1.引言

室内环境的营造对人类舒适、健康起着至关重要的作用，人们对室内环境的关注不再仅局限于舒适性，同时对室内空气品质也提出了要求。尤其是热风工况下，整体空间内的舒适性和均匀性成为送风难点，在这点上，MX织物布袋风管作为一种新型的送风系统，相比传统金属风管送风，究竟有哪些优势呢？

MX织物布袋风管采用纤维做材料，利用纤维的渗透性来送风，同时又可以在分布系统上开启不同的孔口、条缝或喷口，来满足不同的气流组织的需要。气流组织对室内的空气环境、空气品质有着重要的影响，直接关系着室内的温度、区域流速及空调能耗，是空气调节的一个重要环节。如果在暖通项目设计阶段就对室内气流组织进行有效预测，从而可以制定出最佳的空调方案。

CFD(Computational Fluid Dynamic,计算流体动力学)是近年发展较快的一种计算机辅助设计技术。在室内空调设计中应用CFD技术，可以在设备安装之前进行有效的气流组织模拟仿真，预测各种工况下室内气流的温度场、速度场，从而达到优化设计方案。

本文以计算流体力学和传热学等为理论基础，以一个特定密闭房间为基础，传统送风系统和MX织物布袋风管的在热风工况下，建立这两种送风方式的物理模型，通过gambit建立室内空调房间内空气流动的三维紊流数学模型，使用FLUENT软件，分别对传统送风系统和MX织物布袋风管的气流组织进行了模拟研究。

2.模型结构与参数

2.1 几何结构

根据一特定密闭房间空间尺寸，使用gambit软件建立其结构模型。模型房间的空间尺寸为X×Y×Z=8m×6m×6m。其中，X为房间长度方向，Y为房间宽度方向，Z为房间高度方向。图2-1与图2-2分别是传统送风模型几何结构图、MX织物布袋风管送风模型几何结构图。从图2-1、图2-2中可以看到传统送风系统采用上送下回风的送风方式，模型有2个送风口，2个回风口；MX织物布袋风管采用孔口送风模式，也是采用上送风下回风的送风方式，送风口为Y方向MX织物布袋风管两侧3点钟和9点钟方向。

 

在图2-1所示的传统送风模型中，散流器出口尺寸为0.25m×0.25m，散流器贴于吊顶之下，厚度取0.2m，散流器在房间宽度方向位于X=2.3m处，在房间长度方向，北侧散流器位于X=-2m处，南侧散流器位于X=2m处；回风口回风面积为0.4m×0.2m，厚度取0.2m，离地面高度为0.3m。

在图2-2所示的MX织物布袋风管送风模型中，MX织物布袋风管长度为6m，管径为400mm，风管标高5.6m，孔口大小为45mm；风管在房间宽度方向位于Y=2.3m处，风管北端位于X=-3m处，南端位于X=3m处；回风口回风面尺寸为0.4m×0.2m，厚度取0.2m，离地高度为0.3m。

 

图2-3和图2-4分别是使用gambit软件分别对传统送风模型、MX织物布袋风管送风模型划分的网格。

本模拟实验的负荷全部由房间的围护结构承担。天花板负荷为10W/m2,西墙和北墙的负荷为20W/m2，东墙和南墙的负荷为10W/m2，地板的负荷为25W/m2.墙面温度均设置为300K。设定冬季室内空气温度为5℃（298K），空调送风温度为28℃（291K），室内空气湿度为50%；传统送风系统冬季送风出口风速：2m/s；MX织物布袋风管孔口送风风速：4m/s；2.2模型计算参数

3.模拟结果与分析

3.1 模拟模型说明

（1）如前文所述，模型空间是在X、Y、Z的空间方位下所建立，X轴为房间长度方向，Y为房间宽度方向，Z为房间高度方向；

（2）本模拟中所谈到的工作区，是指密闭空间高度为0.5m-1.8m的区域。

3.2 模拟结果分析

 

图3-1和图3-2是冬季工况下模型中Y=0截面的温度场，该截面可以观察冬季工作区平面的温度分布情况。在图3-1所示的传统送风模型中，我们发现，屋顶的温度较高，有30℃，而随着高度的减少，温度值也不断降低。同时，在散流器风口的垂直下部，可以观察到存在热区，其温度较其他区域要高，存在一个较大的温度梯度；而我们观察图3-2所示的MX织物布袋风管送风模型，其温度场在高度方向上基本没有发生变化。这就充分说明传统送风系统温度场高度方向分层明显，垂直温差较大，存在温度不均现象，而MX织物布袋风管的送风模型则无明显垂直温差，温度均匀，舒适性好。

 

从图3-3和图3-4中，可以看出，传统送风模型的速度场，在高度截面内，存在两个明显的高速区，速度高达1m/s，这是该送风系统大流量的气流通过散流器集中喷射所造成的，这在室内就会使人明显感觉到有吹风感，传统送风系统，在室内工作区，会有吹风感存在，特别是在靠近出风射流区域的地方，吹风感很明显；MX织物布袋风管送风时，在孔口出风射流区，也会存在一定程度的吹风感，但是，在工作区，吹风感就会减少，根据这一点，我们可以考虑调整MX织物布袋风管安装的高度以及孔口的开口方向来实现工作区无吹风感。根据实际应用测试效果，在制热工况下，MX织物布袋风管可以实现没有明显吹风感的送风。图3-1和图3-2是冬季工况下模型中Y=0截面的温度场，该截面可以观察冬季工作区平面的温度分布情况。在图3-1所示的传统送风模型中，我们发现，屋顶的温度较高，有30℃，而随着高度的减少，温度值也不断降低。同时，在散流器风口的垂直下部，可以观察到存在热区，其温度较其他区域要高，存在一个较大的温度梯度；而我们观察图3-2所示的MX织物布袋风管送风模型，其温度场在高度方向上基本没有发生变化。这就充分说明传统送风系统温度场高度方向分层明显，垂直温差较大，存在温度不均现象，而MX织物布袋风管的送风模型则无明显垂直温差，温度均匀，舒适性好。

 

4.结论

从图3-5和3-6中可以看到，MX织物布袋风管送风时，出风射流速度大，衰减快，会产生诱导送风效果。这种效果可以在室内加快气流间的混合速度，也会加大气流的混合力度，使室内流场（包括温度场和速度场）更加的均匀。均匀的送风效果可以避免某些区域由于送风量过大而有吹风感或送风量过小而空气品质较差，而且会造成通风能耗的增加。

通过使用CFD方法将传统送风模式与新型送风系统MX布袋风管送风模式进行对比，发现，MX布袋风管整体送风可以使室内空气均匀，温度梯度较小，较好地满足舒适性要求。随着人们对于热舒适性要求越来越高，暖通市场迫切需要新型的暖通设备来提高环境的热舒适性。而MX布袋风管作为一种新型的送风系统，不仅可以达到送风高度均一，而且针对一些特殊场所，还可以采用抗菌杀菌的产品系列，满足客户对于空气品质的要求。