空净一体机与换气系统联合运行策略研究

作     者：赵田 

作者单位：天津商业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：金梧凤

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 081404[工学-供热、供燃气、通风及空调工程] 0814[工学-土木工程] 

主      题：空净一体机 换气系统 PMV PM2.5净化时间 CO2稀释时间 

摘      要：随着大气污染的日益严重,人们越来越重视室内空气质量的好坏,进而对具有空气净化功能的家用电器给予了极大的关注,现在有很多的公司推出了集成空气净化功能的空调,简称空净一体机。当空净一体机与换气系统联合运行时既满足了人体的热舒适又降低了室内污染物浓度,可以保障室内空气品质,但是在两者联合运行时,室内气流组织会发生相应的变化,空净一体机的气体射流与新风气体射流交叉时也会对室内PM2.5的净化、CO2浓度的稀释及室内热舒适性产生影响,现有的研究仅针对空调或换气系统单独运行时的气流组织进行研究,本课题将采用实验和模拟相结合的方式,研究空净一体机和换气系统联合运行时对办公室内气流组织的影响,探讨空净一体机送风参数和换气系统新排风口安装位置的变化对办公室内热舒适性、PM2.5净化时间和CO2稀释时间的影响,得到合理的联合控制方案。本课题通过实验研究得到了空净一体机单独运行和空净一体机与换气系统联合运行这两种运行方式下,室内温度、风速、PM2.5浓度、CO2浓度和PMV随时间的变化情况。采用联合运行时的实验数据对数学模型进行了验证,对比分析实验和模拟的结果,认为数学模型较为准确,可以将其用在72m2的实际房间中进行拓展模拟研究中,在拓展模拟时首次采用大型卡式空净一体机进行模拟,在换气系统为上送上排和下送上排这两种新风送风方式下,通过改变空净一体机的送风量、送风仰角和送风口开启数量进行相关模拟,除此之外,在不同的空净一体机送风参数下,还将改变换气系统中新风口的位置进行模拟。模拟结果表明:（1）在两种换气系统下,卡式空净一体机的送风口全部开启且送风量不变时,室内人体呼吸区平均温度和PMV随着仰角角度的增大而降低,温度不均匀系数随着仰角角度的增大而增大,此外上送上排的温度不均匀系数较大。（2）在两种换气系统下,PM2.5平均净化时间均随着空净一体机仰角角度和送风量的增大而减小,在空净一体机送风参数相同时,两种换气系统的PM2.5平均净化时间相近。为了使室内PM2.5净化的既快又均匀,建议选用上送上排,空净一体机中风量,仰角角度为中角度的运行方式运行。（3）换气系统为下送上排,空净一体机的送风量为小风量且仰角角度为小角度时,空净一体机气流对新风气流的影响较小,进而室内CO2平均稀释时间较短,然而其不均匀系数最大,综合CO2平均稀释时间和均匀性,建议使用上送上排,空净一体机仰角角度为小角度或大角度进行稀释。（4）综合PMV、PM2.5平均净化时间和CO2平均稀释时间及其不均匀性,上送上排的换气方式优于下送上排。在换气方式为上送上排时,为了缩短PM2.5净化时间以及CO2稀释时间,建议采用仰角角度为大角度的运行模式运行,运行一段时间后,减小仰角角度运行。（5）空净一体机送风口开启数量不同时,上送上排的PM2.5平均净化时间比下送上排的平均净化时间短。在上送上排时,空净一体机仰角角度为中角度且送风量为大风量时,送风口开启数量为6时,PM2.5平均净化时间和CO2平均稀释时间均为最短,并且在此种条件下,PMV也均在规定限值内,此种联合运行方式可以既满足人体热舒适性又实现PM2.5的高效净化和CO2浓度的快速稀释。（6）在两种换气系统下,新风口位置变化对呼吸区平均温度、平均速度、PMV以及PM2.5平均净化时间的影响较小,上送上排的温度和温度不均匀系数均比下送上排的要高。新风口位置变化对CO2平均稀释时间的影响较大,尤其是对下送上排的影响最大,换气方式为下送上排且新风口在常规安装位置时的CO2平均稀释时间最短。