一種地板靜壓箱旋流送風(fēng)口送風(fēng)量特性實驗研究
相關(guān)鏈接： 中國安全網(wǎng) 中國質(zhì)量網(wǎng) 中國論文網(wǎng) 中國資訊網(wǎng)
馬江輝 趙樹興 鄧程
天津城建大學(xué)能源與安全工程學(xué)院
摘要：本文結(jié)合天津市圖書館新館地板送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)，對其所采用的地板靜壓箱旋流送風(fēng)口送風(fēng)量特性進(jìn)行了實驗研究。通過搭建實驗臺和進(jìn)行實驗測試，獲得了該類型送風(fēng)口在不同送風(fēng)量下風(fēng)口內(nèi)空氣靜壓數(shù)據(jù)，整理并給出了地板靜壓箱旋流送風(fēng)口送風(fēng)量與風(fēng)口內(nèi)空氣靜壓的關(guān)系，進(jìn)而提出了一種用于該旋流送風(fēng)口的現(xiàn)場風(fēng)量測量的簡易方法。
關(guān)鍵詞：地板送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)靜壓箱旋流風(fēng)口送風(fēng)量現(xiàn)場測量
近年來，地板送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)，因其具有節(jié)能、靈活以及有利于改善工作區(qū)的空氣品質(zhì)等優(yōu)點，被越來越多地應(yīng)用于現(xiàn)代辦公建筑中，在國內(nèi)公共建筑中也逐步得到應(yīng)用。在實際工程中，為了檢測及評價地板送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)均勻性和進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試及運行調(diào)節(jié)，都需要測量送風(fēng)口的送風(fēng)量。通常需采用風(fēng)量罩等儀器進(jìn)行現(xiàn)場測量，但由于地板靜壓箱送風(fēng)口風(fēng)量較小，測量結(jié)果誤差較大，而且風(fēng)量罩因其體積較大，現(xiàn)場測試攜帶不便且對測量空間有一定要求，因此給現(xiàn)場測量帶來不便。而目前常用的手持式風(fēng)速計是一種數(shù)字風(fēng)壓儀，配上皮托管可以方便地測量送風(fēng)口內(nèi)空氣靜壓，如果能通過實驗獲得地板靜壓箱送風(fēng)口送風(fēng)量與風(fēng)口內(nèi)空氣靜壓之間的關(guān)系，那么就可以使現(xiàn)場測試變得簡便易行。本研究旨在通過實驗研究獲得這種關(guān)系，并基于這種關(guān)系給出旋流送風(fēng)口風(fēng)量的現(xiàn)場測試方法，對其他類型的地板靜壓箱送風(fēng)口的現(xiàn)場風(fēng)量測試方法具有借鑒意義。
1 實驗臺搭建
為了獲得地板靜壓箱旋流送風(fēng)口送風(fēng)量特性規(guī)律，本研究結(jié)合天津市圖書館新館地板送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)工程實際情況，并利用實驗室現(xiàn)有設(shè)備，搭建了地板靜壓箱送風(fēng)系統(tǒng)實驗臺。本實驗臺主要由變風(fēng)量送風(fēng)系統(tǒng)、靜壓箱及旋流風(fēng)口組成，如圖1所示。其中，變風(fēng)量送風(fēng)系統(tǒng)采用JLQJ型可移動式氣體流量校驗裝置作為空氣源。
1.1 JLQJ可移動式氣體流量校驗裝置
JLQJ可移動式氣體流量校驗裝置通常是用來校驗煤氣表等氣體流量儀表的裝置。它采用雙變頻風(fēng)機、雙控電磁閥以及先進(jìn)的計算機控制系統(tǒng)，利用多組單片機與計算機的結(jié)合，可以用計算機來控制風(fēng)機的轉(zhuǎn)速，從而可以使本裝置輸出穩(wěn)定的風(fēng)量，風(fēng)量輸出范圍為2～320 m3／h。同時使用3個壓力變送器和2個溫度變送器，可實現(xiàn)全自動溫壓補償，并可以選擇工況補償和標(biāo)況補償方式，以滿足不同表型的測量要求。因為該裝置能夠通過計算機在風(fēng)量輸出范圍內(nèi)任意設(shè)定并實時監(jiān)測輸出的風(fēng)量值，而且輸出的風(fēng)量穩(wěn)定，所以，本實驗研究選用JLQJ可移動式氣體流量校驗裝置作為地板靜壓箱送風(fēng)系統(tǒng)實驗臺的空氣源。
1.2靜壓箱
地板送風(fēng)系統(tǒng)靜壓箱典型高度為0.3～0.45 m結(jié)合天津市圖書館新館地板送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)實際，本實驗選用的靜壓箱高度為0.3 m，靜壓箱尺寸為3 m x2 mx0.3 m。靜壓箱平面圖如圖2所示。
1.3實驗風(fēng)口
地板送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)末端風(fēng)口可分為主動式和被動式兩大類。主動式指在末端中帶有風(fēng)機作為局部區(qū)域空氣流動的動力源，適用于有壓或零壓的靜壓箱；被動式指末端本身沒有動力，送風(fēng)依靠靜壓箱中的壓力，適用于有壓的靜壓箱。本實驗中選擇天津市圖書館新館實際使用的被動式旋流風(fēng)口作為實驗風(fēng)口進(jìn)行實驗研究。該旋流風(fēng)口平面示意圖如圖3所示，該旋流風(fēng)口剖面圖如圖4所示。
2 實驗數(shù)據(jù)采集
2,1系統(tǒng)送風(fēng)量的測量
由于JLQJ可移動式氣體流量校驗裝置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、連接接頭少且靜壓箱密封良好，空氣泄漏量極少，故可以忽略空氣泄露對本實驗系統(tǒng)的影響，所以將JLQJ可移動式氣體流量校驗裝置測量的流量值作為本實驗系統(tǒng)的送風(fēng)量。根據(jù)實驗風(fēng)口可能的風(fēng)量變化范圍，本研究實驗共設(shè)26個風(fēng)量檔，即從70 m3／h到320 m3/h，每改變10 m3/h為一個風(fēng)量檔。實驗中，通過計算機來設(shè)定送風(fēng)量，待監(jiān)測風(fēng)量值穩(wěn)定后，在測試風(fēng)口內(nèi)空氣靜壓的同時，記錄實時監(jiān)測的風(fēng)量值，每個風(fēng)量檔記錄10個風(fēng)量值，并取其算術(shù)平均值作為該檔風(fēng)量的實測風(fēng)量值。
2.2旋流風(fēng)口內(nèi)靜壓的測量
1)旋流風(fēng)口內(nèi)靜壓測點的確定
根據(jù)旋流風(fēng)口表面的特點，在其一條直徑上取10個點作為畢托管測頭垂直插入點，測點平面位置如圖5所示。
2)旋流風(fēng)口內(nèi)靜壓的測量
本實驗旋流風(fēng)口測點靜壓的測量儀器，選用的是TSI系列產(chǎn)品中的VELOCICALC 9565多功能風(fēng)速計和標(biāo)準(zhǔn)畢托管(測頭長度為75 mm)。其測量靜壓的范圍是-3735 Pa~+3735 Pa，精度為讀數(shù)的+1%，分辨率為0.1 Pa。
在JLQJ可移動式氣體流量校驗裝置輸出風(fēng)量穩(wěn)定后，在測量系統(tǒng)送風(fēng)量的同時，依次測量每個測點的靜壓并記錄，最后將1 0個測點的靜壓值取算術(shù)平均值，作為在該送風(fēng)量下對應(yīng)的風(fēng)口內(nèi)靜壓值。
本實驗研究主要針對畢托管插入深度H=75 mm（畢托管完全插入）和H=53 mm(部分插入)兩種情況在26個風(fēng)量檔下進(jìn)行了實驗測試數(shù)據(jù)的采集。測量時畢托管側(cè)頭垂直插入。
3 實驗數(shù)據(jù)分析
3.1風(fēng)口內(nèi)靜壓與風(fēng)口風(fēng)量的關(guān)系
通過對實驗數(shù)據(jù)的分析，得出畢托管完全插入（插入深度H=75 mm）時旋流風(fēng)口內(nèi)靜壓與風(fēng)口風(fēng)量對應(yīng)關(guān)系曲線，如圖6所示。對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，得出畢托管完全插入時旋流風(fēng)口內(nèi)靜壓P與風(fēng)口風(fēng)量Q對應(yīng)數(shù)學(xué)關(guān)系式如下：
3.2畢托管垂直插入深度的影響分析
本研究還針對畢托管垂直插入深度對風(fēng)口內(nèi)靜壓檢測值的影響進(jìn)行了實驗分析。兩種不同畢托管垂直插入深度下風(fēng)口內(nèi)靜壓隨風(fēng)口風(fēng)量的變化曲線，如圖7所示。從圖中可以看出，①在相同送風(fēng)量下，且風(fēng)量Q≤210 m3／h時，不同畢托管垂直插入深度測得的風(fēng)口內(nèi)靜壓偏差較�。�②在相同送風(fēng)量下，且風(fēng)量Q≥210 m3／h時H=7.5 cm時測得的靜壓略大于H=5.3 cm時測得的靜壓，且比托管部分插入測得的靜壓值波動較大。③對同一旋流風(fēng)口，不同畢托管垂直插入深度下風(fēng)口內(nèi)靜壓與風(fēng)口風(fēng)量的對應(yīng)關(guān)系是不同的。
4 地板靜壓箱旋流送風(fēng)口風(fēng)量現(xiàn)場測量方法
上述實驗研究表明，對某一旋流風(fēng)口，其風(fēng)口內(nèi)某 一深度處的靜壓與風(fēng)口送風(fēng)量存在確定的對應(yīng)關(guān)系。只要通過實驗獲得這種對應(yīng)關(guān)系，在實際工程中就可以利用這一對應(yīng)關(guān)系，通過測量風(fēng)口內(nèi)靜壓，進(jìn)而計算獲得送風(fēng)口風(fēng)量�；诖�，提出了一種用于地板靜壓箱旋流送風(fēng)口風(fēng)量現(xiàn)場測量的簡易方法。具體如下：
1)現(xiàn)場測量儀器準(zhǔn)備：靜壓測量儀表和標(biāo)準(zhǔn)畢托管；
2)風(fēng)口內(nèi)靜壓測量：在送風(fēng)量穩(wěn)定時，按照選定的測點位置，依次將畢托管測頭垂直完全插入，進(jìn)行現(xiàn)場風(fēng)口內(nèi)靜壓的測量并做好記錄；求風(fēng)口內(nèi)各測點靜壓算術(shù)平均值并作為風(fēng)口內(nèi)靜壓測量值；
3)風(fēng)口送風(fēng)量計算：將風(fēng)口內(nèi)靜壓測量值代人風(fēng)口內(nèi)靜壓與風(fēng)口風(fēng)量數(shù)學(xué)關(guān)系式，進(jìn)而計算出送風(fēng)口的風(fēng)量。
5 結(jié)論
1)實驗研究表明，地板靜壓箱旋流送風(fēng)口內(nèi)靜壓與風(fēng)口風(fēng)量存在確定的對應(yīng)關(guān)系；
2)本實驗研究給出了實驗風(fēng)口內(nèi)靜壓與風(fēng)口風(fēng)量之間的對應(yīng)關(guān)系；并基于這種關(guān)系提出了一種用于地板靜壓箱旋流送風(fēng)口風(fēng)量現(xiàn)場測量的簡易方法；
3)在相同風(fēng)量下，改變畢托管插入深度，對風(fēng)口內(nèi)靜壓測量值影響很大，畢托管完全插入方式相對其它插入深度，具有測量簡便、測量數(shù)據(jù)相對穩(wěn)定的優(yōu)點，建議采用完全插入方式測量風(fēng)口內(nèi)靜壓。
