一种地板静压箱旋流送风口送风量特性实验研究

 马江辉 赵树兴 邓程

 天津城建大学能源与安全工程学院

摘要：本文结合天津市图书馆新馆地板送风空调系统，对其所采用的地板静压箱旋流送风口送风量特性进行了实验研究。通过搭建实验台和进行实验测试，获得了该类型送风口在不同送风量下风口内空气静压数据，整理并给出了地板静压箱旋流送风口送风量与风口内空气静压的关系，进而提出了一种用于该旋流送风口的现场风量测量的简易方法。

关键词：地板送风空调系统静压箱旋流风口送风量现场测量

  近年来，地板送风空调系统，因其具有节能、灵活以及有利于改善工作区的空气品质等优点，被越来越多地应用于现代办公建筑中，在国内公共建筑中也逐步得到应用。在实际工程中，为了检测及评价地板送风空调系统的送风均匀性和进行系统调试及运行调节，都需要测量送风口的送风量。通常需采用风量罩等仪器进行现场测量，但由于地板静压箱送风口风量较小，测量结果误差较大，而且风量罩因其体积较大，现场测试携带不便且对测量空间有一定要求，因此给现场测量带来不便。而目前常用的手持式风速计是一种数字风压仪，配上皮托管可以方便地测量送风口内空气静压，如果能通过实验获得地板静压箱送风口送风量与风口内空气静压之间的关系，那么就可以使现场测试变得简便易行。本研究旨在通过实验研究获得这种关系，并基于这种关系给出旋流送风口风量的现场测试方法，对其他类型的地板静压箱送风口的现场风量测试方法具有借鉴意义。

1  实验台搭建

 为了获得地板静压箱旋流送风口送风量特性规律，本研究结合天津市图书馆新馆地板送风空调系统工程实际情况，并利用实验室现有设备，搭建了地板静压箱送风系统实验台。本实验台主要由变风量送风系统、静压箱及旋流风口组成，如图1所示。其中，变风量送风系统采用JLQJ型可移动式气体流量校验装置作为空气源。

1.1 JLQJ可移动式气体流量校验装置

 JLQJ可移动式气体流量校验装置通常是用来校验煤气表等气体流量仪表的装置。它采用双变频风机、双控电磁阀以及先进的计算机控制系统，利用多组单片机与计算机的结合，可以用计算机来控制风机的转速，从而可以使本装置输出稳定的风量，风量输出范围为2～320 m3／h。同时使用3个压力变送器和2个温度变送器，可实现全自动温压补偿，并可以选择工况补偿和标况补偿方式，以满足不同表型的测量要求。因为该装置能够通过计算机在风量输出范围内任意设定并实时监测输出的风量值，而且输出的风量稳定，所以，本实验研究选用JLQJ可移动式气体流量校验装置作为地板静压箱送风系统实验台的空气源。

1.2静压箱

 地板送风系统静压箱典型高度为0.3～0.45 m结合天津市图书馆新馆地板送风空调系统实际，本实验选用的静压箱高度为0.3 m，静压箱尺寸为3 m x2 mx0.3 m。静压箱平面图如图2所示。

1.3实验风口

 地板送风空调系统末端风口可分为主动式和被动式两大类。主动式指在末端中带有风机作为局部区域空气流动的动力源，适用于有压或零压的静压箱；被动式指末端本身没有动力，送风依靠静压箱中的压力，适用于有压的静压箱。本实验中选择天津市图书馆新馆实际使用的被动式旋流风口作为实验风口进行实验研究。该旋流风口平面示意图如图3所示，该旋流风口剖面图如图4所示。

2  实验数据采集

2,1系统送风量的测量

 由于JLQJ可移动式气体流量校验装置系统结构紧凑、连接接头少且静压箱密封良好，空气泄漏量极少，故可以忽略空气泄露对本实验系统的影响，所以将JLQJ可移动式气体流量校验装置测量的流量值作为本实验系统的送风量。根据实验风口可能的风量变化范围，本研究实验共设26个风量档，即从70 m3／h到320 m3/h，每改变10 m3/h为一个风量档。实验中，通过计算机来设定送风量，待监测风量值稳定后，在测试风口内空气静压的同时，记录实时监测的风量值，每个风量档记录10个风量值，并取其算术平均值作为该档风量的实测风量值。

2.2旋流风口内静压的测量

 1)旋流风口内静压测点的确定

 根据旋流风口表面的特点，在其一条直径上取10个点作为毕托管测头垂直插入点，测点平面位置如图5所示。

 2)旋流风口内静压的测量

 本实验旋流风口测点静压的测量仪器，选用的是TSI系列产品中的VELOCICALC 9565多功能风速计和标准毕托管(测头长度为75 mm)。其测量静压的范围是-3735 Pa~+3735 Pa，精度为读数的+1%，分辨率为0.1 Pa。

 在JLQJ可移动式气体流量校验装置输出风量稳定后，在测量系统送风量的同时，依次测量每个测点的静压并记录，最后将1 0个测点的静压值取算术平均值，作为在该送风量下对应的风口内静压值。

 本实验研究主要针对毕托管插入深度H=75 mm（毕托管完全插入）和H=53 mm(部分插入)两种情况在26个风量档下进行了实验测试数据的采集。测量时毕托管侧头垂直插入。

3  实验数据分析

3.1风口内静压与风口风量的关系

 通过对实验数据的分析，得出毕托管完全插入（插入深度H=75 mm）时旋流风口内静压与风口风量对应关系曲线，如图6所示。对实验数据进行拟合，得出毕托管完全插入时旋流风口内静压P与风口风量Q对应数学关系式如下：

3.2毕托管垂直插入深度的影响分析

 本研究还针对毕托管垂直插入深度对风口内静压检测值的影响进行了实验分析。两种不同毕托管垂直插入深度下风口内静压随风口风量的变化曲线，如图7所示。从图中可以看出，①在相同送风量下，且风量Q≤210 m3／h时，不同毕托管垂直插入深度测得的风口内静压偏差较小；②在相同送风量下，且风量Q≥210 m3／h时H=7.5 cm时测得的静压略大于H=5.3 cm时测得的静压，且比托管部分插入测得的静压值波动较大。③对同一旋流风口，不同毕托管垂直插入深度下风口内静压与风口风量的对应关系是不同的。

  4  地板静压箱旋流送风口风量现场测量方法

 上述实验研究表明，对某一旋流风口，其风口内某 一深度处的静压与风口送风量存在确定的对应关系。只要通过实验获得这种对应关系，在实际工程中就可以利用这一对应关系，通过测量风口内静压，进而计算获得送风口风量。基于此，提出了一种用于地板静压箱旋流送风口风量现场测量的简易方法。具体如下：

 1)现场测量仪器准备：静压测量仪表和标准毕托管；

 2)风口内静压测量：在送风量稳定时，按照选定的测点位置，依次将毕托管测头垂直完全插入，进行现场风口内静压的测量并做好记录；求风口内各测点静压算术平均值并作为风口内静压测量值；

 3)风口送风量计算：将风口内静压测量值代人风口内静压与风口风量数学关系式，进而计算出送风口的风量。

5  结论

 1)实验研究表明，地板静压箱旋流送风口内静压与风口风量存在确定的对应关系；

 2)本实验研究给出了实验风口内静压与风口风量之间的对应关系；并基于这种关系提出了一种用于地板静压箱旋流送风口风量现场测量的简易方法；

 3)在相同风量下，改变毕托管插入深度，对风口内静压测量值影响很大，毕托管完全插入方式相对其它插入深度，具有测量简便、测量数据相对稳定的优点，建议采用完全插入方式测量风口内静压。