计算机方面论文与计算机有关的论文计算机房室内空气置换通风的发展及现状研究

计算机方面论文与计算机有关的论文：计算机房室内空气置换通风的发展及现状研究[摘要]本文简单介绍了置换通风,从置换通风的热舒适性和污染物分布两个方面讨论了计算机机房室内空气品质。对于计算机机房室内热舒适性本文主要考虑了热力分层和垂直温度梯度这两个方面;对于计算机机房室内污染物本文主要考虑了颗粒和气体污染物的分布情况。[关键词]室内环境室内环境品质置换通风空气品质近年来,各类学校相继建设了计算机机房。而提高室内空气品质,就要进行置换通风处理。置换通风是将新鲜空气直接送入工作区,并在地板上形成一层较薄的空气湖,空气湖是由较凉的新鲜空气扩散而成。室内的热源产生向上的对流气流,新鲜空气受此气流的卷吸作用、后继新风的推动作用以及排风口的抽吸作用而缓慢上升,并且形成室内空气运动的主导气流,形成类似于活塞流的向上单向流动,因此室内浑浊的空气被后继的新鲜空气抬升到房间顶部,并被设置在上部的排风口吸走①。从目前对计算机机房室内空气品质的置换通风现状来看,研究应当主要集中在以下几个方面:一、置换通风的热舒适性计算机机房室内热舒适性的影响因素主要有室内温度、空气流速、相对湿度以及辐射等,在评价室内热环境时室内温度所占的权重较大,空气流速次之②。这些参数受到热力分层、垂直温度分层和送风量等因素的影响。1.热力分层。热力分层是置换通风的一种显著特性,设置为这种送风方式的房间,其温度和污染物浓度呈层状分布,分别是低温区、温跃层和高温区,温跃层的温度梯度和污染物浓度梯度很大,空气的主要温升过程在此区内实现。因为热源特性的变化对多污染热源置换通风人力分层高度的影响很大,要降低能耗并获得良好的置换通风效果,机房内热源应尽量布置紧密。在设计中分界面要高于工作区高度,机房内学生的活动范围控制在分界面以下,以保证工作区有可靠的空气条件③,计算机机房是热源一定的建筑,送风量直接影响热力分层高度,热力分层随送风量的增大而增高。2.垂直温度梯度分布。垂直温度梯度分布比较复杂,上高下低,接近反写“S”型图形,垂直温度分布受多种因素影响,随影响因素的不同而有规律地变化,一般是底部空气温度比送风温度高,而垂直温度分布曲线从标高为0.1米处算起。这是因为低温空气由地面附近送入学生活动区,人体就会感到室内空气竖直方向头暖脚寒,与人的生理反应相反,根据ASHARE5592标准,只有保证室内0.1米与1.1米之间的温差小于3℃,才能满足人的舒适性要求。马仁民④提出把整个房间简化为三个温升段,分别为地面空气层温升、工作区温升和上部温升,介绍了这三段的温升计算式。地面温升主要是受到地面辐射和其他热源的辐射热后将此热量经对流热转换移给地面表层空气,使进入的空气温度升高。工作区温升决定于工作区高度h内的综合冷负荷,综合冷负荷包括室内人员及电气设备负荷,室内照明负荷,围护结构及太阳辐射热负荷等。二、置换通风室内污染物分布计算机机房室内污染物主要有颗粒污染物和有害气体污染物,颗粒污染物主要是室内外空调系统带入和二次扬尘原因产生的的固体可吸入性颗粒污染物和一些微生物;有害气体污染有CO2、CO、NO2和氡等,还有欧洲标准委员会(CEN)报告中提到的室内空气中对人体健康有害的总挥发性有机物(TVOCs),包括一些致癌物质⑤。Persily⑥指出用室内CO2浓度估计室内空气品质和通风状况,计算建筑的换气效率,但CO2浓度并不能全面指示室内空气品质的状况。有研究表明在人们活动较为频繁的呼吸区能够发现高浓度的可吸入性颗粒物,长期处于其中同样会危害人的身体健康⑦。实际上由于送风和学生走动很容易引起地板沉积物和悬浮颗粒物的扰动,这些颗粒物进入对流气流后,从计算机机房底部扩散到整个机房内,机房内的污染物浓度分布不同。关于计算机机房室内污染,通常大家认为由于室内气流形式主要受热源附近的对流空气的控制,空气从房间的底部被带到房间上部。当室内污染源即是热源时,这就意味着对流气流中的污染物在自身浮力作用下向上流动,这种污染物的扩散方向与置换通风自下而上的主导气流方向一致,这种情况较为理想。但是并不是所有的污染物都受到浮力的作用随着气流到房间上部区域,在那里形成回流。污染源如果是冷源,那么它必定会进入对流气流中与排出气体混合回流⑧。瑞典ElisabethMundt⑨教授试验检测了稳态和紊乱(人员走动)状况下不同位置污染物的浓度,结果显示悬浮颗粒在对流气流内部的浓度不同于其在气流外部的浓度,而排污效率很大程度上取决于污染源的位置;StymneH10做了墙壁上不同高度冷源污染物扩散的研究;Mundt11还做了地板上部1m处冷源污染物的分布研究。从定量分析的角度看,污染物的流动和分布一般取决于计算机房的结构、气流组织、污染源特性以及热流边界等。置换通风计算机机房内气流分层流动,在垂直方向形成浓度梯度,可以将机房分为上、下两个控制区:学生活动区和上部区。由于室内热力分层高度维持在学生活动区上方,学生活动区内的气流为单向向上流,气流掺混系数β=0,随着污染源的位置不同,稳态排污效率为1~∞12。在机房等场所采用置换通风时,置换气流可以有效地排除学生活动区内的污染物,人体释放的污染物为热源污染物,其扩散方向与学生活动区内主导气流方向一致,置换式气流排除人员活动区内污染物的能力非常强大13。注释:①12陈沛霖.建筑空调适用技术基础[M].北京:中国电力出版社,2004.②刘庆红.置换通风数值模拟分析与技术经济性分析[D].南京:南京理工大学,2004.③李龙宇,李强民.置换通风的原理及应用[J].通风除尘,1996,(1):27-31.④马仁民.地板送风技术条件与舒适性条件的研究[J].暖通空调,1995,(6):45-51.⑤ZhangLin,TTChow.Comparisonofperformancesofdisplacementandmixingventilations.PartII:indoorairquality[J].InternationalJournalofRefrigeration,2005,(28):288-305.⑥A.Persily.EvaluatingbuildingIAQandventilationwithindoorcarbondioxide[J].ASHRAETrans,1997,103(2):193-204.⑦HolmbergS,ChenQ.Airflowandparticlecontrolwithdifferentventilationsystemsinaclassroom[J].IndoorAir,2003,(13):200-204.⑧13ElisabethMundt.Non-buoyantpollutantsourcesandparticlesindisplacementventilation[J].Build-ingandEnvironment,2001,(36):829-836.⑨10StymneH,SandbergM.Dispersionpatternofcontaminantsinadisplacementventilatedroom-implicationsfordemandcontrol[A].In:Proceedingsof12thAIVCConferenceAirMovement&VentilationControlwithinBuildings[C].Ottawa,1991,173-189.11MundtE.Theperformanceofdisplacementventila-tionsystems-experimentalandtheoreticalstudies[R].BuildingServicesEngineering,RoyalInstituteofTechnolo-gy,Stockholm,Sweden,1996.