大空间室内污染物浓度与气流组织方式研究

摘要：本文以某工厂的印刷车间厂房为研究对象，利用数值模拟的方法，对厂房的不同气流组织方式进行模拟和比较，以及对污染物的分布情况进行分析研究，得出有利于消除污染物的气流组织形式。

关键词：大空间；污染物浓度；数值模拟

中图分类号： X51 文献标识码：A 文章编号：1007-0370（2011）11-0129-01

引言

近年来，随着印刷业的迅速发展，高大厂房越来越多[1]。在生产过程中有对人体有害的污染物散发，其室内环境只有污染物最高浓度限制，并没有洁净等级要求。通常对于这类建筑的空调系统，一方面要满足生产工艺的要求，另一方面还要关注其室内空气品质[2]，即室内污染物浓度要低于允许浓度，以保证生产人员的身心健康。对于印刷车间这类建筑，常规的大空间气流组织方式主要是以“稀释”为主，从而实现污染物浓度达标[3]。但在更多的情况下，虽然室内污染物达到容许浓度要求，但是工作区污染物的浓度仍然不低[4]，给生产人员的健康带来极大的危害。因此，如何制定合理的送风方案，用较短时间减低室内污染物浓度，用优化的气流组织最大限度地降低污染物对人员的影响是至关重要的[5]。本文以某印刷车间厂房为研究对象，利用CFD模拟的方法，对其气流组织方式进行研究和比较，目的在于得出有利于消除污染物的气流组织形式。

1 厂房物理模型及空调负荷计算

本文的研究对象是某工厂的印刷车间厂房，车间长33.0m、宽9.0m、吊顶下标高7.8m，建筑面积为297.0m2，室内安装全自动八色组凹版薄膜印刷机1台，放置在车间南侧。本文有关污染物浓度的研究主要针对甲苯进行数值模拟。

当地夏季室外大气压力为100.26kPa，室外日平均温度29.6℃，室外干球温度34.8℃，室外湿球温度26.8℃，室外平均风速2.1m/s。

空调区域的基本冷负荷计算包括空调区域围护结构冷负荷、空调区域外窗太阳辐射冷负荷、空调区域人员散热冷负荷、空调区域灯具照明散热冷负荷和空调区域设备散热冷负荷的计算[6]。

2 数值模拟方案的介绍

本文的印刷车间采用分层空调方式，整个工作区域内的污染物浓度要求达到国家允许的标准，即印刷车间甲苯的容许浓度均为100mg/m3。空调区域南侧设置中部和下部排风口既有利于热排除，也有利于污染物的排除。

本文采用CFD模拟方法，对以下两种工况进行了模拟研究。工况1：原空调系统的气流组织方式，即单侧中部送风，异侧中部、下部排风；工况2：采用分层空调水平单向流的气流组织方式，即单侧孔板送风，异侧中部、下部排风。

3 数值模拟结果

两种工况下，空调主工作区的甲苯平均浓度见图1所示。

根据图1可以看出，工况2的甲苯平均浓度值低于工况1。工况1的送风主要是对污染物起稀释作用，不利于污染物的扩散；工况2采用的是分层空调水平单向流送风方式，形成新风的单向活塞流，使工作区的污染物浓度降到最低。由此可以看出，分层空调水平单向流的气流组织形式是一种较好的消除污染物的气流组织形式。

4 结论

本文通过对两种不同的气流组织形式进行数值模拟，发现它们对污染物的消除效果不同。在相同的送风量和排风方式下，通过对比两种不同送风方式，可以看出，孔板送风形式对污染物的消除更合理有效。因此，采用分层空调水平单向流气流组织形式可以使厂房工作区获得更好的空气品质，提高工作人员的工作效率。

参考文献

[1] 彭少华.分层空调在成都某工程高大厂房中的应用[J].暖通空调. 2000, 30 (4): 56-57.

[2] 林锦基.空调房间空气质量的改进措施[J].福建建筑高等专科学校学报.2002,4(1): 39-42.

[3] 孙一坚,沈恒根.工业通风（第四版）[M].北京:中国建筑工业出版社.2010.

[4] 李岩.空调房间污染物的分布特性研究[D].哈尔滨工程大学硕士学位论文. 2006.

[5] 孙丽颖,李岩.空调房间内污染物分布特性的模拟研究[J]. 流体机械. 2010, 38 (3): 42, 76-80.

[6] 陆耀庆.实用供热空调设计手册.北京:中国建筑工业出版社,1993.

收稿日期：2011-10-04

作者简介：裴娜(1985-)，女，硕士研究生，研究方向：建筑节能.

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