。
关键词：老年公寓 气流组织 新风系统 數值预测
中图分类号：TU83 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）05（b）-0044-03
中国65岁及以上人口占中国总人口的8.87%[1]，中国已经进入老龄化社会，急需健全社区老年福利服务网络，如托老所、养老院、护理院、照料中心、文化活动中心等。因为老年人的健康状况伴随年龄的增长，处于从活跃到衰减的持续变化过程中，所以这些养老建筑的室内空气质量成为设计和建设方关注的问题。本文结合设计实例，从室内空气质量方面讨论老年公寓在空调设计方面关注的问题。
1 设计实例
1.1 工程概况
本工程是江苏扬州某养生会所工程，位于仪征市新集镇，占地约1.89公顷，建筑面积约4.85万m2。项目包括两个独立公寓提供给完全自理的老人、四栋安养公寓提供给半自理的老人、一栋护理公寓提供给完全失去自理的老人、活动中心及其他配套用房，其中老年公寓总面积约3.0万m2。
一般来说居民每天停留在建筑物内的时间约为22 h[2]，所以公寓的室内空气质量对老年人的休息和放松尤其重要。下面主要针对会所半自理和完全失去自理能力的老年人的公寓内客厅和卧室房间，探讨卧室的气流组织以及卧室和客厅的新风引入问题。
1.1 公寓空调系统的选择及室内参数的设置
仪征市位于东经：119°10′，北纬：32°18′，夏热冬冷属于Ⅲ类建筑气候区，年平均气温为14.8℃。最冷月为1月，月平均气温1.8℃，最热月为7月，月平均气温为27.5 ℃高于25 ℃，夏季需要考虑供冷降温。虽然项目所在地属于不宜设置采暖的地区，但是考虑到老年人随着机体的衰老，身体抵抗力以及免疫力日趋减弱，冬季对室内温度要求较高，所以考虑冬季设置集中供暖。整个公寓内设置风机盘管加新风空调系统，冬季供暖夏季供冷，其的室内主要设计参数详见表1。
1.2 公寓卧室气流组织方式分析及选择
1.2.1 建立气流组织数值模拟模型：
老年公寓的卧室空调要考虑室内的温度场和速度场满足老年人的需求，要防止风直接吹到老人身上，预防气流组织不当带来的感冒、关节疼痛或者引发其他疾病。选取公寓中的一个典型房间（房间尺寸为3.8 m×3.5 m×2.6 m，窗户尺寸为2.4 m×1.5 m，电视柜1.5 m×0.3 m× 0.6 m，床尺寸2.0 m×1.5 m×0.5 m，所列尺寸均为长x宽x高），人体按卧姿体温度36.5 ℃恒温考虑，除有外墙与房间之间以及外窗与房间有热量交换外，其余三面均为内墙，不考虑内墙与房间内空气的热交换，房间总冷负荷为2.3 KW（按照当地空调室外计算干球温度35℃[3]以及其他室内外参数参考[4]计算得到），其中显热负荷2.1 KW，风盘供回水温度7/12 ℃，按照回风干球温度26 ℃计算得到送风温度14 ℃，室内的风机盘管承担室内所有的冷热负荷，风盘选用某品牌的低噪声004号风盘（按中档风量518 m3/h选择），风机盘管出风口尺寸740×136 mm，送风口选用双层百叶风口，风口尺寸为800×120 mm，出风口均避免直吹人体，送风速按照2 m/s设置。风机盘管吊装在与床头相反方向的吊顶内，按照侧送下回的气流模式运行。风机盘管具体摆放位置以及室内家具的设置示意图如图1、2所示。
计算关注人员主要活动的区域，即距地面2 m范围内的温度和速度场，特别关注人员在躺着的姿势下，头部位置的温度场和速度场。数值计算中空气的三维控制微分方程采用连续性方程、动量方程和能量方程[5]，室内时均和瞬时值假设采用零方程湍流模型[6]。
1.2.2 计算结果及分析：
（1）两种送风方式的计算结果如表2、3所示：
注：
①表2、3中“床3/4范围”指从床头算起占床3/4平面范围，高度在床铺高度加上身体厚度以上200 mm内的范围内。
②表2、三中的“2 m范围内温度”指距地面2米的空间范围内温度，此范围内近玻璃窗温度受玻璃导热影响，人体表面高度位置的温度受人体恒温热源影响，温度超出26℃，不在统计的结果内。
（2）两种送风方式比较：
图1中对应的风机盘管送风方式，在2 m人体活动范围内的温度不高于26℃，温度场满足设计要求。整个速度场中送风速度场集中在如图3所示的送风区1、2内，房间的剩余部分绝大部分处在回风区域中，整个床铺所在的平面位置完全处在回风区域中。风盘的送风首先贴附在顶板送至靠近外墙部位开始以0.5m/s的速度下降并逐渐衰减，在图3的送风区2中，风盘送风沿着图中箭头标示的方向，从房间顶部逐渐降低到达地面，送风一部分从沿着窗户所在的外墙，垂直房间顶板指向地面的方向下降，在近地面附近沿着箭头①方向进入送风区1，另一部分下降过程中沿着送风区2中的箭头②方向扩展，计算送风侧视简图见图五。送风在衰减的过程中不断引射周围的空气，从而扩大送风区域的范围。整个送风区1以及送风区2中接近床头部位的区域，送风已经到达近地面高度并且低于床铺的高度。送风速度场没有进入到床铺所在位置到房间顶部的区域，整个床铺完全处在回风区域中。从表2中计算结果可以看出，处于回风区的床3/4范围内以及头部区域的风速处于0.20～0.25 m/s范围内，≯0.25 m/s，满足人体舒适度要求，并且即使老年人倚在床头采取上身直立的坐姿，也不会对老年人造成直吹的感觉，有利于老年人的身体保养及身体护理。
关键词：老年公寓 气流组织 新风系统 數值预测
中图分类号：TU83 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）05（b）-0044-03
中国65岁及以上人口占中国总人口的8.87%[1]，中国已经进入老龄化社会，急需健全社区老年福利服务网络，如托老所、养老院、护理院、照料中心、文化活动中心等。因为老年人的健康状况伴随年龄的增长，处于从活跃到衰减的持续变化过程中，所以这些养老建筑的室内空气质量成为设计和建设方关注的问题。本文结合设计实例，从室内空气质量方面讨论老年公寓在空调设计方面关注的问题。
1 设计实例
1.1 工程概况
本工程是江苏扬州某养生会所工程，位于仪征市新集镇，占地约1.89公顷，建筑面积约4.85万m2。项目包括两个独立公寓提供给完全自理的老人、四栋安养公寓提供给半自理的老人、一栋护理公寓提供给完全失去自理的老人、活动中心及其他配套用房，其中老年公寓总面积约3.0万m2。
一般来说居民每天停留在建筑物内的时间约为22 h[2]，所以公寓的室内空气质量对老年人的休息和放松尤其重要。下面主要针对会所半自理和完全失去自理能力的老年人的公寓内客厅和卧室房间，探讨卧室的气流组织以及卧室和客厅的新风引入问题。
1.1 公寓空调系统的选择及室内参数的设置
仪征市位于东经：119°10′，北纬：32°18′，夏热冬冷属于Ⅲ类建筑气候区，年平均气温为14.8℃。最冷月为1月，月平均气温1.8℃，最热月为7月，月平均气温为27.5 ℃高于25 ℃，夏季需要考虑供冷降温。虽然项目所在地属于不宜设置采暖的地区，但是考虑到老年人随着机体的衰老，身体抵抗力以及免疫力日趋减弱，冬季对室内温度要求较高，所以考虑冬季设置集中供暖。整个公寓内设置风机盘管加新风空调系统，冬季供暖夏季供冷，其的室内主要设计参数详见表1。
1.2 公寓卧室气流组织方式分析及选择
1.2.1 建立气流组织数值模拟模型：
老年公寓的卧室空调要考虑室内的温度场和速度场满足老年人的需求，要防止风直接吹到老人身上，预防气流组织不当带来的感冒、关节疼痛或者引发其他疾病。选取公寓中的一个典型房间（房间尺寸为3.8 m×3.5 m×2.6 m，窗户尺寸为2.4 m×1.5 m，电视柜1.5 m×0.3 m× 0.6 m，床尺寸2.0 m×1.5 m×0.5 m，所列尺寸均为长x宽x高），人体按卧姿体温度36.5 ℃恒温考虑，除有外墙与房间之间以及外窗与房间有热量交换外，其余三面均为内墙，不考虑内墙与房间内空气的热交换，房间总冷负荷为2.3 KW（按照当地空调室外计算干球温度35℃[3]以及其他室内外参数参考[4]计算得到），其中显热负荷2.1 KW，风盘供回水温度7/12 ℃，按照回风干球温度26 ℃计算得到送风温度14 ℃，室内的风机盘管承担室内所有的冷热负荷，风盘选用某品牌的低噪声004号风盘（按中档风量518 m3/h选择），风机盘管出风口尺寸740×136 mm，送风口选用双层百叶风口，风口尺寸为800×120 mm，出风口均避免直吹人体，送风速按照2 m/s设置。风机盘管吊装在与床头相反方向的吊顶内，按照侧送下回的气流模式运行。风机盘管具体摆放位置以及室内家具的设置示意图如图1、2所示。
计算关注人员主要活动的区域，即距地面2 m范围内的温度和速度场，特别关注人员在躺着的姿势下，头部位置的温度场和速度场。数值计算中空气的三维控制微分方程采用连续性方程、动量方程和能量方程[5]，室内时均和瞬时值假设采用零方程湍流模型[6]。
1.2.2 计算结果及分析：
（1）两种送风方式的计算结果如表2、3所示：
注：
①表2、3中“床3/4范围”指从床头算起占床3/4平面范围，高度在床铺高度加上身体厚度以上200 mm内的范围内。
②表2、三中的“2 m范围内温度”指距地面2米的空间范围内温度，此范围内近玻璃窗温度受玻璃导热影响，人体表面高度位置的温度受人体恒温热源影响，温度超出26℃，不在统计的结果内。
（2）两种送风方式比较：
图1中对应的风机盘管送风方式，在2 m人体活动范围内的温度不高于26℃，温度场满足设计要求。整个速度场中送风速度场集中在如图3所示的送风区1、2内，房间的剩余部分绝大部分处在回风区域中，整个床铺所在的平面位置完全处在回风区域中。风盘的送风首先贴附在顶板送至靠近外墙部位开始以0.5m/s的速度下降并逐渐衰减，在图3的送风区2中，风盘送风沿着图中箭头标示的方向，从房间顶部逐渐降低到达地面，送风一部分从沿着窗户所在的外墙，垂直房间顶板指向地面的方向下降，在近地面附近沿着箭头①方向进入送风区1，另一部分下降过程中沿着送风区2中的箭头②方向扩展，计算送风侧视简图见图五。送风在衰减的过程中不断引射周围的空气，从而扩大送风区域的范围。整个送风区1以及送风区2中接近床头部位的区域，送风已经到达近地面高度并且低于床铺的高度。送风速度场没有进入到床铺所在位置到房间顶部的区域，整个床铺完全处在回风区域中。从表2中计算结果可以看出，处于回风区的床3/4范围内以及头部区域的风速处于0.20～0.25 m/s范围内，≯0.25 m/s，满足人体舒适度要求，并且即使老年人倚在床头采取上身直立的坐姿，也不会对老年人造成直吹的感觉，有利于老年人的身体保养及身体护理。