在通風(feng)空(kong)調(tiao)系(xi)統的(de)設(she)計中(zhong)，預(yu)測(ce)室內(nei)空(kong)氣(qi)分(fen)布(bu)情況(kuang)對(dui)於(yu)優化(hua)能耗(hao)、提升室內(nei)空(kong)氣(qi)品(pin)質(zhi)以及維(wei)護(hu)人(ren)體健康至關重(zhong)要(yao)。工(gong)程(cheng)師(shi)和建(jian)築師(shi)在規(gui)劃(hua)階段(duan)若(ruo)能準(zhun)確預(yu)測(ce)室內(nei)空(kong)氣(qi)的(de)流(liu)動模式(shi)，便(bian)能制定(ding)出(chu)更(geng)為(wei)高效、節(jie)能的(de)通(tong)風(feng)空(kong)調(tiao)方(fang)案(an)。為(wei)實現(xian)這(zhe)壹(yi)目標(biao)，多(duo)種預(yu)測(ce)手(shou)段(duan)應運而生，其(qi)中(zhong)包括(kuo)射(she)流(liu)公(gong)式(shi)方(fang)法、Zonal Model以及計(ji)算(suan)流(liu)體動力(li)學(CFD)方(fang)法等。本(ben)文(wen)將對這(zhe)些(xie)方(fang)法進行(xing)詳(xiang)細(xi)介紹，並比(bi)較(jiao)它們(men)的(de)特(te)點(dian)，以期在工程實踐(jian)中(zhong)提供(gong)有(you)益(yi)的(de)指(zhi)導。
壹、射(she)流(liu)公(gong)式(shi)方(fang)法
射(she)流(liu)公(gong)式(shi)方(fang)法是(shi)壹種基於(yu)理(li)論計(ji)算(suan)和實驗(yan)數(shu)據(ju)的(de)預(yu)測(ce)手(shou)段(duan)，它通(tong)過(guo)射(she)流(liu)公(gong)式(shi)來(lai)預(yu)測(ce)機(ji)械(xie)通風(feng)情(qing)況(kuang)下(xia)室內(nei)空(kong)氣(qi)分(fen)布(bu)。射(she)流(liu)可(ke)按(an)照(zhao)不同標(biao)準(zhun)進行(xing)分(fen)類(lei)，如自由射(she)流(liu)與受限射(she)流(liu)、等(deng)溫(wen)射(she)流(liu)與非(fei)等溫(wen)射(she)流(liu)、平(ping)面(mian)射(she)流(liu)與立(li)體射(she)流(liu)等(deng)。根據(ju)射(she)流(liu)的(de)類(lei)型，研(yan)究者(zhe)們(men)已整(zheng)理(li)出(chu)了壹系(xi)列(lie)半(ban)經(jing)驗(yan)公(gong)式(shi)，用(yong)於(yu)描(miao)述射(she)流(liu)的(de)平(ping)均(jun)速度、溫(wen)度衰減、斷(duan)面(mian)流(liu)速分(fen)布(bu)等特性。
射(she)流(liu)公(gong)式(shi)方(fang)法的(de)優(you)勢(shi)在於(yu)其(qi)簡單性和(he)經(jing)濟性。通(tong)過(guo)簡單的(de)計(ji)算(suan)，工程(cheng)師(shi)便能大(da)致(zhi)了解(jie)送風(feng)口(kou)射(she)流(liu)在室內(nei)空(kong)間(jian)的(de)分(fen)布(bu)狀態。然(ran)而(er)，這(zhe)種方(fang)法也(ye)存在局限性，它(ta)通(tong)常只能提供(gong)射(she)流(liu)主體段(duan)的(de)平(ping)均(jun)特(te)性，而(er)無(wu)法準(zhun)確描(miao)述射(she)流(liu)與室內(nei)其(qi)他(ta)空(kong)氣(qi)流(liu)動之間的(de)復(fu)雜相互(hu)作用(yong)。
二、Zonal Model
Zonal Model是(shi)壹種將房間(jian)劃(hua)分(fen)為(wei)有(you)限宏觀區域，並假設(she)區域內(nei)參數(shu)均勻分(fen)布(bu)的(de)預(yu)測(ce)方(fang)法。該(gai)方(fang)法通過(guo)建(jian)立(li)質(zhi)量和能量守恒方(fang)程來(lai)研(yan)究區域間(jian)的(de)熱(re)質(zhi)交(jiao)換，從(cong)而(er)預(yu)測(ce)室內(nei)的(de)溫(wen)度分(fen)布(bu)和空氣(qi)流(liu)動情(qing)況(kuang)。Zonal Model可(ke)以處理(li)自然(ran)通(tong)風(feng)和(he)混合通風(feng)情(qing)況(kuang)，其(qi)模擬結(jie)果(guo)相對(dui)精確(que)，且能反映(ying)房間(jian)內(nei)的(de)整(zheng)體流(liu)動趨(qu)勢(shi)。
Zonal Model的(de)壹(yi)個顯著(zhu)優點(dian)是(shi)它能夠考(kao)慮(lv)區域間(jian)的(de)壓(ya)差和(he)流(liu)動關系，從(cong)而(er)更(geng)準(zhun)確地描(miao)述室內(nei)的(de)空(kong)氣(qi)流(liu)動。然(ran)而，該(gai)方(fang)法也(ye)存在壹些(xie)限制。例(li)如，它不適用(yong)於(yu)溫度梯(ti)度很大(da)的(de)情(qing)況(kuang)，且沒有(you)涉(she)及(ji)溫度和(he)速度邊(bian)界層(ceng)的(de)問(wen)題(ti)。此(ci)外，輻(fu)射(she)傳熱(re)也(ye)未被納入考慮(lv)範圍(wei)。盡管(guan)如此(ci)，Zonal Model在預(yu)測(ce)室內(nei)氣(qi)流(liu)分(fen)布(bu)方(fang)面(mian)仍具(ju)有(you)廣泛(fan)的(de)應用(yong)價值(zhi)。
三、CFD方(fang)法
隨(sui)著(zhe)計(ji)算(suan)機技(ji)術(shu)和(he)湍流(liu)模擬技(ji)術(shu)的(de)發(fa)展(zhan)，計算(suan)流(liu)體動力(li)學(CFD)方(fang)法已成(cheng)為(wei)預(yu)測(ce)室內(nei)空(kong)氣(qi)分(fen)布(bu)的(de)壹(yi)種重(zhong)要(yao)手(shou)段(duan)。CFD方(fang)法通過(guo)在計算(suan)機上(shang)虛(xu)擬地做實驗(yan)，將(jiang)房間(jian)劃(hua)分(fen)為(wei)小的(de)控(kong)制體，並將(jiang)控(kong)制空氣(qi)流(liu)動的(de)連(lian)續微分(fen)方(fang)程組離散為(wei)非(fei)連(lian)續的(de)代(dai)數(shu)方(fang)程組進行(xing)求(qiu)解(jie)。通(tong)過(guo)這(zhe)種方(fang)法，可以獲(huo)得(de)室內(nei)空(kong)氣(qi)分(fen)布(bu)的(de)詳(xiang)細(xi)信息(xi)，包(bao)括(kuo)速度、溫(wen)度、汙(wu)染物濃度等(deng)物理(li)量的(de)分(fen)布(bu)。
CFD方(fang)法的(de)優(you)勢(shi)在於(yu)其(qi)準(zhun)確性和(he)靈(ling)活(huo)性。它(ta)能夠模擬各(ge)種條(tiao)件下(xia)的(de)室內(nei)空(kong)氣(qi)流(liu)動情(qing)況(kuang)，只需在計算(suan)機上(shang)定(ding)義相應的(de)邊(bian)界條(tiao)件和參數(shu)即可(ke)。此(ci)外，CFD方(fang)法還能提供(gong)流(liu)場(chang)的(de)詳(xiang)細(xi)信息(xi)，有(you)助(zhu)於(yu)工程(cheng)師(shi)深入了解(jie)室內(nei)的(de)空(kong)氣(qi)流(liu)動特(te)性。然(ran)而(er)，該(gai)方(fang)法也(ye)存在壹些(xie)挑戰。由於(yu)控(kong)制室內(nei)空(kong)氣(qi)流(liu)動的(de)方(fang)程是(shi)非(fei)線性的(de)，求(qiu)解(jie)時(shi)需要(yao)對(dui)其(qi)進行(xing)叠(die)代(dai)計算(suan)，因(yin)此(ci)CFD方(fang)法耗(hao)時(shi)較長(chang)且計算(suan)成(cheng)本(ben)較(jiao)高。此(ci)外，湍(tuan)流(liu)模型(xing)的(de)選(xuan)擇、網格劃(hua)分(fen)以及邊(bian)界條(tiao)件的(de)確(que)定(ding)等因(yin)素(su)也(ye)會影(ying)響模擬結(jie)果(guo)的(de)準(zhun)確性。
四(si)、方(fang)法比較(jiao)與應用(yong)建(jian)議
射(she)流(liu)公(gong)式(shi)方(fang)法、Zonal Model和CFD方(fang)法各有(you)優(you)缺(que)點，適用(yong)於(yu)不同的(de)應用(yong)場(chang)景。射(she)流(liu)公(gong)式(shi)方(fang)法簡單經(jing)濟，適用(yong)於(yu)初(chu)步(bu)設(she)計階(jie)段(duan)對(dui)室內(nei)空(kong)氣(qi)分(fen)布(bu)的(de)快(kuai)速預(yu)測(ce)；Zonal Model能夠考(kao)慮(lv)區域間(jian)的(de)壓(ya)差和(he)流(liu)動關系，適用(yong)於(yu)自然(ran)通風(feng)和(he)混合通風(feng)情(qing)況(kuang)下(xia)的(de)氣(qi)流(liu)分(fen)布(bu)預(yu)測(ce)；而(er)CFD方(fang)法則能提供(gong)流(liu)場(chang)的(de)詳(xiang)細(xi)信息(xi)，適(shi)用(yong)於(yu)需要(yao)深(shen)入了解(jie)室內(nei)空(kong)氣(qi)流(liu)動特(te)性的(de)場(chang)合。
在工程實踐(jian)中(zhong)，應根據(ju)具(ju)體需(xu)求(qiu)和條(tiao)件選(xuan)擇合適的(de)方(fang)法。對於(yu)初(chu)步(bu)設(she)計階(jie)段(duan)或(huo)需要(yao)快(kuai)速預(yu)測(ce)的(de)場(chang)合，可以采用(yong)射(she)流(liu)公(gong)式(shi)方(fang)法；對於(yu)需要(yao)更(geng)精確(que)預(yu)測(ce)氣(qi)流(liu)分(fen)布(bu)的(de)場(chang)合，可以考慮(lv)使用(yong)Zonal Model或CFD方(fang)法。在選(xuan)擇CFD方(fang)法時(shi)，還應註意(yi)湍流(liu)模型(xing)的(de)選(xuan)擇、網格劃(hua)分(fen)以及邊(bian)界條(tiao)件的(de)確(que)定(ding)等因(yin)素(su)對(dui)模擬結(jie)果(guo)的(de)影(ying)響。
此(ci)外，為(wei)了提高預(yu)測(ce)的(de)準(zhun)確性，還(hai)可(ke)以結合(he)實驗(yan)數(shu)據(ju)進行(xing)驗(yan)證(zheng)和優(you)化。通過(guo)模型(xing)實驗(yan)等(deng)手(shou)段(duan)獲(huo)取實際(ji)數(shu)據(ju)，並與模擬結(jie)果(guo)進行(xing)對(dui)比(bi)分(fen)析，可(ke)以進壹(yi)步(bu)驗(yan)證(zheng)和完善預(yu)測(ce)方(fang)法。同時(shi)，還可(ke)以利用(yong)先進的(de)測(ce)量技術(shu)和(he)數據(ju)處理(li)手(shou)段(duan)來(lai)提高實驗(yan)數(shu)據(ju)的(de)準(zhun)確性和(he)可(ke)靠(kao)性。
綜上所述，通風(feng)空(kong)調(tiao)房間(jian)的(de)空(kong)氣(qi)流(liu)動情(qing)況(kuang)對(dui)於(yu)建(jian)築物(wu)能耗(hao)、室內(nei)空(kong)氣(qi)品(pin)質(zhi)和人(ren)體健康具(ju)有(you)重(zhong)要(yao)影(ying)響。通(tong)過(guo)選(xuan)擇合適的(de)預(yu)測(ce)方(fang)法並結(jie)合(he)實驗(yan)數(shu)據(ju)進行(xing)驗(yan)證(zheng)和優(you)化，可以制定(ding)出(chu)更(geng)為(wei)高效、節(jie)能的(de)通(tong)風(feng)空(kong)調(tiao)方(fang)案(an)，為(wei)室內(nei)環(huan)境(jing)的(de)改(gai)善提供(gong)有(you)力(li)支(zhi)持。空(kong)調(tiao)方(fang)案(an)，為(wei)室內(nei)環(huan)境(jing)的(de)改(gai)善提供(gong)有(you)力(li)支(zhi)持。
