空调导流板角度对室内空气温度的影响

施建荣 孟庆国 李秀丽 朱 健

（南通中集罐式储运设备制造有限公司）

应用研究

空调导流板角度对室内空气温度的影响

施建荣*孟庆国 李秀丽 朱 健

（南通中集罐式储运设备制造有限公司）

为了研究空调导流板角度对室内空气温度的影响，利用CFD软件建立了带进风口（即空调出风口）、回风口的某房间空气流动计算模型。分析了空调导流板分别为向上、0°和向下时对室内温度、风速分布的影响，以及室内人体最佳舒适度区域的大小。研究结果表明，空调导流板在0°时室内温度的均匀性最好，人体最佳舒适度区域最大。

空调 导流板 角度 空气温度 人体舒适度 进风口 计算流体动力学

室内空调的空气温度、空气流动速度对室内人体的健康及舒适性有着非常重要的影响，而进风口（即空调出风口）导流板可对室内空气的温度、速度分布进行适度调节，从而满足人体舒适性的要求。

Chen Q.等[1]利用计算流体动力学 （CFD）模拟了不同的通风方式、风口结构对房间内空气流动的影响。陈群等[2]分析了不同进风位置、进风温度条件下，房间壁温对室内空气流动的影响。本文利用CFD(computational fluid dynamics)软件，采用有限体积法，计算模拟了某房间在不同角度导流板下，室内空气温度的分布以及人体最佳舒适度区域的大小，比较了不同角度导流板对室内空气温度、人体最佳舒适度区域大小的影响，得到了较优的导流板角度，可为实际导流板调节提供理论依据。

1 室内空气流场仿真计算的控制方程

室内空气流动遵守质量守恒定律、动量守恒定律和能量守恒定律。这些定律的数学描述为[3]：

（1）质量守恒方程

任何流动问题都满足连续性方程，也称质量守恒方程，即单位时间内流体微元体中质量的增加，等于同一时间间隔内流入该微元体的净质量：

（2）动量守恒方程

动量守恒方程的本质是满足牛顿第二定律，可表述为：微元体中流体的动量对时间的变化率等于外界作用在该微元体上的各种力之和。由此可以导出x、y、z方向上的动量守恒方程：

（3）能量守恒方程

能量守恒定律是包含有热交换的流动系统必须满足的基本定律，其本质是热力学第一定律。可表述为：微元体中能量的增加率等于进入微元体的净热流量加上质量力与表面力对微元体所作的功。其方程形式为：

2 模型描述

室内空气流动模型如图1所示，模型x、y、z方向上的长度分别为4 m、3 m、5 m，设进风口（空调出风口）位于z=0的面上方，回风口位于x=4 m的面上方，进风口、回风口均位于中间位置。

图1 室内空气流动计算模型

3 CFD模拟分析

分析时采用有限体积法将控制方程离散化。速度-压力耦合关系采用SIMPLE算法，进行稳态计算，除能量项的离散使用二阶迎风格式外，其他均使用一阶迎风格式。采用标准κ-ε湍流模型来模拟房间内的流体流动。进风口风流量为200 m3/h，进口温度为25℃，回风口采用压力出口，其余壁面设置为对流换热边界，外界环境设置为40℃。

3.1 导流板向上时的CFD分析结果

图2和图3分别为导流板向上时横截面x=2.0 m上的温度、速度矢量图。通常，温度在24～28℃时人体的感觉最为舒适。图4为导流板向上时，空气温度低于28℃的区域。其区域体积为36.998 4 m3。

图2 导流板向上时横截面x=2.0 m上的温度分布

图3 导流板向上时横截面x=2.0 m上的速度矢量图

图4 导流板向上时空气温度低于28℃的区域

3.2 导流板为0°时的CFD分析结果

图5和图6分别为导流板为0°（z向）时横截面x=2.0 m上的温度、速度矢量图。图7为导流板为0°时，空气温度低于28℃的区域。其区域体积为52.457 5 m3。

3.3 导流板向下时的CFD分析结果

图8和图9分别为导流板向下时，横截面x=2.0m上的温度、速度矢量图。图10为导流板向下时空气温度低于28℃的区域，区域体积35.965 3 m3。从导流板分别为向上、0°和向下时的温度分布可以看出，在进风口的正下方，空气流动较弱，导致在进风口的正下方区域温度也相对较高。对比导流板向上、0°、向下的空气温度低于28℃的区域，可以得到：0°时空气温度低于28℃的区域最大，导流板向下时空气温度低于28℃的区域最小。由此可见，导流板为0°时，室内最佳舒适度空间最大，进风口最下方温度相对较高的区域也最小。

图5 导流板为0°时横截面x=2.0 m上的温度分布

图6 导流板为0°时横截面x=2.0 m上的速度矢量图

图7 导流板为0°时空气温度低于28℃的区域

图8 导流板向下时横截面x=2.0 m上的温度分布

图9 导流板向下时横截面x=2.0 m上的速度矢量图

图10 导流板向下时空气温度低于28℃的区域

4 结论

（1）利用CFD仿真技术分析了不同空调导流板角度对室内空气温度的影响。 （2）从x=2 m截面可以看出，导流板为0°时，室内空气温差最小。（3）从导流板向上、0°、向下的人体最佳舒适度分布区域来看，导流板为0°时，人体最佳舒适度区域最大，进风口最下方温度相对较高的区域最小。

[1]CHEN Q，MOSER A，SUTER P.A numerical study of indoor air quality and thermal comfort under six kinds of air diffusion [J].ASHRAE Transactions， 1992， 98（1）：203-217.

[2]陈群，陈泽敬，任建勋，等.壁面温度对室内空气流动过程的影响[C]//全国暖通空调制冷2006年学术年会文集.合肥：2006.

[3]王福军.计算流体动力学分析——CFD软件原理与应用[M].北京：清华大学出版社，2004.

Influence of Air Conditioner Deflector Angle on Indoor Air Temperature

Shi Jianrong Meng Qingguo Li XiuliZhu Jian

In order to study the influence of air conditioning deflector on indoor air temperature at different angles,a calculation model of air flow in a room with air conditioner,air inlet and return air port was established by using CFD software.The influence of air inlet on the indoor temperature,wind speed distribution,and the size of indoor human comfort zone were analyzed respectively when the air conditioning deflector was upwards,0 degrees and downwards.The results showed that when the air deflector was 0 degrees,the uniformity of indoor temperature was the best,and the region of human comfort was the biggest.

Air conditioner;Deflector;Angle;Air temperature;Human comfort degree;Air inlet;CFD

TQ 050.1

10.16759/j.cnki.issn.1007-7251.2017.08.006

2016-12-12）

*施建荣，男，1984年生，工程师。南通市，226003。