噴射滲透式纖維空氣分布系統的建筑送風實驗研究

劉剛寇野王杏

（1中建三局三公司 陜西西安 710032 2西安大明宮先鋒置業有限責任公司 陜西西安 710032）

隨著科技不斷進步，人們對建筑內部環境的要求開始朝著更舒適、更健康的方向發展。由于傳統空調系統管道積灰及運行管理等方面的問題[1,2]，不能有效地保證室內良好的空氣品質（IAQ）的要求，甚至引發病態建筑綜合癥（SBS:Sick Building Syndrome）和建筑相關疾病（BRI:Building Related Illness）。在此背景之下,一個更加方便清潔的新型送風系統—纖維空氣分布系統就越來越受到大家的重視。纖維空氣分布系統（Fabric Air Dispersion System，簡稱FADS）是一種由特殊聚酯纖維制成的集空氣傳輸和散布于一體的空調末端裝置。系統主要的送風形式有純滲透、條縫、條縫滲透以及噴射、噴射滲透等。系統一般安裝在空調房間的頂部，通過整個管壁的纖維縫隙和經過設計的小孔出風，如圖1所示。

圖1 纖維空氣分布系統送風及安裝示意圖

國外對于該系統的研究成果主要來自產品生產廠家的設計技術人員的科學研究，其中 k.Gebke[3]在技術研究報告中簡述了此系統最近的發展狀況。在各類型的纖維送風系統中，噴射滲透式送風系統采用的較為普遍。此類型的系統送風分為兩個部分，一部分由纖維風管的纖維縫隙滲透出風，另一部分由開設的噴孔射流送風至空調空間。纖維風管的孔隙率是影響兩部分風量分配的主要因素，不同材料滲透出風和射流出風的風量比例不同。由于滲透送風和射流送風動力均來自管道內的壓力，并且射流速度初始速度也受管道內壓力影響，為滿足送風距離，設計中往往對射流速度有一定要求，那么勢必會影響到射流和滲透的兩部分的風量分配。本研究通過全尺寸實驗測試的方法，分析了滲透噴射式纖維空氣分布系統送風滲透風量和射流風量兩部分風量的比例的關系，以及由于射流速度變化引起的風量分配比例的變化規律，為系統初步設計和實際應用提供參考。

1 實驗設置

1.1 實驗臺設置

實驗所用房間的大小尺寸為7.0 m×4.0 m×3.14 m（長×寬×高），實驗用風管是某公司生產的滲透射流型纖維風管，布置在房間頂部中央，風管長3.5m，直徑0.3m，小孔直徑0.008m，均勻排列，小孔之間的距離是 0.1m；開孔方向分別為 4、5、6、7、8點方向，如圖2所示。送風由離心風機提供，額定送風量為1500 m3/h，為了避免影響室內流場，進風來自室外空氣，送風風量由節流閥控制。排風口設置在右側墻中心處，風口為正方形風口，為距地面2.55m，大小尺寸為：0.5×0.5 m2。

圖2 全尺寸實驗系統示意圖：(a)正視圖，(b)側視圖

1.2 實驗儀器及精度

速度測試選用SWA31風速探頭配合Swema多點測試采集系統，最多可控制16個測點同時測量，速度場的多點實時無擾動監測。對于每個測點的速度測試，采樣頻率設置為2Hz，采樣周期設置為180s，以消除湍流射流脈動性對測試結果準確性的影響。測量時所用SWA31風速探頭剛經過廠家標定，測速范圍：0.1-30.0m/s，測溫范圍：-20-80°C。用于送風系統送風量測試的SWA31探頭在本文速度測試范圍內（6-15m/s）最高誤差為0.1m/s，全尺寸實驗設置如圖3所示。

圖3 全尺寸測量實驗系統圖

1.3 測點設置

測試沿風管圓弧方向選取了五排測點，分別為4、5、6、7、8點方向，沿風口長度方向選取了18個測點，且各測點均勻布置，間距為200mm。在速度測試部分，測試速度進行處理，采用公式（1）計算平均速度：

滲透與射流風量比例的測試的小孔出風風速設定為為6.5m/s-14m/s，速度每次增加1m/s，每調節一次出風速度，測量一次系統的總送風量，測試開孔間距見圖4。

圖4 射流初始速度測點布置示意圖

2 實驗工況及結果

表1 不同開孔面積不同射流風速下系統送風量Q（m3/h）

3 數據分析

當射流速度增大時，送風量增大，當射流出口面積（開孔面積）增大時，送風量增大。根據公式可以計算出射流出風量，以出口風速為橫坐標，以射流出風量與總送風量的比值為縱坐標作圖如下：

圖5 不同開孔面積比下射流占風量百分比與射流速度變化關系圖

如圖5所示，射流出口面積（開孔面積）與風管表面積比影響射流出風量所占總風量比例，射流出風面積（開孔面積）越大，射流所占的總送風量的百分比越高，射流出口面積（開孔面積）與風管表面積的比值增加8%，射流所占的總送風量的百分比越高增加大約10%。當射流出口面積（開孔面積）與風管表面積比一定時，射流速度增大時，射流出風量所占總送風量的比值逐漸減小，即射流出量減少；射流速度由6.4m/s增大到15m/s時，射流風量占總送風量的比降低幅度為10%左右。

4 結語

射流滲透式纖維空氣分布系統的送風一部分由纖維縫隙通過滲透的方式進入送風空間，另一部分通過開設的小孔通過射流的方式進入送風空間。兩部分風量的比值受到風管材料本身的材料特性和管道內的壓力的影響，還受到小孔開設的大小和數量的影響。當小孔出風速度一定時，開孔的總面積越大，射流部分所占的比例越大；開孔面積一定時，射流出風速度越高，射流出風量所占比例越小，變化規律不受開孔面積的變化影響。

[1]李建興,張美元.空調系統送風方式對熱舒適性的影響.中國建設信息供熱制冷,2005,10:77-80.

[2]姚壽廣,馬哲樹,陳寧等.室內空氣品質研究現狀及發展評述.華東船舶工業學院學報,2002,16(3):21-27.

[3]K.Gebke, N. Paschke, BUILDING CODES＆COMPLIANCE,A Summary of Air Dispersion Systems (Fabric),technical research report of DuctSox Corp. 2011, DSWPBC1111A.