自然通风盐水模型的实验的研究.pdfVIP

·70· 自然通风盐水模型的实验研究 哈尔滨工业大学王磊☆高军赵加宁罗志文 关键词 自然通风相似理论盐水实验羽流热分层高度 目前有关自然通风的研究以理论分析和数值模拟居多，许多研究成果因缺乏可靠的实测数据和实验 验证，而不能有效地指导自然通风系统的设计。自然通风受建筑周围环境的影响较大，现场测试难以具有 一般性，实验研究往往耗费大量的资金。鉴于此，本文在结合国内外相关实验研究的基础上，以相似理论 为基础，探讨了盐水模型实验的方法和理论依据，分析了盐水因重力作用在清水中的运动和热空气在浮力 作用下运动的相似性，推导了空气温度差和盐水浓度差的相似比例尺，通过缩尺模型实验研究了由热压驱 动的单空间自然通风。讨论了热羽流的运动规律，室内外温差及风口面积对通风效果的影响。 建筑物内热源引发的热空气受浮力驱动形成浮力羽流与盐水在重力的作用下在清水中形成的重力流 具有相似性。因此，可以在缩尺模型实验中用盐水在重力驱动下的向下运动模拟热空气由浮力驱动的向 上运动，用盐水和清水产生的密度差来模拟实际建筑内的温度场，清水比拟周围环境的冷空气。如果已知 模型和实型建筑中相应变量的比例，就可以通过模型实验来预测实际建筑内的温度场和通风量。 实验用有机玻璃制作建筑模型，模型上下开“风口”，浸没在一个装满清水的大水箱内，模型上部有盐 水注入口，调节盐水流量可模拟不同热源功率情况下的自然通风。在测试过程中，采用电导率仪来测得模 型建筑内不同位置的电导率，溶液电导率反映了溶液中盐浓度的大小，也反映了实际建筑内的温度分布情 况。该实验方法在分析通风房间内气流组织和温度场方面具有独特的优势，因在盐水中加入染料后可以 一‘“ 用肉眼观察到热分层高度和通风流向，这一点是其他实验方法难以实现的。’”’ 热分层高度是置换式自然通风一个重要的评价指标，热分层高度处温度梯度很大。上部温度高，污染 物浓度也高，下部基本上是温度较低的新鲜空气区，热分层高度一定要高于人们的呼吸区，才能保证人们 呼吸空气清新。实验结果表明风口面积变大或室内外温差增大时，通风量增大，热分层高度增高；反之，通 风量减小时，热分层高度也降低。在大型工业厂房内由于热源分布不均，经常产生距离很近的两股或多股 羽流。实验结果表明距离较近的羽流之间的相互影响会增大羽流的浮升力，提高热分层高度。 E-mail：wangleil030@126．tom