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Clabso对办公室室内人体热舒适性的模拟分析

发表时间: 2019-08-09 00:00:00

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虽天已立秋,但苏州的暑热尚未退去。持续的高温模式,让人们备感不适,特别是一直坚守在岗位的工作者们。据统计,人的一生中有80%以上的时间是在室内度过,室内环境的好坏直接影响着人们的健康、舒适度、满意率、工作效率等,因此,室内热环境与人体舒适度以及工作效率有着很大的联系。根据科学统计结果表明,一般温度在24~28℃之间时人体的感觉最舒适,而空调设在26℃为最佳。


所谓人体热舒适,指人体对热环境感到满意的主客观评价。人的热舒适感主要建立在人和周围环境正常的热交换上,以人体热平衡为前提,并且要求人体皮肤表面温度和皮肤表面汗液蒸发热损失在一定的范围内。


室内气温直接影响人体通过对流和辐射的显热交换,是影响人体热舒适的主要因素。根据调查研究表明:空气温度在25℃左右时,脑力劳动的工作效率最高;低于18℃或高于28℃,工作效率急剧下降。如以25℃时的工作效率为100%为例,那么35℃时工作效率只有50%左右,10℃时工作效率只有30%左右。因此,室内良好的热舒适环境有助于提高人们的工作效率。


本文采用中源广科自主研发的一款工业仿真软件-clabso模拟仿真软件,对某办公室室内人体热舒适性进行了模拟分析。



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  物理模型


图1为办公室的物理模型图,该办公室分办公和会客相结合的两个区域,房间的结构尺寸为12m×9.6m×2.8m(L×W×H),其中房间的西面和南面为外墙,北面和东面为内墙。西面门的边上有一块3.4m×2.7m的玻璃屏风。房间内的热源为3个人,为了更加真实地反应房间的布置情况,已将房间的沙发、茶几、办公桌等家具按照其实际大小简化成长方体。




图1  办公室的物理模型图



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  边界条件


将房间外墙的边界条件设为定温壁面,壁面温度取实测温度的平均值。因为邻室亦为空调房间,所以内墙几乎没有热量的传递。因此,内墙的边界条件可近似设为绝热壁面。送风口的参数设置,则根据现场测试的数据来确定。具体边界条件的设置如下表。





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  模拟结果与分析


图2、 图3为人体附近速度场图和气流流线图。由图可知,房间内大多数位置的气流速度较小,在0.3m/s以下。只有风口附近少数地方的气流速度较高,因此房间的风速基本能满足夏季舒适性空调的设计要求,人们不会感到太强的吹风感。而且房间总体的通风气流组织较好,没有明显的循环死角。但根据实际感受,由于送风口为百叶下送风口,射流直接吹向人体,吹冷风感很明显,人在办公状态时会难以忍受。



图2 人体附近速度场图

图3 人体附近气流流线图



图4、图5为人体头部温度云图和人体躯干温度云图。其实从两图可观察整个工作区温度分布情况,室内温度范围为24℃~30℃。而人体头部和躯干位置温度分布在26.5~7.5℃,人体周围的温度分布较为均匀,都在人体舒适度范围内。同时可看出送风口l附近的温度为24℃,送风口2附近的温度为25℃,比夏季舒适性空调的设计要求24~28偏低,温度值可反映风口下人体会有吹冷风感,这与实际感受完全一致。


 




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