网吧的通风工程课题研究

通风工程课题研究——灰太狼网吧室内通风状况及空气品质的研究报告•本研究报告由谢东老师的悉心指导，陈文芝、余梦和212全体成员的努力下共同完成，由于我们水平有限，报告中错误和不足之处，敬请老师和同学批评指正，我们不胜感激。•课题组员：组长：陈文芝（CFD模拟、报告修改）组员：余梦（优化设计、实验总结）罗师刚（前期准备、报告编写）金之杰（实验分析、PPT制作）张岳骏（前期准备、实验设计）李才坤（资料查询、实验总结）•地点：南华大学弘辰后街灰太狼网吧•时间：2014年3月25日-2014年4月初•实验当天天气：阴有时有毛毛细雨前言•摘要：室内空气品质的过度污染逐渐被越来越多的人重视，室内空气品质的优劣不仅直接影响生意人利润的多少，还潜在威胁到消费者的身体健康。因此，合理的规划和布局通风设备，调控风量的大小，即满足消费者舒适程度的需求，又达到节约能源的效果。首先了解网吧内的主要污染源，然后在灰太狼网吧布置5个测点，对温度、湿度、CO2浓度、平均风速等参数进行实例检测；运用CFD模拟，结合模拟结果分析室内通风状况；将测量结果与国家标准规范值进行比较，并分析室内污染物的来源及其室内空气品质的定量预测及评价，提出了室内空气控制的方法、对策和节能建议。•关键词：室内空气品质、节约能源、通风、舒适度、节能建议•现如今，室内环境对人体健康的影响已成为人们越来越关注的话题，而在人们日常外出活动的大部分时间都会待在公共场所，公共场所环境卫生应该同样受到重视。而且公共场所环境面临的问题比室内环境问题要严重的多，也复杂的多。•以网吧为例，人员相对密集较高且平均滞留时间很长；电子设备数量多；室内密封性好，通风条件普遍较差，且大多数网吧没有实施禁烟的规定。也没有配套的吸烟区。因此，网吧室内空气污染物来源广，污染物种类多，在通风条件差的条件下严重影响了人体的健康安全，所以对网吧的通风状况及空气品质的研究变得迫切重要。前言污染物的来源•室内人员的活动呼吸过程中随呼气向空气中排放CO2、水蒸气，使空气中的氧气含量降低。据调查，曾在人体的呼出气体中检测到三氯甲烷、乙醇、苯、四氯乙烯、乙苯等有毒气体，说明许多毒物可以经过呼气排泄到空气中，从而污染室内空气。人们说话、咳嗽、打喷嚏时，随着唾液飞沫可以排出呼吸道黏膜表面的病原微生物；人的皮肤、衣物、及卫生用品可散发出各种不良气体和碎屑；人活动时可以使地面、墙壁上的灰尘、微生物等散播到空气中。污染物的来源•室内人员的活动在室内吸烟也会产生大量的有害物质，会造成严重的室内空气污染，香烟烟雾成分极其复杂，目前已检测出的就有3800多种有害物。他们在空气中以气态、气溶胶态存在，其气态物质占90％，气溶胶态物质主要成分是焦油及尼古丁，每支香烟可产生0.6-3.6mg尼古丁焦油中含有大量的有害物质。污染物的来源•建筑材料及网吧内设施随着化学工业，特别是高分子化学工业的发展，建筑材料以及家具材料已发生了很大的变化。大量新化学物质引入建筑材料以及家具制作工艺中，尤其是各种树脂、合成橡胶、塑料、矿物纤维及石棉等。一些新型建筑材料如胶合板、刨花板、各种塑料贴面等胶黏制品、绝缘、保温材料中，可释放甲醛。电脑及其敲击键盘所发出的噪声、电磁波、静电干扰等都会影响室内环境。•空调系统的污染暖通空调系统设计不合理会造成空气污染，如空调系统的温度、湿度参数设计不当、新风量不足、气流组织不合理而导致污染物在局部死角滞留、积累。暖通空调系统运行管理也会造成室内空气污染，如新风入口被污染、空气过滤器失效、空调冷却水系统中可能因为军团菌存在而导致空气中微生物污染等。随着建筑物密闭程度的提高，室内通风变差，如果室内温度、湿度都适宜，则易滋生尘螨、真菌等微生物，并使生物性有机物（如生活污水、有机垃圾等）在微生物的作用下产生多种有害气体。污染物的来源•1、本报告研究的内容本报告对造成室内空气品质不良的污染物和污染源进行的综述，并作以下方面的研究：（1）依据国家关于室内空气品质检测的标准及要求，对南华大学弘辰公寓8栋后面灰太狼网吧室内主要参数进行实地检测；（2）对于网吧室内通风状况进行数值模拟，了解其气流组织形式和温度分布。（3）采用所学理论知识对其通风系统进行校核、并与国家规范标准进行对比，结合模拟结果进行评价。（4）通过对网吧室内空气品质的评价，简要分析网吧室内空气不良污染物的来源，并提出控制室内空气品质的方法及对策，提出可行的节能建议。实验方案实验仪器DEM6型三杯风向风速表（1台）机械式通风干湿表（3台）二氧化碳浓度检测仪（1台）实验方案•2、实验步骤（1）测量室外空气的干球温度、湿球温度、CO2浓度；（2）测量送风口S1、排风口的面积S2以及送风口的流速；（3）测点布置：布置5个点。其布局如下图所示。实验方案（4）人流密度80%，测量室内参数(空调未启动)：通风系统未开时（工况1），对各测点的干湿球温度、CO2浓度进行测量；开启时（工况2），重复测量参数。实验数据处理出口风速：风口风速（m/s）风管1-11.57风管1-21.42风管1-30.98风管2-11.81风管2-21.54风管2-31.63平均风速：1.4917m/s实验数据处理CO2浓度：注：单位为ppm,括号中的为工况2的数据。实验数据处理室外工况：干球温度：20.6℃；湿球温度：19.0℃；相对湿度：86%室内工况：工况1工况2干球温度（℃）湿球温度（℃）相对湿度（％）干球温度（℃）湿球温度（℃）相对湿度（％）①24.221.88124.021.177②24.221.47822.619.474③25.221.06924.320.873④24.820.87025.221.673⑤25.222.47925.222.781测点工况工况1：未开通风系统工况2：左侧两台风机开启实验分析•1、实验数据分析：1）在运行左侧两台风机后，2、3点的温度下降1~2℃；4、5点两次测量的温度基本不变；2)1、2测点的相对湿度有所下降，而其余测点则有上升；这是由于受建筑结构的限制，4、5处于通风死角，随着时间的推移，热湿、CO2将会在此积累。实验分析3）根据我国GB/T18883-2002《室内空气质量标准》中规定的室内空气中CO2的限值是0.10%。本实验中，当通风系统未运行时，室内空气中的二氧化碳的含量普遍偏高，其中有两个测点的浓度超标。当通风系统开启后，二氧化碳的浓度下降50%左右，五个测点浓度均达标。实验分析•2、校核计算根据GB50019-2005《采暖通风与空气调节设计规范》规定，娱乐建筑类空调室内当吸烟人数较多时的每人所需新风量推荐值为51m3/(h·人)，最小值为42.5m3/(h·人)。则，所需新风量：Q1=135×0.8×51=5508m3/h实际提供的新风量:Q2=1.5×0.3×0.3×12×3600=5832m3/h故，满足网吧新风量要求。相关设计规范：实验分析•3、数值模拟：对网吧的内部构造及主机和人员的布局建立模型，根据实验数据设置边界条件，进行CFD模拟。全工况下（四台风机全开）时的工作面（0.75m）水平温度场分布实验条件下（开启左侧两台风机）时的工作面（0.75m）水平温度场分布（1）、工作面温度分布对比数值模拟全工况下的立面温度场分布实验条件下的立面温度场分布（2）立面温度分布对比工况测点（℃）①②③④⑤模拟工况224242625.525.5全运行2424232323实际测量实际测量值工况124.224.225.224.825.2实际测量值工况224.022.624.325.225.2实验分析•工作面温度模拟结果：实验分析•分析1）对比工况2与实际测量值，结果基本吻合；2）运行2台风机时，从模拟结果看右侧比左侧温度高出2℃左右。运行4台风机时，右侧温度显著降低。较运行2台风机时③点附近降低2~3℃，对于④、⑤两点附近降低1~2℃。温度比左侧温度低1℃。这是由于根据建筑布局形式，设计时右侧的风管布置较近，送风量大。3）左侧两条风管间距较大，其间温度较高。数值模拟全工况下的工作面（0.75m）水平速度场分布实验条件下的工作面（0.75m）水平速度场分布（3）速度分布对比数值模拟全工况下的立面速度场分布实验条件下的立面速度场分布二、立面温度分布对比实验分析•分析1）由图可知，新风已送入工作区。2）工作面的风速在0.03~0.1m3/s,且①、⑤测点附近的空气基本不流动。但由送风口立面速度分布图分析知，新风送达到工作面。可能是由于建筑物内设备、人员较多，④、⑤点附近由于建筑隔断的影响，且只设有门进行排风，故空气流动速度慢。总之，从模拟结果看，新风能抵达工作区，但平均风速低。风管之间的间距大，热量不能带走，导致空气温度高。数值模拟二、立面温度分布对比全工况下进风流线图二、立面温度分布对比实验工况下进风流线图实验结论及建议1、校核计算其新风量是符合标准的，但工作面风速低。由图可知，在蓝色区域的风速基本趋近于0，风速低了则人体的散热散湿量及电脑的散热量带不出去，造成人体的不舒适感，故考虑在这些区域进行局部排风，但由于网吧吊顶已经做了新风系统，若设置排风系统，怕气流短路，新风没有到达工作区域就被排出去，其次是气流的走向都是由后向前往门口的方向流动，由于建筑后墙是窗户，故建议在前墙上方装设排风机。模拟工况速度图实验结论及建议2、在过渡季节采用抽新风带走热湿负荷时。建议仅开启右侧的送风系统，因为右侧的热湿负荷大且受建筑布局的限制，不易排出。实验结论及建议3、送风口应布置在过道之间，勿设置在电脑上方。这是由于，电脑工作会产生热量与有害气体，新风应该首先送达到人体。实验结论及建议•4、建议在风管侧面加侧送风且百叶片稍微上扬，以扩大新风作用面积，带走两条风管之间的热量•5、建议网吧定期清理送风口，勤搞卫生•6、对网吧空调与通风系统安装净化消毒装置•7、考虑到网吧内风速低建议在网吧内不抽烟，不随意吐痰，不吃味道重的东西•在谢东老师的精心指导下，在我们小组全体成员的共同努力下，时至今日，我们按时完成了本实验课题报告。在认真听取了前面几个小组的精彩讲解之后，我们在认同你们的辛勤劳动成果的同时，也发现了一些在实验过程中所存在的问题。所以，为了使得我们小组的实验课题报告更加准确。今天之前，我们再次对实验报告内容作了修改，对实验中的那些问题进行了深刻地反思，同时也对我们所发现的一些问题进行了优化设计。具体如下：课题总结1、测点分布及测点个数由于受整个网吧布局结构的影响，网吧结构的不对称性决定了测点分布。在网吧门口收银台的地方比较空旷，风速、风量都会较其他地方多一些，但是当时布置测点的时候，我们没有考虑在这个地方设置测点。而在网吧的右侧比较窄的地方则是一个通风死角，空气流通不变，我们所设置的测点数较少。从模拟结果看,两风管之间的地方温度较高，为分析新风抵达的范围,分析风管布置间距是否合理,应该在每两风管之间布置测点。如图：2、实验次数对于本课题，我们选择在2014年3月25日下午16:00-19:00这一个相对有代表性的时间段去测量。一开始比较晴朗，室外温度也比较高，我们与网吧老板协商之后，开启了风机对网吧机械通风。最后晴转多云下了一点小雨。仅靠门送排风。这恰好与机械通风进行了对比。对于这个课题，我们并没有在一天中的不同时间段或者一个月里的不同天来进行实验，这样看来，可能会存在偶然误差。所以最好是根据天气情况、一天的不同时间段、网吧人员的满座率以及网吧机械通风系统的开启时间等等来进行实验，这样所得出的结论会比较有说服力。就网吧机械通风系统而言，网吧老板也并不是每时每刻都开启，天气很热时开启一段时间，室外比较凉爽的时候则关闭。目前，我们暂且发现这些不足，我们欢迎谢老师和各位同学们不吝赐教，批评指正，以便不断改进。谢谢！LOGO2019/8/11此处添加公司信息38点击此处添加脚注信息参考文献[1]GB50019-2005，采暖通风与空气调节设计规范[S].北京：中国计划出版社，2005．[2]GB/T1883-2002,室内空气质量标准[S].北京：中国计划出版社，2005．[3]王福军.计算流体力学分