技术分享|封闭空间环境的仿真与控制

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芯知汇    2022-06-23    302

本次技术分享特邀专家:沈雄|副教授,天津大学滨海工业研究院

主题:封闭空间环境的仿真与控制

主要研究方向:室内空气气流组织。

一、需求分析

据统计,目前90%以上的人群生活在各种密闭空间内,包括但不限于住宅、办公室等建筑室内环境,飞机高铁等交通工具密闭环境以及潜艇、飞机空间站等特殊密闭环境。相关研究显示,多种疾病均与各种密闭环境内空气质量有关,因此改善密闭环境的空气质量对于人们身体健康来说无比重要。

所谓“密闭空间”的定义,严格来讲,是指整个设施呈相对封闭状态,空气与外部大气隔绝,而如何实现密闭空间在低风量条件下空气快速分层,正是改善密闭空间空气质量的有效方法。将密闭空间进行空气分层后,生活区中的污染物会尽量上浮,以此达到基本隔绝污染物对人类产生影响的理想状态。

二、原理介绍

沈雄副教授所在团队通过研究密闭环境下污染物控制,开发出基于气旋技术的空调送回风与净化系统设计。

1.气旋技术简介

气旋技术是指在室内构造出一个小型的龙卷风气流组,实现热空气快速上浮带动污染物气体上浮,使其远离人员活动区域,从而达到污染物控制的目的,该技术可以实现污染物快速分层和室内污染物快速补集与净化。

2.气旋技术理论

由于大气气旋的形成,继而创造一个离心力的作用,让离心力产生涡流,形成向心力,把污染物卷到建筑或空间顶部,达到污染物分离与人隔离效果。后来这一理论又发展到室内气旋式排风罩上,发展为气旋式空调送回风技术。

三、技术特点

为实现快速分层的目的,研究团队开展仿真模拟夏季和冬季条件实验,目的是利用空调柜机开启送冷和送热模式,以实现快速分层。初步结果表明,在该条件下,对100平米房间两个柜机和三个柜机分别进行模拟,仿真方向实现了25%的计算节能率,该结果只适用于制冷情况下。

另外,如果风量控制在小范围内,即降低现有风量,通过气旋技术将污染物压缩在一定的空间内,可实现污染物充分收集净化和处理,还能实现更大的送风效果。于是,研究团队基于新型假人的环境测试此项技术。

四、应用场景推荐

以海尔住宅柜机产品需求为例,可应用于居住建筑,另外办公建筑同样也成为可适用的应用场景,以此满足海尔办公建筑产品的需求。与此同时,工业建筑也是未来的应用场景之一,通过设计高大空间建筑内节能型空调,实现工业性空调去污和空气调节功能。

五、合作建议

综合上述各点,以及充分结合海尔自身产业情况,未来海尔企业与天津大学滨海工业研究院之间可考虑以下几点合作方向:一是基于气旋技术的创新性,实现适用于多种场景的气旋技术产品研发与应用,例如利用空调气旋技术对室内有害物质进行捕集与净化;二是新型假人在环境测试系统中的应用,包括病毒传播能力测试、热舒适测试等;三是团队合作,进行研究实验室共建、进行人才队伍建设等。


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