自动捕风装置基本原理
    1.自动捕风装置及其系统构造原理
  本研究主要通过实验的方法对自动捕风装置排风效果进行研究。于北京工业大学暖通实验室搭建了自动捕风装置及其自然通风系统实验台(图1)。自动捕风装置安装在2层楼高的屋面(约10m高)。为避免新风与排风短路,将新风管和排风管分别从两个不同的窗户接入室内,自动捕风装置排风口直径为350mm,室内排风口尺寸为200×300mm。
图1 通风系统构造示意图图1 通风系统构造示意图
2.自动捕风装置自然通风基本原理
  自然通风的动力源主要有风压通风和热压通风两种。房间开口的通风动力由该开口处的室内外压差决定。当室内压力高于室外,开口排风;当室内压力低于室外,开口进风。
  2.2.1风压作用下的自然通风
  针对于本研究所搭建的自动捕风装置及其通风系统而言,当室外有风的条件下,就会在自动捕风装置的周围产生不同风压分布,形成风压作用下的自然通风。风压值可通过下式计算,K称为空气动力系数,其值为正,说明该点风压为正;其值为负,说明该点风压为负。

公式公式式中K--空气动力系数;--室外空气流速,m/s;--室外空气密度,kg/m3。
  针对于本研究提出的自动捕风装置,充分利用了室外风压的作用。其构造原理如图2所示。因其挡风板的作用,可以自动调整装置进出口和来流风向间的角度,前期研究表明:当室外风速不低于0.5m/s时,无论室外风向如何,该自动捕风装置均能快速调整其方向,使其排风口始终处在背风负压区,即K值始终为负,在风压的作用下将室内污浊空气排出室外。
  图3为应用数值模拟软件fluent计算得到的,当来流风速为1m/s时,自动捕风装置内部及其周围风压的分布情况。由图可见,室外主导风速1m/s时,在自动捕风装置的进风侧,位于自动捕风装置进风口的正压值最大,为1.2Pa;排风侧,位于排风口的负压值最小,为-0.6Pa。

图2 自动捕风装置原理图(俯视图)  图3 装置内部及周围风压分布(俯视图)图2 自动捕风装置原理图(俯视图) 图3 装置内部及周围风压分布(俯视图)2.2.2热压作用下的自然通风
  自动捕风装置安装在建筑顶部,距地面有一定的高度,当室内外存在温度差时,将在系统内造成热压作用下的自然通风。当室外无风或微风条件下,仅在热压作用下的排风口的空气流动方向由其出口的余压决定,即排风口处的压力和大气压力间的差。式(2)为该余压的计算表达式,时,系统向外排风(图4a));时,系统由外向内进风(图4b))。
  (2)
  式中:h--通风口距离中和面的距离;--室外空气密度,kg/m3;--室外空气密度,kg/m3。

图 4 不同温度分布时热压通风图 4 不同温度分布时热压通风
2.2.3风压热压共同作用下的自然通风
  除以上两种情况,自动捕风装置及其通风系统绝大部分时间是在风压和热压共同作用下的通风。此时,自动捕风装置排风口处内外压差由计算。压差值为正,该排风口实现排风功能。当排风口处在来流风向的背风区,K值永远为负,因此始终为正值,风压的作用始终加强内外压差,提供排风动力。当时,也为正,为正,自动捕风装置排风口实现最佳排风效果;当时,为负,又分为三种情况:1),此时排风口依然排风,但是由于热压的抑制作用,排风效果不佳;2),排风口不排风也不进风;3)时,排风口不但不能排风,还将使得室外空气倒灌进入室内,此时,针对排风口来说是最不理想的通风效果。
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    收录时间:2016年03月06日 19:50:50 来源:筑龙 作者:匿名
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