JP2023520259A - Thermal comfort ventilation and pollutant control method for air stability in finite space - Google Patents

Thermal comfort ventilation and pollutant control method for air stability in finite space Download PDF

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Abstract

【課題】有限空間の空気安定性のための熱的快適換気及び汚染物質制御方法を提供する。【解決手段】有限空間の空気安定性のための熱的快適換気及び汚染物質制御方法は、温度勾配測定システムを設計し、該システムによって有限空間内の様々な高さの温度データを取得し、その温度勾配値を計算することにより、有限空間内の空気安定性作業条件、即ち安定型、中性型及び不安定型を判断するという有限空間の安定性作業条件を判断するステップＡと、流出空間の大きさに応じて、該流体の流れが自由噴流であるか又は拘束噴流であるかを判断し、噴流軌跡の相関式に従って噴流軌跡を予測し、慣性停滞現象が発生するか否かを判断するという噴流のタイプを判断し、噴流の流れ方向を予測するステップＢと、ステップＡ～Ｂで計算されたパラメータと噴流軌跡に従って、放射空調方式、室内排気方式及び排気口の選択位置を最適化制御することにより、換気方式の合理的な利用を実現するという換気方式を最適化制御するステップＣとを含む。【選択図】図１A thermal comfort ventilation and pollutant control method for air stability in a finite space. A thermal comfort ventilation and pollutant control method for air stability in a finite space designs a temperature gradient measurement system, acquires temperature data at various heights in a finite space with the system, step A of determining a finite space stability working condition by calculating its temperature gradient value to determine the air stability working condition in a finite space, i.e. stable type, neutral type and unstable type; According to the magnitude, determine whether the fluid flow is a free jet or a constrained jet, predict the jet trajectory according to the correlation equation of the jet trajectory, and determine whether inertial stagnation will occur. Optimizing the selected position of the radiant air conditioning system, the indoor exhaust system, and the exhaust port according to the parameters and the jet trajectory calculated in steps A and B. optimizing control of the ventilation scheme to achieve rational utilization of the ventilation scheme by controlling. [Selection drawing] Fig. 1

Description

本発明は、有限空間の空気安定性のための熱的快適換気及び汚染物質制御方法に関する。 The present invention relates to thermal comfort ventilation and pollutant control methods for air stability in finite spaces.

室内空気汚染とは、空気中の１種又は複数種の物質の性質、濃度、及び室内人員の暴露持続時間が一定の程度に達し、室内人員に一連の不適応症状を引き起こす現象である。これは、粉塵、煙塵、微生物、ウイルス（新型コロナウイルス、ＳＡＲＳ、ＭＥＲＳウイルス）などの有害な物質を放出し得る室内の汚染源の存在に起因し得る。室内空気の気流組織パターンは、空気中の汚染物質の流れ及び拡散方向を大きく決定する。室内の気流組織形式は、主に換気方式によって実現される。室内換気方式の不適切な選択も、室内汚染を悪化させ得る。工場では、エンジン燃焼室も機能する。 Indoor air pollution is a phenomenon in which the nature, concentration, and duration of exposure of indoor personnel to one or more substances in the air reaches a certain level, causing a series of maladaptive symptoms in indoor personnel. This may be due to the presence of indoor pollution sources that can release harmful substances such as dust, smoke dust, micro-organisms, viruses (novel coronavirus, SARS, MERS virus). The airflow texture pattern of indoor air largely determines the direction of flow and diffusion of contaminants in the air. The airflow organization form in the room is mainly realized by the ventilation method. Improper selection of room ventilation schemes can also exacerbate indoor pollution. In the factory, the engine combustion chamber also works.

暖房換気空調では、夏は冷気を送って室温を下げ、冬は熱気を送って室温を上げる。冷気降温と熱気暖房は、噴流自体の温度と周囲媒体の温度に差が生じることが多い。このような周囲媒体の温度と等しくない噴流は、温度差噴流と呼ばれる。噴流自体が受ける浮力と重力はアンバランスであるため、下向き又は上向きに曲がる。その軌跡のずれの程度は、アルキメデス数（Ａｒ数）に関係している。しかし、Ａｒ数は、噴流と周囲環境との温度差がその運動軌跡に与える影響のみを考慮してるが、流体領域において、垂直温度勾配が噴流の運動軌跡にも影響を与えることを考慮していない。有限空間の空気安定性によれば、流体領域の垂直温度勾配が正である場合（安定型）、噴流はその元の慣性を保持し、その主流方向に沿って運動する。流体領域の垂直温度勾配が負である場合（不安定型）、噴流の初期慣性力は環境における強い対流によって破壊されやすいため、その運動軌跡が主流方向から逸脱し、拡散面積がより広くなる。流体領域内に垂直温度勾配がない場合（中性型）、噴流の運動軌跡の特徴は安定型と不安定型との間にある。有限空間の空気安定性が室内気流組織の表現形式に与える影響は、無次元基準数Ｇｃ数によって反映することができる。 Heating, ventilation, and air conditioning lower the room temperature by sending cold air in the summer, and raise the room temperature by sending hot air in the winter. Cold air cooling and hot air heating often produce a temperature difference between the jet itself and the surrounding medium. Such jets that are not equal to the temperature of the surrounding medium are called differential temperature jets. The buoyancy and gravity forces experienced by the jet itself are unbalanced, so it bends downwards or upwards. The degree of deviation of the trajectory is related to the Archimedes number (Ar number). However, although the Ar number only considers the effect of the temperature difference between the jet and the surrounding environment on its motion trajectory, it considers that in the fluid domain the vertical temperature gradient also affects the jet's motion trajectory. do not have. According to finite-space air stability, when the vertical temperature gradient in the fluid region is positive (stable), the jet retains its original inertia and moves along its mainstream direction. When the vertical temperature gradient in the fluid region is negative (unstable type), the initial inertial force of the jet is likely to be destroyed by strong convection in the environment, so its motion trajectory deviates from the mainstream direction and the diffusion area becomes wider. When there is no vertical temperature gradient in the fluid region (neutral type), the features of the jet motion trajectory are between stable and unstable types. The effect of the air stability in a finite space on the representation of the indoor airflow structure can be reflected by the dimensionless reference number Gc number.

本発明は、有限空間の空気安定性のための熱的快適換気及び汚染物質制御方法を提供することを目的とする。有限空間において、室内温度勾配状況に基づいてどの空気安定性作業条件に属するかを判断し、噴流拡散分散過程及び汚染物質拡散規則を得る。さらに、汚染物質排出方式に基づいてその流れ形式を判断し、有限空間の安定性に基づく噴流式に従って、噴流のタイプを判断し、汚染物質の方向を予測することにより、有限空間の換気設計指導方法を提供し、汚染物質の効率的な排出を保証し、室内の空気の質と人体の健康のニーズを満たす。 The present invention aims to provide thermal comfort ventilation and pollutant control methods for air stability in finite spaces. In a finite space, it is determined which air stability working condition it belongs to according to the indoor temperature gradient situation, and the jet diffusion dispersion process and pollutant diffusion rule are obtained. In addition, by judging the flow form based on the pollutant discharge method, judging the jet type according to the jet formula based on the stability of the finite space, and predicting the direction of the pollutants, the ventilation design guidance for the finite space It provides a way to ensure the efficient discharge of pollutants and meet the needs of indoor air quality and human health.

本発明の技術的解決手段は、有限空間の空気安定性のための熱的快適換気及び汚染物質制御方法であり、
温度勾配測定システムを設計し、該システムによって有限空間内の様々な高さの温度データを取得し、その温度勾配値を計算することにより、有限空間内の空気安定性作業条件、即ち安定型、中性型及び不安定型を判断し、安定型は噴流拡散分散過程を抑制し、不安定型は噴流拡散分散過程を加速し、中性型の噴流拡散分散に対する影響は安定型と不安定型との間にあり、前記温度勾配測定システムは、有限空間内に１本又は複数本の温度測定装置ロッドを適切な方式で、例えば梅の花の形に配置し、各測定ロッドで高さ方向に沿って等距離で複数の温度測定点、例えば５つを取り、温度自己計測器を利用して温度勾配測定を行い、温度勾配の計算式は、

Figure 2023520259000002
であり、
式中、Tは各高さの温度値で、ケルビンであり、∇Tは温度勾配であり、単位はケルビン／メートルであり、ΔTは部屋の上下表面の温度差、又は考慮されるある流れ層の上下の温度差であり、単位はケルビンであり、Lは部屋の高さであり、単位はメートルであるという有限空間の安定性作業条件を判断するステップＡと、
流出空間の大きさに応じて、該流体の流れが自由噴流であるか又は拘束噴流であるかを判断し、本発明で提案する噴流軌跡の相関式に従って噴流軌跡を予測し、慣性停滞現象が発生するか否かを判断し、前記噴流軌跡の相関式は、
Figure 2023520259000003

Figure 2023520259000004

Figure 2023520259000005
であり、
ここで、
Figure 2023520259000006
、
Figure 2023520259000007
であり、
式中、Arは無次元基準数アルキメデス数で、重力と粘性力の比を示し、Gcは発明者が提案した無次元基準数Gc数で、浮力と慣性力の垂直成分の比を示し、xは噴流の長さであり、単位はメートルであり、Snは開始セグメントの噴流のコア長さであり、単位はメートルであり、Sendは噴流減衰の最大距離であり、単位はメートルであり、ν0は噴流の初速度であり、単位はメートル／秒であり、ν1は噴流の開始セグメントのコア速度（ν1=0.9ν0）であり、単位はメートル／秒であり、ν2は噴流が最大距離まで減衰する時の速度であり、人体の健康のニーズを考慮して、ν2=0.1メートル／秒を取ることができ、他の産業又は特定の要件の場合はプロセス条件のニーズによって決定することができ、完全な自由噴流である場合に（１-０．９９）ν0を取ることができ、タバコの吸い殻、薫香、藁等の材料の燃焼初速度は、浮力を駆動力、即ち作用圧力とする方法を参照して決定することができ、yは噴流軸心の縦方向の距離であり、単位はメートルであり、αは噴流の偏向角度であり、単位は度であり、d0はノズルの直径であり、単位はメートルであり、gは垂直方向の加速度であり、単位はメートル／秒の２乗であり、ν0は噴流の初速度であり、単位はメートル／秒であり、αは乱流係数であり、Teは周囲ガスの温度であり、単位はケルビンであり、T0は噴流の温度であり、単位はケルビンであり、ΔT0は噴流と周囲環境との温度差であり、単位はケルビンであり、ΔTは部屋の上下表面の温度差、又は考慮されるある流れ層の上下の温度差であり、単位はケルビンであり、Lは部屋の高さであり、単位はメートルであり、C、C1、C2は定数であり、実験又は数値方法によって較正することができ、Cを最初に１に設定することができ、２次元数値シミュレーションの比較分析に従って、それぞれC1、C2を０．２１４、０．１１５に予備的に推奨することができるという噴流のタイプを判断し、噴流の流れ方向を予測するステップＢと、
ステップＡ～Ｂで計算されたパラメータと噴流軌跡に従って、放射空調方式、室内排気方式及び排気口の選択位置を最適化制御することにより、換気方式の合理的な利用を実現するという換気方式を最適化制御するステップＣとを特徴とする。 The technical solution of the present invention is a thermal comfort ventilation and pollutant control method for air stability in limited space,
By designing a temperature gradient measurement system, obtaining temperature data at various heights in a finite space by the system, and calculating the temperature gradient value, the air stability working conditions in the finite space, namely stable type, The neutral type and the unstable type are judged, the stable type suppresses the jet diffusion dispersion process, the unstable type accelerates the jet diffusion dispersion process, and the influence of the neutral type on the jet diffusion dispersion is between the stable type and the unstable type. , the temperature gradient measurement system includes one or more temperature measurement device rods arranged in a finite space in an appropriate manner, for example, in the shape of a plum blossom, and each measurement rod along the height direction A plurality of temperature measurement points, for example five, are taken at equal distances, and the temperature gradient is measured using a temperature self-measuring instrument. The temperature gradient calculation formula is
Figure 2023520259000002
and
where T is the temperature value at each height in degrees Kelvin, ∇T is the temperature gradient in degrees Kelvin/meter, and ΔT is the temperature difference between the upper and lower surfaces of the room, or some flow layer being considered. Step A of determining the finite space stability working condition that is the temperature difference above and below , in units of Kelvin, L is the height of the room, and is in meters;
Depending on the size of the outflow space, it is determined whether the fluid flow is a free jet or a constrained jet, and the jet trajectory is predicted according to the correlation formula for the jet trajectory proposed in the present invention, so that the inertial stagnation phenomenon occurs. Judging whether or not it occurs, the correlation equation of the jet trajectory is
Figure 2023520259000003

Figure 2023520259000004

Figure 2023520259000005
and
here,
Figure 2023520259000006
,
Figure 2023520259000007
and
In the formula, Ar is the dimensionless reference number Archimedes number, which indicates the ratio of gravity and viscous force, and Gc is the dimensionless reference number Gc number proposed by the inventor, which indicates the ratio of the vertical components of the buoyant force and the inertial force, and x is the length of the jet in meters, S n is the core length of the jet in the starting segment in meters, S end is the maximum distance of jet attenuation in meters , ν 0 is the initial velocity of the jet in units of meters/second, ν 1 is the core velocity of the starting segment of the jet (ν 1 =0.9ν 0 ) in units of meters/second, and ν 2 is the velocity at which the jet decays to the maximum distance, which can be taken as ν 2 =0.1 m/s, considering human health needs, and for other industries or specific requirements, depending on the process conditions Can be determined by needs, can take (1-0.99) ν 0 in the case of perfect free jet, the initial combustion velocity of materials such as cigarette butts, incense, straw, etc. drives the buoyancy It can be determined with reference to the method of force, that is, the working pressure, y is the longitudinal distance of the jet axis in meters, α is the deflection angle of the jet in degrees , where d0 is the diameter of the nozzle, in meters, g is the vertical acceleration, in meters/second squared, ν0 is the initial velocity of the jet, in meters /s, α is the turbulence coefficient, T e is the temperature of the ambient gas in Kelvin, T 0 is the temperature of the jet in Kelvin, ΔT 0 is the temperature of the jet and the surroundings is the temperature difference with the environment, in Kelvin, ΔT is the temperature difference between the upper and lower surfaces of the room, or above and below a flow layer being considered, in Kelvin, L is the height of the room is in meters, C, C 1 , C 2 are constants and can be calibrated by experiments or numerical methods, C can be initially set to 1, and two-dimensional numerical simulation Step B of determining the jet type and predicting the flow direction of the jet, according to the comparative analysis, C 1 , C 2 can be preliminarily recommended to be 0.214, 0.115 respectively;
Optimizing the ventilation system to realize rational use of the ventilation system by optimizing and controlling the selected position of the radiant air conditioning system, the room exhaust system, and the exhaust port according to the parameters and the jet trajectory calculated in steps A and B. and a step C for controlling the transformation.

技術的解決手段のステップＣに基づき、換気方式の最適化制御は次のようにアドバイスされる。
夏の床放射冷房又は冬の放射天井暖房（熱的快適性のニーズを満たす）の場合、安定型の状況が発生しやすく、この時、温度成層の制限作用により、汚染物質は一定の高さに集まり、夏の床放射冷房又は冬の放射天井暖房（熱的快適性のニーズを満たす）の場合、安定型の状況が発生しやすく、この時、温度成層の制限作用により、汚染物質は一定の高さに集まり、主流方向に沿って移動し、このような状況では、全体換気は汚染物質の迅速な希釈と排出に不都合であり、エネルギー消費量が大きい。この時、局所換気設計又は指向性換気設計を優先し、即ち、床放射冷房期間＋局所又は指向性換気気流組織形式又は天井放射暖房期間＋局所又は指向性換気気流組織形式を使用し、汚染源の位置及び汚染源の流れ方向に基づき、換気口の配置を合理的に設計する。上へ移動する場合、頂部に排気口を設置する必要があり、水平方向に沿って移動する場合、水平箇所に排気口を設計する。部屋に放射天井のみが取り付けられる場合、夏は放射冷天井が不安定型の状況を形成しやすく、部屋は、汚染物質を効果的に排出するための全体換気に適する。しかし、冬の放射暖房の状況は安定型の状況を形成し、冬に指向性換気を行うように、この時、事前にステップＡ～Ｂに基づいて汚染物質の軌跡を予測し、換気口を予め残す必要がある。不安定型及び中性型は全体換気に適し、夏に放射冷房、冬に床暖房を使用する部屋は、上冷下熱の温度分布状況を形成する。この時、室内は不安定型の状況であり、室内の対流運動が強く、汚染物質の分散希釈過程が加速され、全体換気方式を使用して汚染物質を排出することをアドバイスし、即ち、天井冷放射期間＋全体換気の室内気流組織形式又は地上放射暖房期間＋全体換気設計気流組織形式を形成し、任意の上面又は地上放射空調を使用しない場合に全体換気設計気流組織形式を使用することが好ましい。 Based on step C of the technical solution, the optimization control of the ventilation strategy is advised as follows.
In the case of radiant floor cooling in summer or radiant ceiling heating in winter (meeting thermal comfort needs), a stable type situation is likely to occur, where contaminants are kept at a certain height due to the limiting effect of temperature stratification. In the case of radiant floor cooling in summer or radiant ceiling heating in winter (to meet the needs of thermal comfort), a stable situation is likely to occur, at which time the contaminants are constant due to the limiting effect of temperature stratification. height and migrates along the mainstream direction, and in such circumstances, general ventilation is inconvenient for rapid dilution and exhaustion of pollutants, and energy consumption is high. At this time, the local ventilation design or the directional ventilation design shall be prioritized, that is, use the floor radiant cooling period + local or directional ventilation airflow organization type or the ceiling radiant heating period + local or directional ventilation airflow organization type to avoid pollution sources. Rationally design the layout of ventilation openings based on the location and flow direction of pollution sources. When moving upward, the exhaust port should be installed at the top, and when moving along the horizontal direction, the exhaust port should be designed at the horizontal point. If a room is only fitted with a radiant ceiling, the radiant cold ceiling is likely to form an unstable type situation in summer, and the room is suitable for general ventilation to effectively exhaust pollutants. However, the situation of radiant heating in winter forms a stable situation, just like directional ventilation in winter. must be left in advance. Unstable type and neutral type are suitable for general ventilation, and a room using radiant cooling in summer and floor heating in winter forms a temperature distribution of top cooling and bottom heating. At this time, the room is in an unstable state, the convection movement in the room is strong, and the process of dispersing and diluting pollutants is accelerated. It is preferable to form a radiant period + total ventilation room airflow organization type or a ground radiant heating period + total ventilation design airflow organization form and use the total ventilation design airflow organization form when not using any top or ground radiant air conditioning. .

本発明はまた、噴流と周囲環境の温度、及び流体領域の上下境界面の温度差による噴流の運動軌跡への影響を考慮し、両者の噴流に対する作用効果はそれぞれAr数及びGc数（Gc数は浮力と慣性力の垂直成分の比である）で示される。有限空間の空気安定性の定義では、噴流希釈過程は分散拡散希釈過程であり、不安定型は汚染物質の拡散分散を加速でき、室内の汚染物質を排出し、室内気流組織の死角を減少させることに有益である。安定型は拡散分散過程を抑制するため、汚染物質の堆積を引き起こす。有限空間の空気安定性の定義に基づいて、温度差噴流軌跡の予測方法を修正し、温度差噴流軌跡を確実かつ正確に予測することができる。噴流の温度、周囲環境の温度及び流体の上下表面の温度を変えることで、様々な噴流運動を得ることができ、噴流軌跡を正確に予測することができる。これを拘束噴流、自由噴流及び停滞現象に対する新しい基準とする。噴流の長さが有限空間の寸法より大きい場合、噴流は拘束噴流である。噴流の長さが有限空間の寸法より小さい場合、噴流は自由噴流である。室内の障害物と汚染源との間の距離が噴流の長さより小さい場合、噴流軌跡に慣性停滞現象が発生する。噴流軌跡を通じて、空間内の排気方式及び排気口の選択位置をアドバイスすることにより、換気方式の合理的な利用を実現し、エネルギーを節約し、汚染物質を効率的に除去する。本発明は、空気環境において室内の換気設計を指導することに有益であり、水環境において工場の汚水排出を指導することに有益であり、各種の環境保護装置の内部、燃焼装置の内部の最適化に用いることもできる。 The present invention also considers the effects on the motion trajectory of the jet due to the temperature of the jet and the surrounding environment, and the temperature difference between the upper and lower boundary surfaces of the fluid region. is the ratio of the vertical components of the buoyant force and the inertial force). In the definition of air stability in finite space, the jet dilution process is a dispersion-diffusion dilution process, and the unstable type can accelerate the diffusion dispersion of pollutants, exhaust indoor pollutants, and reduce the dead angle of indoor airflow organization. beneficial to The stable type suppresses the diffusion dispersion process and causes the deposition of contaminants. Based on the definition of air stability in finite space, the prediction method of the temperature difference jet trajectory can be modified to predict the temperature difference jet trajectory reliably and accurately. By changing the temperature of the jet, the temperature of the surrounding environment, and the temperature of the upper and lower surfaces of the fluid, various jet motions can be obtained, and the jet trajectory can be accurately predicted. This is the new standard for constrained jets, free jets and stagnant phenomena. A jet is a constrained jet if the length of the jet is greater than the dimension of the finite space. A jet is a free jet if its length is less than the dimension of the finite space. When the distance between the indoor obstacle and the pollution source is smaller than the length of the jet, an inertial stagnation phenomenon occurs in the jet trajectory. Through the jet trajectory, it advises the selection position of the exhaust method and the exhaust port in the space, realizing the rational use of the ventilation method, saving energy and effectively removing pollutants. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful for guiding indoor ventilation design in the air environment, and useful in guiding factory wastewater discharge in the water environment. It can also be used for conversion.

実施例における様々な有限空間の空気安定性作業条件での汚染物質の噴流軌跡である。FIG. 10 is a contaminant jet trajectory for various finite space air stability working conditions in an example; FIG. 安定型作業条件での指向性換気の概略図である。1 is a schematic diagram of directional ventilation in stable working conditions; FIG. 中性型作業条件での全体換気の概略図である。1 is a schematic diagram of general ventilation at neutral type working conditions; FIG. 不安定型作業条件での全体換気の概略図である。1 is a schematic diagram of general ventilation in unstable working conditions; FIG.

図中：１ 放熱板、２ 給気ダクト、３ 給気口、４ 排気ダクト、５ 排気口、６ 垂直方向温度勾配測定システムの配置方式、７ 温度測定プローブ。 In the figure: 1 heat sink, 2 air supply duct, 3 air supply port, 4 exhaust duct, 5 exhaust port, 6 layout of vertical temperature gradient measurement system, 7 temperature measurement probe.

以下、実施例及び図面を参照しながら本発明及びその具体的な実施形態をさらに詳細に説明する。 The present invention and specific embodiments thereof will now be described in more detail with reference to examples and drawings.

本発明は、
温度勾配測定システムを設計し、該システムによって有限空間内の様々な高さの温度データを取得し、その温度勾配値を計算することにより、有限空間内の空気安定性作業条件、即ち安定型、中性型及び不安定型を判断し、安定型は噴流拡散分散過程を抑制し、不安定型は噴流拡散分散過程を加速し、中性型の噴流拡散分散に対する影響は安定型と不安定型との間にあり、前記温度勾配測定システムは、有限空間内に１本又は複数本の温度測定装置ロッドを適切な方式で、例えば梅の花の形に配置し、各測定ロッドで高さ方向に沿って等距離で複数の温度測定点、例えば５つを取り、温度自己計測器を利用して温度勾配測定を行い、温度勾配の計算式は、

Figure 2023520259000008
であり、
式中、Tは各高さの温度値であり、ケルビンであり、∇Tは温度勾配であり、単位はケルビン／メートルであり、ΔTは部屋の上下表面の温度差、又は考慮されるある流れ層の上下の温度差であり、単位はケルビンであり、Lは部屋の高さであり、単位はメートルであるという有限空間の安定性作業条件を判断するステップＡと、
流出空間の大きさに応じて、該流体の流れが自由噴流であるか又は拘束噴流であるかを判断し、本発明で提案する噴流軌跡の相関式（下式（２）、（３）、（４）を参照）に従って噴流軌跡を予測し、慣性停滞現象が発生するか否かを判断し、
技術的解決手段の特徴Ｂに基づき、噴流軌跡の相関式は、
Figure 2023520259000009
Figure 2023520259000010
Figure 2023520259000011
であり、
ここで、
Figure 2023520259000012

、
Figure 2023520259000013
であり、
式中、Arは無次元基準数アルキメデス数で、重力と粘性力の比を示し、Gcは発明者が提案した無次元基準数Gc数で、浮力と慣性力の垂直成分の比を示し、xは噴流の長さであり、単位はメートルであり、Snは開始セグメントの噴流のコア長さであり、単位はメートルであり、Sendは噴流減衰の最大距離であり、単位はメートルであり、ν0は噴流の初速度であり、単位はメートル／秒であり、ν1は噴流の開始セグメントのコア速度（ν1=0.9ν0）であり、単位はメートル／秒であり、ν2は噴流が最大距離まで減衰する時の速度であり、人体の健康のニーズを考慮して、ν2＝0.1メートル／秒を取ることができ、他の産業又は特定の要件の場合はプロセス条件のニーズによって決定することができ、完全な自由噴流である場合に（１－０．９９）ν0を取ることができ、タバコの吸い殻、薫香、藁等の材料の燃焼初速度は、浮力を駆動力（作用圧力）とする方法を参照して決定することができ、yは噴流軸心の縦方向の距離であり、単位はメートルであり、αは噴流の偏向角度であり、単位は度であり、d0はノズルの直径であり、単位はメートルであり、gは垂直方向の加速度であり、単位はメートル／秒の２乗であり、ν0は噴流の初速度であり、単位はメートル／秒であり、αは乱流係数であり、Teは周囲ガスの温度であり、単位はケルビンであり、T0は噴流の温度であり、単位はケルビンであり、ΔT0は噴流と周囲環境との温度差であり、単位はケルビンであり、ΔTは部屋の上下表面の温度差（又は考慮されるある流れ層の上下の温度差）であり、単位はケルビンであり、Lは部屋の高さであり、単位はメートルであり、C、C1、C2は定数であり、実験又は数値方法によって較正することができ、Cを最初に１に設定することができ、２次元数値シミュレーションの比較分析に従って、それぞれC1、C2を０．２１４、０．１１５に予備的に推奨することができるという噴流のタイプを判断し、噴流の流れ方向を予測するステップＢと、
ステップＡ～Ｂで計算されたパラメータと噴流軌跡に従って、放射空調方式、室内排気方式及び排気口の選択位置を最適化制御することにより、換気方式の合理的な利用を実現するという換気方式を最適化制御するステップＣとを特徴とする。 The present invention
By designing a temperature gradient measurement system, obtaining temperature data at various heights in a finite space by the system, and calculating the temperature gradient value, the air stability working conditions in the finite space, namely stable type, The neutral type and the unstable type are judged, the stable type suppresses the jet diffusion dispersion process, the unstable type accelerates the jet diffusion dispersion process, and the influence of the neutral type on the jet diffusion dispersion is between the stable type and the unstable type. , the temperature gradient measurement system includes one or more temperature measurement device rods arranged in a finite space in an appropriate manner, for example, in the shape of a plum blossom, and each measurement rod along the height direction A plurality of temperature measurement points, for example five, are taken at equal distances, and the temperature gradient is measured using a temperature self-measuring instrument. The temperature gradient calculation formula is
Figure 2023520259000008
and
where T is the temperature value at each height, in degrees Kelvin, ∇T is the temperature gradient in degrees Kelvin/meter, and ΔT is the temperature difference between the upper and lower surfaces of the room, or some flow being considered. Step A of determining the finite space stability working condition, which is the temperature difference above and below the layer, in units of Kelvin, L is the height of the room, in meters;
Depending on the size of the outflow space, it is determined whether the fluid flow is a free jet or a constrained jet, and the correlation formula of the jet trajectory proposed in the present invention (the following equations (2), (3), (4)) to predict the jet trajectory and determine whether inertial stagnation will occur;
Based on feature B of the technical solution, the correlation formula for the jet trajectory is
Figure 2023520259000009
Figure 2023520259000010
Figure 2023520259000011
and
here,
Figure 2023520259000012

,
Figure 2023520259000013
and
In the formula, Ar is the dimensionless reference number Archimedes number, which indicates the ratio of gravity and viscous force, and Gc is the dimensionless reference number Gc number proposed by the inventor, which indicates the ratio of the vertical components of the buoyant force and the inertial force, and x is the length of the jet in meters, S n is the core length of the jet in the starting segment in meters, S end is the maximum distance of jet attenuation in meters , ν 0 is the initial velocity of the jet in units of meters/second, ν 1 is the core velocity of the starting segment of the jet (ν 1 =0.9ν 0 ) in units of meters/second, and ν 2 is the velocity at which the jet decays to the maximum distance, and considering human health needs, we can take ν 2 = 0.1 m/s, and for other industries or specific requirements, depending on the process conditions. can be determined by needs and can be taken as (1-0.99) ν 0 in the case of a perfect free jet, the initial combustion velocity of materials such as cigarette butts, incense, straw, etc. drives the buoyancy force (acting pressure) can be determined by referring to the method, y is the longitudinal distance of the jet axis in meters, α is the deflection angle of the jet in degrees , where d0 is the diameter of the nozzle, in meters, g is the vertical acceleration, in meters/second squared, ν0 is the initial velocity of the jet, in meters /s, α is the turbulence coefficient, T e is the temperature of the ambient gas in Kelvin, T 0 is the temperature of the jet in Kelvin, ΔT 0 is the temperature of the jet and the surroundings is the temperature difference with the environment, in Kelvin, ΔT is the temperature difference between the upper and lower surfaces of the room (or above and below some flow layer being considered), in Kelvin, and L is the temperature difference in the room height, unit is meter, C, C1 , C2 are constants, can be calibrated by experiment or numerical method, C can be first set to 1, two-dimensional numerical simulation Step B of determining the jet type and predicting the jet flow direction that C 1 , C 2 can be preliminarily recommended to be 0.214, 0.115 respectively according to the comparative analysis of
Optimizing the ventilation system to realize rational use of the ventilation system by optimizing and controlling the selected position of the radiant air conditioning system, the room exhaust system, and the exhaust port according to the parameters and the jet trajectory calculated in steps A and B. and a step C for controlling the transformation.

技術的解決手段のステップＣに基づき、換気方式の最適化制御は次のようにアドバイスされる。
夏の床放射冷房又は冬の放射天井暖房（熱的快適性のニーズを満たす）の場合、安定型の状況が発生しやすく、この時、温度成層の制限作用により、汚染物質は一定の高さに集まり、主流方向に沿って移動し、このような状況では、全体換気は汚染物質の迅速な希釈と排出に不都合であり、エネルギー消費量が大きい。この時、局所換気設計又は指向性換気設計を優先し、即ち、床放射冷房期間＋局所又は指向性換気気流組織形式又は天井放射暖房期間＋局所又は指向性換気気流組織形式を使用し、汚染源の位置及び汚染源の流れ方向に基づき、換気口の配置を合理的に設計する。上へ移動する場合、頂部に排気口を設置する必要があり、水平方向に沿って移動する場合、水平箇所に排気口を設計する。部屋に放射天井のみが取り付けられる場合、夏は放射冷天井が不安定型の状況を形成しやすく、部屋は、汚染物質を効果的に排出するための全体換気に適する。しかし、冬の放射暖房の状況は安定型の状況を形成し、冬に指向性換気を行うように、この時、事前にステップＡ～Ｂに基づいて汚染物質の軌跡を予測し、換気口を予め残す必要がある。不安定型及び中性型は全体換気に適し、夏に放射冷房、冬に床暖房を使用する部屋は、上冷下熱の温度分布状況を形成し、この時、室内は不安定型の状況であり、室内の対流運動が強く、汚染物質の分散希釈過程が加速され、全体換気方式を使用して汚染物質を排出することをアドバイスし、即ち、天井冷放射期間＋全体換気の室内気流組織形式又は地上放射暖房期間＋全体換気設計気流組織形式を形成し、任意の上面又は地上放射空調を使用しない場合に全体換気設計気流組織形式を使用することが好ましい。 Based on step C of the technical solution, the optimization control of the ventilation strategy is advised as follows.
In the case of radiant floor cooling in summer or radiant ceiling heating in winter (meeting thermal comfort needs), a stable type situation is likely to occur, where contaminants are kept at a certain height due to the limiting effect of temperature stratification. and move along the mainstream direction, under such circumstances, general ventilation is inconvenient for rapid dilution and discharge of pollutants, and energy consumption is high. At this time, the local ventilation design or the directional ventilation design shall be prioritized, that is, use the floor radiant cooling period + local or directional ventilation airflow organization type or the ceiling radiant heating period + local or directional ventilation airflow organization type to avoid pollution sources. Rationally design the layout of ventilation openings based on the location and flow direction of pollution sources. When moving upward, the exhaust port should be installed at the top, and when moving along the horizontal direction, the exhaust port should be designed at the horizontal point. If a room is only fitted with a radiant ceiling, the radiant cold ceiling is likely to form an unstable type situation in summer, and the room is suitable for general ventilation to effectively exhaust pollutants. However, the situation of radiant heating in winter forms a stable situation, just like directional ventilation in winter. must be left in advance. Unstable type and neutral type are suitable for general ventilation, and a room that uses radiant cooling in summer and floor heating in winter forms a temperature distribution situation of top cooling and bottom heat, and at this time, the room is in an unstable state. , the convection movement in the room is strong, the process of dispersing and diluting pollutants is accelerated, and it is recommended to use the general ventilation method to discharge pollutants, that is, the indoor airflow organizational form of ceiling cold radiation period + general ventilation or It is preferable to create a ground radiant heating period + global ventilation design airflow organization type and use the global ventilation design airflow organization type when not using any top or ground radiant air conditioning.

ここで、長沙市のあるオフィスビルを例として説明する。オフィスの寸法は、長さSが４．５メートル（x方向）、幅Wが４メートル（y方向）、高さLが２．８メートル（z方向）である。室内の主な汚染源は、室内のオフィススタッフの呼気と見なすことができる。口部は、直径d0が０．０１２メートルの円形の開孔部と見なすことができる。呼気温度T0は３０７ケルビンである。呼気速度v0は３．９メートル／秒である。水平方向の呼気であるため、αは０度を取る。乱流係数ａは０．０７６を取る。本例では、定数Ｃは一時的に１を取る。垂直方向の加速度ｇは９．８メートル／秒の２乗を取り、オフィス内の温度は放射板１によって制御され、換気システムは給気ダクト２、給気口３、排気ダクト４及び排気口５で構成され、オフィスの底部温度、頂部温度及び様々な高さの温度データは室内温度勾配測定システム６における温度測定プローブ７に基づいて得られ、計算して得られた温度勾配値に基づいて、それが属する安定性作業条件を判断する。 Here, an office building in Changsha City is taken as an example. The dimensions of the office are length S of 4.5 meters (x-direction), width W of 4 meters (y-direction) and height L of 2.8 meters (z-direction). A major indoor source of contamination can be considered as the exhaled air of office staff in the room. The mouth can be viewed as a circular aperture with a diameter d 0 of 0.012 meters. The exhaled air temperature T 0 is 307 Kelvin. The expiratory velocity v 0 is 3.9 meters/second. Since it is a horizontal exhalation, α takes 0 degrees. The turbulence coefficient a is taken as 0.076. In this example, the constant C temporarily takes 1. The vertical acceleration g takes the square of 9.8 m/s, the temperature in the office is controlled by the radiant plate 1, the ventilation system consists of the supply air duct 2, the air supply 3, the exhaust duct 4 and the exhaust 5 The temperature data of the bottom temperature, top temperature and various heights of the office are obtained based on the temperature measurement probe 7 in the indoor temperature gradient measurement system 6, and based on the calculated temperature gradient value, Determine the stability working condition to which it belongs.

１）安定型作業条件：高さの増加に伴って、室内空気の温度が上昇し、即ち、室内空気の温度の垂直減少率が０より大きい。測定された空気温度は底部が２９５ケルビンであり、頂部が３０１ケルビンであり、この時、噴流と周囲環境との温度差ΔT0は９ケルビンを取ることができ（噴流温度は呼気温度T0で、３０７ケルビンであり、周囲環境温度Ｔｅは部屋内部の上下表面の温度の平均値、２９８ケルビンを取り）、したがって、

Figure 2023520259000014
、
Figure 2023520259000015
を得ることができ、
式（２）に代入すると、

Figure 2023520259000016
が得られ、
得られた噴流軌跡は図１に示すとおりであり、この時、該作業条件では、x2、x3は噴流長さの２乗又は３乗の演算値で、共に噴流偏向長さyと噴流長さxとの関係を示し、Ar、Gc及び噴流長さxを考慮する各要素の間の相互関係である。
式（３）に代入すると、
Figure 2023520259000017
が得られ、
式（４）に代入すると、
Figure 2023520259000018

が得られ、
この時、send＞S、噴流は拘束噴流であり、ここで、sendは噴流減衰の最大距離であり、単位はメートルであり、Ｓはオフィスの長さであり、単位はメートルであり、この安定した作業条件では、局所換気設計（指向性換気）を優先し、汚染源の位置及び汚染源の流れ方向に基づき、作業ステーションへの給気を設計し、頂部に排気口を設計する。具体的な配置は図２に示すとおりである。 1) Stable working conditions: With the increase of height, the temperature of the indoor air increases, ie the vertical decrease rate of the indoor air temperature is greater than zero. The measured air temperature is 295 Kelvin at the bottom and 301 Kelvin at the top, at which time the temperature difference ΔT 0 between the jet and the surrounding environment can be taken as 9 Kelvin (the jet temperature is the exhaled air temperature T 0 , 307 Kelvin, and the ambient environment temperature Te is the average temperature of the upper and lower surfaces inside the room, 298 Kelvin).
Figure 2023520259000014
,
Figure 2023520259000015
can get
Substituting into equation (2), we get

Figure 2023520259000016
is obtained,
The resulting jet trajectory is shown in FIG . It shows the relationship with length x and is the interrelationship between the factors taking into account Ar, Gc and jet length x.
Substituting into equation (3), we get
Figure 2023520259000017
is obtained,
Substituting into equation (4), we get
Figure 2023520259000018

is obtained,
At this time, s end >S, the jet is a constrained jet, where s end is the maximum distance of jet attenuation, the unit is meters, S is the length of the office, the unit is meters, In this stable working condition, local ventilation design (directional ventilation) is prioritized, based on the position of the pollution source and the direction of flow of the pollution source, the air supply to the work station is designed, and the exhaust port is designed at the top. A specific arrangement is as shown in FIG.

２）中性型作業条件：高さの増加に伴って、室内空気の温度が変化せず、即ち、室内空気の温度の垂直減少率は基本的に０に等しい。測定された室内空気温度は２９７ケルビンであり、この時、噴流と周囲環境との温度差ΔT0は１０ケルビンを取ることができ（噴流温度は呼気温度T0で、３０７ケルビンであり、周囲環境温度Teは部屋内部の上下表面の温度の平均値、２９７ケルビンを取り）、したがって、

Figure 2023520259000019
、
Figure 2023520259000020
を得ることができ、
式（２）に代入すると、
Figure 2023520259000021
が得られ、
得られた噴流軌跡は図１に示すとおりであり、この時、該作業条件では、x2、x3は噴流長さの２乗又は３乗の演算値で、共に噴流偏向長さｙと噴流長さｘとの関係を示し、Ar、Gc及び噴流長さxを考慮する各要素の間の相互関係である。
式（３）に代入すると、
Figure 2023520259000022
が得られ、
式（４）に代入すると、
Figure 2023520259000023
が得られ、
この時、Send＞S、噴流は拘束噴流であり、ここで、Sendは噴流減衰の最大距離であり、単位はメートルであり、Sはオフィスの長さであり、単位はメートルであり、中性型作業条件は全体換気に適し、具体的な配置は図３に示すとおりである。 2) Neutral working conditions: with the increase in height, the indoor air temperature does not change, ie the vertical decreasing rate of the indoor air temperature is basically equal to zero. The measured indoor air temperature is 297 Kelvin, at this time the temperature difference ΔT 0 between the jet and the surrounding environment can be taken as 10 Kelvin (the jet temperature is the exhalation temperature T 0 and is 307 Kelvin, and the ambient temperature is The temperature T e is the average temperature of the top and bottom surfaces inside the room, taking 297 Kelvin), so
Figure 2023520259000019
,
Figure 2023520259000020
can get
Substituting into equation (2), we get
Figure 2023520259000021
is obtained,
The resulting jet trajectory is shown in FIG . It shows the relationship with the length x and is the interrelationship between the factors taking into account Ar, Gc and the jet length x.
Substituting into equation (3), we get
Figure 2023520259000022
is obtained,
Substituting into equation (4), we get
Figure 2023520259000023
is obtained,
At this time, S end >S, the jet is a constrained jet, where S end is the maximum distance of jet attenuation, the unit is meters, S is the length of the office, the unit is meters, Neutral working conditions are suitable for general ventilation, and the specific layout is shown in FIG.

３）不安定型作業条件：高さの増加に伴って、室内空気の温度が逆に低下し、即ち、室内空気の温度の垂直減少率は０より小さい。測定された空気温度は底部が２９８ケルビンであり、頂部が２９３ケルビンである。この時、噴流と周囲環境との温度差ΔT0は１１．５ケルビンを取ることができ（噴流温度は呼気温度T0で、３０７ケルビンであり、周囲環境温度Teは部屋内部の上下表面の温度の平均値２９５．５ケルビンを取る）、

Figure 2023520259000024
、
Figure 2023520259000025
を得ることができ、
式（２）に代入すると、
Figure 2023520259000026
が得られ、
得られた噴流軌跡は図１に示すとおりであり、この時、該作業条件では、x2、x3は噴流長さの２乗又は３乗の演算値で、共に噴流偏向長さｙと噴流長さｘとの関係を示し、Ar、Gc及び噴流長さxを考慮する各要素の間の相互関係である。
式（３）に代入すると、
Figure 2023520259000027
が得られ、
式（４）に代入すると、
Figure 2023520259000028
が得られ、
この時、send＞S、噴流は拘束噴流であり、ここで、sendは噴流減衰の最大距離であり、単位はメートルであり、Sはオフィスの長さであり、単位はメートルであり、不安定な作業条件下では、室内の対流運動が強く、全体換気に適し、具体的な配置は図４に示すとおりである。 3) Unstable working condition: With the increase of height, the indoor air temperature decreases, ie the vertical decrease rate of the indoor air temperature is less than zero. The measured air temperature is 298 Kelvin at the bottom and 293 Kelvin at the top. At this time, the temperature difference ΔT 0 between the jet and the surrounding environment can be 11.5 Kelvin (the jet temperature is the exhaled air temperature T 0 and is 307 Kelvin, and the ambient environment temperature T e is the upper and lower surfaces of the room). take an average temperature of 295.5 Kelvin),
Figure 2023520259000024
,
Figure 2023520259000025
can get
Substituting into equation (2), we get
Figure 2023520259000026
is obtained,
The resulting jet trajectory is shown in FIG . It shows the relationship with length x and is the interrelationship between the factors taking into account Ar, Gc and jet length x.
Substituting into equation (3), we get
Figure 2023520259000027
is obtained,
Substituting into equation (4), we get
Figure 2023520259000028
is obtained,
At this time, s end >S, the jet is a constrained jet, where s end is the maximum distance of jet attenuation, the unit is meters, S is the length of the office, the unit is meters, Under unstable working conditions, the convection movement in the room is strong, suitable for general ventilation, and the specific layout is shown in FIG.

噴流減衰の最大距離を例とし、空間が中性型にある場合、Send＝２６．８２２メートルに対応する安定型及び不安定型における最大減衰距離は、中性型における最大噴流減衰距離より長く又は短く、それぞれ２７．４１４メートル、２６．８２１メートルであり、有限空間の空気安定性の特徴に合致する。 Taking the maximum distance of jet attenuation as an example, if the space is in neutral type, the maximum attenuation distance in stable type and unstable type corresponding to S end =26.822 meters is longer than the maximum jet attenuation distance in neutral type or Short, 27.414 meters and 26.821 meters respectively, to match the air stability characteristics of finite spaces.

以上は本発明の具体的な実施形態に過ぎず、本発明の保護範囲を限定するものではなく、本発明の精神及び原則内で行われた任意の修正、同等の置換、改善等は、いずれも本発明の保護範囲内に含まれるべきである。 The above are only specific embodiments of the present invention and are not intended to limit the protection scope of the present invention. Any modification, equivalent replacement, improvement, etc. made within the spirit and principle of the present invention shall should also fall within the protection scope of the present invention.

工業作業場、データルーム、一般的な部屋及び病院などの場所では、夏の床放射冷房又は冬の放射天井暖房、又は自然の状況で地面温度が室内の気温及び天井より低い場合、安定型の状況が発生しやすく、この時、温度成層の制限作用により、汚染物質は一定の高さに集まり、主流方向に沿って移動し、このような状況では、全体換気は汚染物質の迅速な希釈と排出に不都合であり、エネルギー消費量が大きい。この時、局所換気設計又は指向性換気設計を優先し、即ち、床放射冷房期間＋局所又は指向性換気気流組織形式又は天井放射暖房期間＋局所又は指向性換気気流組織形式を使用し、汚染源の位置及び汚染源の流れ方向に基づき、換気口の配置を合理的に設計する。汚染物質が上へ移動する場合、頂部に排気口を設置する必要があり、水平方向に沿って移動する場合、水平箇所に排気口を設計する。部屋に放射天井のみが取り付けられる場合、夏は放射冷天井が不安定型の状況を形成しやすく、部屋は、汚染物質を効果的に排出するための全体換気に適する。しかし、冬の放射暖房の状況は安定型の状況を形成し、冬に指向性換気を行うように、この時、事前にステップＡ～Ｂに基づいて汚染物質の軌跡を予測し、換気口を予め残す必要がある。不安定型及び中性型は全体換気に適し、夏に放射冷房、冬に床暖房を使用する部屋は、上冷下熱の温度分布状況を形成し、この時、室内は不安定型の状況であり、室内の対流運動が強く、汚染物質の分散希釈過程が加速され、全体換気方式を使用して汚染物質を排出することをアドバイスし、即ち、天井冷放射期間＋全体換気の室内気流組織形式又は地上放射暖房期間＋全体換気設計気流組織形式を形成し、任意の上面又は地上放射空調を使用しない場合に全体換気設計気流組織形式を使用することが好ましい。全体換気を使用したデータルームは、給気気流と部屋内の空気との混合を加速するために、不安定型の作業条件を使用することが好ましい。指向性換気が要求される室内建築、例えば病院の手術室では、部屋内で安定型作業条件を作ることを考慮する必要がある。
Stable conditions in places such as industrial workshops, data rooms, general rooms and hospitals, where radiant floor cooling in summer or radiant ceiling heating in winter, or where the ground temperature is lower than the indoor air temperature and ceiling under natural conditions. At this time, due to the limiting effect of temperature stratification, the pollutants gather at a certain height and move along the mainstream direction. is inconvenient, and energy consumption is large. At this time, the local ventilation design or the directional ventilation design shall be prioritized, that is, use the floor radiant cooling period + local or directional ventilation airflow organization type or the ceiling radiant heating period + local or directional ventilation airflow organization type to avoid pollution sources. Rationally design the layout of ventilation openings based on the location and flow direction of pollution sources. If the pollutants move upward, the exhaust port should be installed on the top; If a room is only fitted with a radiant ceiling, the radiant cold ceiling is likely to form an unstable type situation in summer, and the room is suitable for general ventilation to effectively exhaust pollutants. However, the situation of radiant heating in winter forms a stable situation, just like directional ventilation in winter. must be left in advance. Unstable type and neutral type are suitable for general ventilation, and a room that uses radiant cooling in summer and floor heating in winter forms a temperature distribution situation of top cooling and bottom heat, and at this time, the room is in an unstable state. , the convection movement in the room is strong, the process of dispersing and diluting pollutants is accelerated, and it is recommended to use the general ventilation method to discharge pollutants, that is, the indoor airflow organizational form of ceiling cold radiation period + general ventilation or It is preferable to create a ground radiant heating period + global ventilation design airflow organization type and use the global ventilation design airflow organization type when not using any top or ground radiant air conditioning. Data rooms using general ventilation preferably use unstable operating conditions to accelerate the mixing of the supply airflow with the air in the room. In indoor architecture where directional ventilation is required, for example in hospital operating rooms, consideration must be given to creating stable working conditions within the room.

本発明は、有限空間の空気安定性のための熱的快適換気及び汚染物質制御方法に関する。 The present invention relates to thermal comfort ventilation and pollutant control methods for air stability in finite spaces.

室内空気汚染とは、空気中の１種又は複数種の物質の性質、濃度、及び室内人員の暴露持続時間が一定の程度に達し、室内人員に一連の不適応症状を引き起こす現象である。これは、粉塵、煙塵、微生物、ウイルス（新型コロナウイルス、ＳＡＲＳ、ＭＥＲＳウイルス）などの有害な物質を放出し得る室内の汚染源の存在に起因し得る。室内空気の気流組織パターンは、空気中の汚染物質の流れ及び拡散方向を大きく決定する。室内の気流組織形式は、主に換気方式によって実現される。室内換気方式の不適切な選択も、室内汚染を悪化させ得る。工場では、エンジン燃焼室も機能する。 Indoor air pollution is a phenomenon in which the nature, concentration, and duration of exposure of indoor personnel to one or more substances in the air reaches a certain level, causing a series of maladaptive symptoms in indoor personnel. This may be due to the presence of indoor pollution sources that can release harmful substances such as dust, smoke dust, micro-organisms, viruses (novel coronavirus, SARS, MERS virus). The airflow texture pattern of indoor air largely determines the direction of flow and diffusion of contaminants in the air. The airflow organization form in the room is mainly realized by the ventilation method. Improper selection of room ventilation schemes can also exacerbate indoor pollution. In the factory, the engine combustion chamber also works.

暖房換気空調では、夏は冷気を送って室温を下げ、冬は熱気を送って室温を上げる。冷気降温と熱気暖房は、噴流自体の温度と周囲媒体の温度に差が生じることが多い。このような周囲媒体の温度と等しくない噴流は、温度差噴流と呼ばれる。噴流自体が受ける浮力と重力はアンバランスであるため、下向き又は上向きに曲がる。その軌跡のずれの程度は、アルキメデス数（Ａｒ数）に関係している。しかし、Ａｒ数は、噴流と周囲環境との温度差がその運動軌跡に与える影響のみを考慮してるが、流体領域において、垂直温度勾配が噴流の運動軌跡にも影響を与えることを考慮していない。有限空間の空気安定性によれば、流体領域の垂直温度勾配が正である場合（安定型）、噴流はその元の慣性を保持し、その主流方向に沿って運動する。流体領域の垂直温度勾配が負である場合（不安定型）、噴流の初期慣性力は環境における強い対流によって破壊されやすいため、その運動軌跡が主流方向から逸脱し、拡散面積がより広くなる。流体領域内に垂直温度勾配がない場合（中性型）、噴流の運動軌跡の特徴は安定型と不安定型との間にある。有限空間の空気安定性が室内気流組織の表現形式に与える影響は、無次元基準数Ｇｃ数によって反映することができる。 Heating, ventilation, and air conditioning lower the room temperature by sending cold air in the summer, and raise the room temperature by sending hot air in the winter. Cold air cooling and hot air heating often produce a temperature difference between the jet itself and the surrounding medium. Such jets that are not equal to the temperature of the surrounding medium are called differential temperature jets. The buoyancy and gravity forces experienced by the jet itself are unbalanced, so it bends downwards or upwards. The degree of deviation of the trajectory is related to the Archimedes number (Ar number). However, although the Ar number only considers the effect of the temperature difference between the jet and the surrounding environment on its motion trajectory, it considers that in the fluid domain the vertical temperature gradient also affects the jet's motion trajectory. do not have. According to finite-space air stability, when the vertical temperature gradient in the fluid region is positive (stable), the jet retains its original inertia and moves along its mainstream direction. When the vertical temperature gradient in the fluid region is negative (unstable type), the initial inertial force of the jet is likely to be destroyed by strong convection in the environment, so its motion trajectory deviates from the mainstream direction and the diffusion area becomes wider. When there is no vertical temperature gradient in the fluid region (neutral type), the features of the jet motion trajectory are between stable and unstable types. The effect of the air stability in a finite space on the representation of the indoor airflow structure can be reflected by the dimensionless reference number Gc number.

本発明は、有限空間の空気安定性のための熱的快適換気及び汚染物質制御方法を提供することを目的とする。有限空間において、室内温度勾配状況に基づいてどの空気安定性作業条件に属するかを判断し、噴流拡散分散過程及び汚染物質拡散規則を得る。さらに、汚染物質排出方式に基づいてその流れ形式を判断し、有限空間の安定性に基づく噴流式に従って、噴流のタイプを判断し、汚染物質の方向を予測することにより、有限空間の換気設計指導方法を提供し、汚染物質の効率的な排出を保証し、室内の空気の質と人体の健康のニーズを満たす。 The present invention aims to provide thermal comfort ventilation and pollutant control methods for air stability in finite spaces. In a finite space, it is determined which air stability working condition it belongs to according to the indoor temperature gradient situation, and the jet diffusion dispersion process and pollutant diffusion rule are obtained. In addition, by judging the flow form based on the pollutant discharge method, judging the jet type according to the jet formula based on the stability of the finite space, and predicting the direction of the pollutants, the ventilation design guidance for the finite space It provides a way to ensure the efficient discharge of pollutants and meet the needs of indoor air quality and human health.

本発明の技術的解決手段は、有限空間の空気安定性のための熱的快適換気及び汚染物質制御方法であり、
温度勾配測定システムを設計し、該システムによって有限空間内の様々な高さの温度データを取得し、その温度勾配値を計算することにより、有限空間内の空気安定性作業条件、即ち安定型、中性型及び不安定型を判断し、安定型は噴流拡散分散過程を抑制し、不安定型は噴流拡散分散過程を加速し、中性型の噴流拡散分散に対する影響は安定型と不安定型との間にあり、前記温度勾配測定システムは、有限空間内に１本又は複数本の温度測定装置ロッドを適切な方式で、例えば梅の花の形に配置し、各測定ロッドで高さ方向に沿って等距離で複数の温度測定点、例えば５つを取り、温度自己計測器を利用して温度勾配測定を行い、温度勾配の計算式は、

Figure 2023520259000039
であり、
式中、Tは各高さの温度値で、ケルビンであり、∇Tは温度勾配であり、単位はケルビン／メートルであり、ΔTは部屋の上下表面の温度差、又は考慮されるある流れ層の上下の
温度差であり、単位はケルビンであり、Lは部屋の高さであり、単位はメートルであると
いう有限空間の安定性作業条件を判断するステップＡと、
流出空間の大きさに応じて、該流体の流れが自由噴流であるか又は拘束噴流であるかを判断し、本発明で提案する噴流軌跡の相関式に従って噴流軌跡を予測し、慣性停滞現象が発生するか否かを判断し、前記噴流軌跡の相関式は、
Figure 2023520259000040

Figure 2023520259000041

Figure 2023520259000042
であり、
ここで、
Figure 2023520259000043
、
Figure 2023520259000044
であり、
式中、Arは無次元基準数アルキメデス数で、重力と粘性力の比を示し、Gcは発明者が提案した無次元基準数Gc数で、浮力と慣性力の垂直成分の比を示し、xは噴流の長さであり
、単位はメートルであり、Snは無次元開始セグメントの噴流のコア長さであり、Sendは無 次元噴流減衰の最大距離であり、ν0は噴流の初速度であり、単位はメートル／秒であり
、ν1は噴流の開始セグメントのコア速度（ν1=0.9ν0）であり、単位はメートル／秒で
あり、ν2は噴流が最大距離まで減衰する時の速度であり、人体の健康のニーズを考慮し
て、ν2=0.1メートル／秒を取ることができ、他の産業又は特定の要件の場合はプロセス
条件のニーズによって決定することができ、完全な自由噴流である場合に（１-０．９９
）ν0を取ることができ、タバコの吸い殻、薫香、藁等の材料の燃焼初速度は、浮力を駆
動力、即ち作用圧力とする方法を参照して決定することができ、yは噴流軸心の縦方向の
距離であり、単位はメートルであり、αは噴流の偏向角度であり、単位は度であり、d0はノズルの直径であり、単位はメートルであり、gは垂直方向の加速度であり、単位はメー
トル／秒の２乗であり、ν0は噴流の初速度であり、単位はメートル／秒であり、αは乱
流係数であり、Teは周囲ガスの温度であり、単位はケルビンであり、T0は噴流の温度であり、単位はケルビンであり、ΔT0は噴流と周囲環境との温度差であり、単位はケルビンであり、ΔTは部屋の上下表面の温度差、又は考慮されるある流れ層の上下の温度差であり
、単位はケルビンであり、Lは部屋の高さであり、単位はメートルであり、C、C1、C2は定数であり、実験又は数値方法によって較正することができ、Cを最初に１に設定すること
ができ、２次元数値シミュレーションの比較分析に従って、それぞれC1、C2を０．２１４、０．１１５に予備的に推奨することができるという噴流のタイプを判断し、噴流の流れ方向を予測するステップＢと、
ステップＡ～Ｂで計算されたパラメータと噴流軌跡に従って、放射空調方式、室内排気方式及び排気口の選択位置を最適化制御することにより、換気方式の合理的な利用を実現するという換気方式を最適化制御するステップＣとを特徴とする。The technical solution of the present invention is a thermal comfort ventilation and pollutant control method for air stability in limited space,
By designing a temperature gradient measurement system, obtaining temperature data at various heights in a finite space by the system, and calculating the temperature gradient value, the air stability working conditions in the finite space, namely stable type, The neutral type and the unstable type are judged, the stable type suppresses the jet diffusion dispersion process, the unstable type accelerates the jet diffusion dispersion process, and the influence of the neutral type on the jet diffusion dispersion is between the stable type and the unstable type. , the temperature gradient measurement system includes one or more temperature measurement device rods arranged in a finite space in an appropriate manner, for example, in the shape of a plum blossom, and each measurement rod along the height direction A plurality of temperature measurement points, for example five, are taken at equal distances, and the temperature gradient is measured using a temperature self-measuring instrument. The temperature gradient calculation formula is
Figure 2023520259000039
and
where T is the temperature value at each height in degrees Kelvin, ∇T is the temperature gradient in degrees Kelvin/meter, and ΔT is the temperature difference between the upper and lower surfaces of the room, or some flow layer being considered. Step A of determining the finite space stability working condition that is the temperature difference above and below , in units of Kelvin, L is the height of the room, and is in meters;
Depending on the size of the outflow space, it is determined whether the fluid flow is a free jet or a constrained jet, and the jet trajectory is predicted according to the correlation formula for the jet trajectory proposed in the present invention, so that the inertial stagnation phenomenon occurs. Judging whether or not it occurs, the correlation equation of the jet trajectory is
Figure 2023520259000040

Figure 2023520259000041

Figure 2023520259000042
and
here,
Figure 2023520259000043
,
Figure 2023520259000044
and
In the formula, Ar is the dimensionless reference number Archimedes number, which indicates the ratio of gravity and viscous force, and Gc is the dimensionless reference number Gc number proposed by the inventor, which indicates the ratio of the vertical components of the buoyant force and the inertial force, and x is the length of the jet, in units of meters, S n is the core length of the jet in the dimensionless start segment , S end is the maximum distance of the dimensionless jet attenuation , and ν 0 is the initial velocity of the jet , in units of meters/second, ν 1 is the core velocity of the starting segment of the jet (ν 1 =0.9ν 0 ), units are in meters/second, and ν 2 is the jet decays to the maximum distance is the speed of time, can be taken ν 2 =0.1 m/s, considering the needs of human health, can be determined by the needs of process conditions for other industries or specific requirements, (1-0.99
) ν 0 can be taken, and the initial combustion velocity of materials such as cigarette butts, incense, straw, etc. can be determined with reference to the method of taking buoyancy as the driving force, that is, the working pressure, and y is the jet axis is the longitudinal distance of the center, in meters, α is the deflection angle of the jet, in degrees, d0 is the diameter of the nozzle, in meters, g is the vertical is the acceleration, in units of m/s squared, ν 0 is the initial velocity of the jet, in units of m/s, α is the turbulence coefficient, and T e is the temperature of the surrounding gas. , the unit is Kelvin, T 0 is the temperature of the jet, the unit is Kelvin, ΔT 0 is the temperature difference between the jet and the surrounding environment, the unit is Kelvin, ΔT is the temperature of the upper and lower surfaces of the room difference, or temperature difference above and below a given flow layer being considered, in units of Kelvin, L being the height of the room, in units of meters, C, C 1 , C 2 being constants, It can be calibrated by experiments or numerical methods, C can be initially set to 1, and preliminarily set C1 , C2 to 0.214, 0.115 respectively according to the comparative analysis of two-dimensional numerical simulations. step B of determining the type of jet that can be recommended and predicting the direction of flow of the jet;
Optimizing the ventilation system to realize rational use of the ventilation system by optimizing and controlling the selected position of the radiant air conditioning system, the room exhaust system, and the exhaust port according to the parameters and the jet trajectory calculated in steps A and B. and a step C for controlling the transformation.

技術的解決手段のステップＣに基づき、換気方式の最適化制御は次のようにアドバイスされる。
夏の床放射冷房又は冬の放射天井暖房（熱的快適性のニーズを満たす）の場合、安定型の状況が発生しやすく、この時、温度成層の制限作用により、汚染物質は一定の高さに集 まり、主流方向に沿って移動し、このような状況では、全体換気は汚染物質の迅速な希釈と排出に不都合であり、エネルギー消費量が大きい。この時、局所換気設計又は指向性換気設計を優先し、即ち、床放射冷房期間＋局所又は指向性換気気流組織形式又は天井放射暖房期間＋局所又は指向性換気気流組織形式を使用し、汚染源の位置及び汚染源の流れ方向に基づき、換気口の配置を合理的に設計する。上へ移動する場合、頂部に排気口を設置する必要があり、水平方向に沿って移動する場合、水平箇所に排気口を設計する。部屋に放射天井のみが取り付けられる場合、夏は放射冷天井が不安定型の状況を形成しやすく、部屋は、汚染物質を効果的に排出するための全体換気に適する。しかし、冬の放射暖房の状況は安定型の状況を形成し、冬に指向性換気を行うように、この時、事前にステップＡ～Ｂに基づいて汚染物質の軌跡を予測し、換気口を予め残す必要がある。不安定型及び中性型は全体換気に適し、夏に放射冷房、冬に床暖房を使用する部屋は、上冷下熱の温度分布状況を形成する。この時、室内は不安定型の状況であり、室内の対流運動が強く、汚染物質の分散希釈過程が加速され、全体換気方式を使用して汚染物質を排出することをアドバイスし、即ち、天井冷放射期間＋全体換気の室内気流組織形式又は地上放射暖房期間＋全体換気設計気流組織形式を形成し、任意の上面又は地上放射空調を使用しない場合に全体換気設計気流組織形式を使用することが好ましい。Based on step C of the technical solution, the optimization control of the ventilation strategy is advised as follows.
In the case of radiant floor cooling in summer or radiant ceiling heating in winter (meeting thermal comfort needs), a stable type situation is likely to occur, where contaminants are kept at a certain height due to the limiting effect of temperature stratification. and move along the mainstream direction , under such circumstances, general ventilation is inconvenient for rapid dilution and discharge of pollutants, and energy consumption is high. At this time, the local ventilation design or the directional ventilation design shall be prioritized, that is, use the floor radiant cooling period + local or directional ventilation airflow organization type or the ceiling radiant heating period + local or directional ventilation airflow organization type to avoid pollution sources. Rationally design the layout of ventilation openings based on the location and flow direction of pollution sources. When moving upward, the exhaust port should be installed at the top, and when moving along the horizontal direction, the exhaust port should be designed at the horizontal point. If a room is only fitted with a radiant ceiling, the radiant cold ceiling is likely to form an unstable type situation in summer, and the room is suitable for general ventilation to effectively exhaust pollutants. However, the situation of radiant heating in winter forms a stable situation, just like directional ventilation in winter. must be left in advance. Unstable type and neutral type are suitable for general ventilation, and a room using radiant cooling in summer and floor heating in winter forms a temperature distribution of top cooling and bottom heating. At this time, the room is in an unstable state, the convection movement in the room is strong, and the process of dispersing and diluting pollutants is accelerated. It is preferable to form a radiant period + total ventilation room airflow organization type or a ground radiant heating period + total ventilation design airflow organization form and use the total ventilation design airflow organization form when not using any top or ground radiant air conditioning. .

本発明はまた、噴流と周囲環境の温度、及び流体領域の上下境界面の温度差による噴流の運動軌跡への影響を考慮し、両者の噴流に対する作用効果はそれぞれAr数及びGc数（Gc数は浮力と慣性力の垂直成分の比である）で示される。有限空間の空気安定性の定義では、噴流希釈過程は分散拡散希釈過程であり、不安定型は汚染物質の拡散分散を加速でき、室内の汚染物質を排出し、室内気流組織の死角を減少させることに有益である。安定型は拡散分散過程を抑制するため、汚染物質の堆積を引き起こす。有限空間の空気安定性の定義に基づいて、温度差噴流軌跡の予測方法を修正し、温度差噴流軌跡を確実かつ正確に予測することができる。噴流の温度、周囲環境の温度及び流体の上下表面の温度を変えることで、様々な噴流運動を得ることができ、噴流軌跡を正確に予測することができる。これを拘束噴流、自由噴流及び停滞現象に対する新しい基準とする。噴流の長さが有限空間の寸法より大きい場合、噴流は拘束噴流である。噴流の長さが有限空間の寸法より小さい場合、噴流は自由噴流である。室内の障害物と汚染源との間の距離が噴流の長さより小さい場合、噴流軌跡に慣性停滞現象が発生する。噴流軌跡を通じて、空間内の排気方式及び排気口の選択位置をアドバイスすることにより、換気方式の合理的な利用を実現し、エネルギーを節約し、汚染物質を効率的に除去する。本発明は、空気環境において室内の換気設計を指導することに有益であり、水環境において工場の汚水排出を指導することに有益であり、各種の環境保護装置の内部、燃焼装置の内部の最適化に用いることもできる。 The present invention also considers the effects on the motion trajectory of the jet due to the temperature of the jet and the surrounding environment, and the temperature difference between the upper and lower boundary surfaces of the fluid region. is the ratio of the vertical components of the buoyant force and the inertial force). In the definition of air stability in finite space, the jet dilution process is a dispersion-diffusion dilution process, and the unstable type can accelerate the diffusion dispersion of pollutants, exhaust indoor pollutants, and reduce the dead angle of indoor airflow organization. beneficial to The stable type suppresses the diffusion dispersion process and causes the deposition of contaminants. Based on the definition of air stability in finite space, the prediction method of the temperature difference jet trajectory can be modified to predict the temperature difference jet trajectory reliably and accurately. By changing the temperature of the jet, the temperature of the surrounding environment, and the temperature of the upper and lower surfaces of the fluid, various jet motions can be obtained, and the jet trajectory can be accurately predicted. This is the new standard for constrained jets, free jets and stagnant phenomena. A jet is a constrained jet if the length of the jet is greater than the dimension of the finite space. A jet is a free jet if its length is less than the dimension of the finite space. When the distance between the indoor obstacle and the pollution source is smaller than the length of the jet, an inertial stagnation phenomenon occurs in the jet trajectory. Through the jet trajectory, it advises the selection position of the exhaust method and the exhaust port in the space, realizing the rational use of the ventilation method, saving energy and effectively removing pollutants. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful for guiding indoor ventilation design in the air environment, and useful in guiding factory wastewater discharge in the water environment. It can also be used for conversion.

実施例における様々な有限空間の空気安定性作業条件での汚染物質の噴流軌跡である。FIG. 10 is a contaminant jet trajectory for various finite space air stability working conditions in an example; FIG. 安定型作業条件での指向性換気の概略図である。1 is a schematic diagram of directional ventilation in stable working conditions; FIG. 中性型作業条件での全体換気の概略図である。1 is a schematic diagram of general ventilation at neutral type working conditions; FIG. 不安定型作業条件での全体換気の概略図である。1 is a schematic diagram of general ventilation in unstable working conditions; FIG.

図中：１ 放熱板、２ 給気ダクト、３ 給気口、４ 排気ダクト、５ 排気口、６ 垂直方向温度勾配測定システムの配置方式、７ 温度測定プローブ。 In the figure: 1 heat sink, 2 air supply duct, 3 air supply port, 4 exhaust duct, 5 exhaust port, 6 layout of vertical temperature gradient measurement system, 7 temperature measurement probe.

以下、実施例及び図面を参照しながら本発明及びその具体的な実施形態をさらに詳細に説明する。 The present invention and specific embodiments thereof will now be described in more detail with reference to examples and drawings.

本発明は、
温度勾配測定システムを設計し、該システムによって有限空間内の様々な高さの温度データを取得し、その温度勾配値を計算することにより、有限空間内の空気安定性作業条件、即ち安定型、中性型及び不安定型を判断し、安定型は噴流拡散分散過程を抑制し、不安定型は噴流拡散分散過程を加速し、中性型の噴流拡散分散に対する影響は安定型と不安定型との間にあり、前記温度勾配測定システムは、有限空間内に１本又は複数本の温度測定装置ロッドを適切な方式で、例えば梅の花の形に配置し、各測定ロッドで高さ方向に沿って等距離で複数の温度測定点、例えば５つを取り、温度自己計測器を利用して温度勾配測定を行い、温度勾配の計算式は、

Figure 2023520259000045
であり、
式中、Tは各高さの温度値であり、ケルビンであり、∇Tは温度勾配であり、単位はケルビン／メートルであり、ΔTは部屋の上下表面の温度差、又は考慮されるある流れ層の上
下の温度差であり、単位はケルビンであり、Lは部屋の高さであり、単位はメートルであ
るという有限空間の安定性作業条件を判断するステップＡと、
流出空間の大きさに応じて、該流体の流れが自由噴流であるか又は拘束噴流であるかを判断し、本発明で提案する噴流軌跡の相関式（下式（２）、（３）、（４）を参照）に従って噴流軌跡を予測し、慣性停滞現象が発生するか否かを判断し、
技術的解決手段の特徴Ｂに基づき、噴流軌跡の相関式は、
Figure 2023520259000046
Figure 2023520259000047
Figure 2023520259000048
であり、
ここで、
Figure 2023520259000049
、
Figure 2023520259000050
であり、
式中、Arは無次元基準数アルキメデス数で、重力と粘性力の比を示し、Gcは発明者が提案した無次元基準数Gc数で、浮力と慣性力の垂直成分の比を示し、xは噴流の長さであり
、単位はメートルであり、Snは無次元開始セグメントの噴流のコア長さであり、Sendは無 次元噴流減衰の最大距離であり、ν0は噴流の初速度であり、単位はメートル／秒であり
、ν1は噴流の開始セグメントのコア速度（ν1=0.9ν0）であり、単位はメートル／秒で
あり、ν2は噴流が最大距離まで減衰する時の速度であり、人体の健康のニーズを考慮し
て、ν2＝0.1メートル／秒を取ることができ、他の産業又は特定の要件の場合はプロセス条件のニーズによって決定することができ、完全な自由噴流である場合に（１－０．９９）ν0を取ることができ、タバコの吸い殻、薫香、藁等の材料の燃焼初速度は、浮力を駆
動力（作用圧力）とする方法を参照して決定することができ、yは噴流軸心の縦方向の距
離であり、単位はメートルであり、αは噴流の偏向角度であり、単位は度であり、d0はノズルの直径であり、単位はメートルであり、gは垂直方向の加速度であり、単位はメート
ル／秒の２乗であり、ν0は噴流の初速度であり、単位はメートル／秒であり、αは乱流
係数であり、Teは周囲ガスの温度であり、単位はケルビンであり、T0は噴流の温度であり、単位はケルビンであり、ΔT0は噴流と周囲環境との温度差であり、単位はケルビンであり、ΔTは部屋の上下表面の温度差（又は考慮されるある流れ層の上下の温度差）であり
、単位はケルビンであり、Lは部屋の高さであり、単位はメートルであり、C、C1、C2は定数であり、実験又は数値方法によって較正することができ、Cを最初に１に設定すること
ができ、２次元数値シミュレーションの比較分析に従って、それぞれC1、C2を０．２１４、０．１１５に予備的に推奨することができるという噴流のタイプを判断し、噴流の流れ方向を予測するステップＢと、
ステップＡ～Ｂで計算されたパラメータと噴流軌跡に従って、放射空調方式、室内排気方式及び排気口の選択位置を最適化制御することにより、換気方式の合理的な利用を実現するという換気方式を最適化制御するステップＣとを特徴とする。The present invention
By designing a temperature gradient measurement system, obtaining temperature data at various heights in a finite space by the system, and calculating the temperature gradient value, the air stability working conditions in the finite space, namely stable type, The neutral type and the unstable type are judged, the stable type suppresses the jet diffusion dispersion process, the unstable type accelerates the jet diffusion dispersion process, and the influence of the neutral type on the jet diffusion dispersion is between the stable type and the unstable type. , the temperature gradient measurement system includes one or more temperature measurement device rods arranged in a finite space in an appropriate manner, for example, in the shape of a plum blossom, and each measurement rod along the height direction A plurality of temperature measurement points, for example five, are taken at equal distances, and the temperature gradient is measured using a temperature self-measuring instrument. The temperature gradient calculation formula is
Figure 2023520259000045
and
where T is the temperature value at each height, in degrees Kelvin, ∇T is the temperature gradient in degrees Kelvin/meter, and ΔT is the temperature difference between the upper and lower surfaces of the room, or some flow being considered. Step A of determining the finite space stability working condition, which is the temperature difference above and below the layer, in units of Kelvin, L is the height of the room, in meters;
Depending on the size of the outflow space, it is determined whether the fluid flow is a free jet or a constrained jet, and the correlation formula of the jet trajectory proposed in the present invention (the following equations (2), (3), (4)) to predict the jet trajectory and determine whether inertial stagnation will occur;
Based on feature B of the technical solution, the correlation formula for the jet trajectory is
Figure 2023520259000046
Figure 2023520259000047
Figure 2023520259000048
and
here,
Figure 2023520259000049
,
Figure 2023520259000050
and
In the formula, Ar is the dimensionless reference number Archimedes number, which indicates the ratio of gravity and viscous force, and Gc is the dimensionless reference number Gc number proposed by the inventor, which indicates the ratio of the vertical components of the buoyant force and the inertial force, and x is the length of the jet, in units of meters, S n is the core length of the jet in the dimensionless start segment , S end is the maximum distance of the dimensionless jet attenuation , and ν 0 is the initial velocity of the jet , in units of meters/second, ν 1 is the core velocity of the starting segment of the jet (ν 1 =0.9ν 0 ), units are in meters/second, and ν 2 is the jet decays to the maximum distance is the speed of time, taking into account the needs of human health, we can take ν 2 = 0.1 m/s, and for other industries or specific requirements can be determined by the needs of process conditions, (1-0.99) ν 0 can be taken in the case of a perfect free jet, and the initial combustion velocity of materials such as cigarette butts, incense, straw, etc. is a method of using buoyancy as the driving force (working pressure). , where y is the longitudinal distance of the jet axis, in meters, α is the deflection angle of the jet, in degrees, and d0 is the diameter of the nozzle where the unit is meter, g is the vertical acceleration, the unit is m/s squared, ν 0 is the initial velocity of the jet, the unit is m/s, and α is the turbulence is the flow coefficient, T e is the temperature of the surrounding gas, in units of Kelvin, T 0 is the temperature of the jet, in units of Kelvin, ΔT 0 is the temperature difference between the jet and the surrounding environment, The unit is Kelvin, ΔT is the temperature difference between the upper and lower surfaces of the room (or the temperature difference above and below the given flow layer being considered), the unit is Kelvin, L is the height of the room, the unit is meter , C, C 1 , C 2 are constants, which can be calibrated by experiments or numerical methods, C can be initially set to 1, and C 1 respectively according to the comparative analysis of two-dimensional numerical simulation , C2 can be preliminarily recommended to 0.214, 0.115, determining the type of the jet and predicting the flow direction of the jet;
Optimizing the ventilation system to realize rational use of the ventilation system by optimizing and controlling the selected position of the radiant air conditioning system, the room exhaust system, and the exhaust port according to the parameters and the jet trajectory calculated in steps A and B. and a step C for controlling the transformation.

技術的解決手段のステップＣに基づき、換気方式の最適化制御は次のようにアドバイスされる。
夏の床放射冷房又は冬の放射天井暖房（熱的快適性のニーズを満たす）の場合、安定型の状況が発生しやすく、この時、温度成層の制限作用により、汚染物質は一定の高さに集まり、主流方向に沿って移動し、このような状況では、全体換気は汚染物質の迅速な希釈と排出に不都合であり、エネルギー消費量が大きい。この時、局所換気設計又は指向性換気設計を優先し、即ち、床放射冷房期間＋局所又は指向性換気気流組織形式又は天井放射暖房期間＋局所又は指向性換気気流組織形式を使用し、汚染源の位置及び汚染源の流れ方向に基づき、換気口の配置を合理的に設計する。上へ移動する場合、頂部に排気口を設置する必要があり、水平方向に沿って移動する場合、水平箇所に排気口を設計する。部屋に放射天井のみが取り付けられる場合、夏は放射冷天井が不安定型の状況を形成しやすく、部屋は、汚染物質を効果的に排出するための全体換気に適する。しかし、冬の放射暖房の状況は安定型の状況を形成し、冬に指向性換気を行うように、この時、事前にステップＡ～Ｂに基づいて汚染物質の軌跡を予測し、換気口を予め残す必要がある。不安定型及び中性型は全体換気に適し、夏に放射冷房、冬に床暖房を使用する部屋は、上冷下熱の温度分布状況を形成し、この時、室内は不安定型の状況であり、室内の対流運動が強く、汚染物質の分散希釈過程が加速され、全体換気方式を使用して汚染物質を排出することをアドバイスし、即ち、天井冷放射期間＋全体換気の室内気流組織形式又は地上放射暖房期間＋全体換気設計気流組織形式を形成し、任意の上面又は地上放射空調を使用しない場合に全体換気設計気流組織形式を使用することが好ましい。Based on step C of the technical solution, the optimization control of the ventilation strategy is advised as follows.
In the case of radiant floor cooling in summer or radiant ceiling heating in winter (meeting thermal comfort needs), a stable type situation is likely to occur, where contaminants are kept at a certain height due to the limiting effect of temperature stratification. and move along the mainstream direction, under such circumstances, general ventilation is inconvenient for rapid dilution and discharge of pollutants, and energy consumption is high. At this time, the local ventilation design or the directional ventilation design shall be prioritized, that is, use the floor radiant cooling period + local or directional ventilation airflow organization type or the ceiling radiant heating period + local or directional ventilation airflow organization type to avoid pollution sources. Rationally design the layout of ventilation openings based on the location and flow direction of pollution sources. When moving upward, the exhaust port should be installed at the top, and when moving along the horizontal direction, the exhaust port should be designed at the horizontal point. If a room is only fitted with a radiant ceiling, the radiant cold ceiling is likely to form an unstable type situation in summer, and the room is suitable for general ventilation to effectively exhaust pollutants. However, the situation of radiant heating in winter forms a stable situation, just like directional ventilation in winter. must be left in advance. Unstable type and neutral type are suitable for general ventilation, and a room that uses radiant cooling in summer and floor heating in winter forms a temperature distribution situation of top cooling and bottom heat, and at this time, the room is in an unstable state. , the convection movement in the room is strong, the process of dispersing and diluting pollutants is accelerated, and it is recommended to use the general ventilation method to discharge pollutants, that is, the indoor airflow organizational form of ceiling cold radiation period + general ventilation or It is preferable to create a ground radiant heating period + global ventilation design airflow organization type and use the global ventilation design airflow organization type when not using any top or ground radiant air conditioning.

ここで、長沙市のあるオフィスビルを例として説明する。オフィスの寸法は、長さSが
４．５メートル（x方向）、幅Wが４メートル（y方向）、高さLが２．８メートル（z方向
）である。室内の主な汚染源は、室内のオフィススタッフの呼気と見なすことができる。口部は、直径d0が０．０１２メートルの円形の開孔部と見なすことができる。呼気温度T0は３０７ケルビンである。呼気速度v0は３．９メートル／秒である。水平方向の呼気であるため、αは０度を取る。乱流係数ａは０．０７６を取る。本例では、定数Ｃは一時的に１を取る。垂直方向の加速度ｇは９．８メートル／秒の２乗を取り、オフィス内の温度は放射板１によって制御され、換気システムは給気ダクト２、給気口３、排気ダクト４及び排気口５で構成され、オフィスの底部温度、頂部温度及び様々な高さの温度データは室内温度勾配測定システム６における温度測定プローブ７に基づいて得られ、計算して得られた温度勾配値に基づいて、それが属する安定性作業条件を判断する。Here, an office building in Changsha City is taken as an example. The dimensions of the office are length S of 4.5 meters (x-direction), width W of 4 meters (y-direction) and height L of 2.8 meters (z-direction). A major indoor source of contamination can be considered as the exhaled air of office staff in the room. The mouth can be viewed as a circular aperture with a diameter d 0 of 0.012 meters. The exhaled air temperature T 0 is 307 Kelvin. The expiratory velocity v 0 is 3.9 meters/second. Since it is a horizontal exhalation, α takes 0 degrees. The turbulence coefficient a is taken as 0.076. In this example, the constant C temporarily takes 1. The vertical acceleration g takes the square of 9.8 m/s, the temperature in the office is controlled by the radiant plate 1, the ventilation system consists of the supply air duct 2, the air supply 3, the exhaust duct 4 and the exhaust 5 The temperature data of the bottom temperature, top temperature and various heights of the office are obtained based on the temperature measurement probe 7 in the indoor temperature gradient measurement system 6, and based on the calculated temperature gradient value, Determine the stability working condition to which it belongs.

１）安定型作業条件：高さの増加に伴って、室内空気の温度が上昇し、即ち、室内空気の温度の垂直減少率が０より大きい。測定された空気温度は底部が２９５ケルビンであり、頂部が３０１ケルビンであり、この時、噴流と周囲環境との温度差ΔT0は９ケルビンを取ることができ（噴流温度は呼気温度T0で、３０７ケルビンであり、周囲環境温度Ｔｅは部屋内部の上下表面の温度の平均値、２９８ケルビンを取り）、したがって、

Figure 2023520259000051
、
Figure 2023520259000052
を得ることができ、
式（２）に代入すると、
Figure 2023520259000053
が得られ、
得られた噴流軌跡は図１に示すとおりであり、この時、該作業条件では、x2、x3は噴流長さの２乗又は３乗の演算値で、共に噴流偏向長さyと噴流長さxとの関係を示し、Ar、Gc及び噴流長さxを考慮する各要素の間の相互関係である。
式（３）に代入すると、
Figure 2023520259000054
が得られ、
式（４）に代入すると、
Figure 2023520259000055
が得られ、
この時、send＞S、噴流は拘束噴流であり、ここで、sendは無次元噴流減衰の最大距離
であり、Ｓはオフィスの長さであり、単位はメートルであり、この安定した作業条件では、局所換気設計（指向性換気）を優先し、汚染源の位置及び汚染源の流れ方向に基づき、作業ステーションへの給気を設計し、頂部に排気口を設計する。具体的な配置は図２に示すとおりである。1) Stable working conditions: With the increase of height, the temperature of the indoor air increases, ie the vertical decrease rate of the indoor air temperature is greater than zero. The measured air temperature is 295 Kelvin at the bottom and 301 Kelvin at the top, at which time the temperature difference ΔT 0 between the jet and the surrounding environment can be taken as 9 Kelvin (the jet temperature is the exhaled air temperature T 0 , 307 Kelvin, and the ambient environment temperature Te is the average temperature of the upper and lower surfaces inside the room, 298 Kelvin).
Figure 2023520259000051
,
Figure 2023520259000052
can get
Substituting into equation (2), we get
Figure 2023520259000053
is obtained,
The resulting jet trajectory is shown in FIG . It shows the relationship with length x and is the interrelationship between the factors taking into account Ar, Gc and jet length x.
Substituting into equation (3), we get
Figure 2023520259000054
is obtained,
Substituting into equation (4), we get
Figure 2023520259000055
is obtained,
At this time, s end >S, the jet is a constrained jet, where s end is the maximum distance of dimensionless jet attenuation , S is the length of the office, the unit is meters, and this stable work The condition prioritizes local ventilation design (directional ventilation), designing air supply to work stations and designing air outlets at the top based on the location of the pollution source and the flow direction of the pollution source. A specific arrangement is as shown in FIG.

２）中性型作業条件：高さの増加に伴って、室内空気の温度が変化せず、即ち、室内空気の温度の垂直減少率は基本的に０に等しい。測定された室内空気温度は２９７ケルビンであり、この時、噴流と周囲環境との温度差ΔT0は１０ケルビンを取ることができ（噴流温度は呼気温度T0で、３０７ケルビンであり、周囲環境温度Teは部屋内部の上下表面の温度の平均値、２９７ケルビンを取り）、したがって、

Figure 2023520259000056
、
Figure 2023520259000057
を得ることができ、
式（２）に代入すると、
Figure 2023520259000058
が得られ、
得られた噴流軌跡は図１に示すとおりであり、この時、該作業条件では、x2、x3は噴流長さの２乗又は３乗の演算値で、共に噴流偏向長さｙと噴流長さｘとの関係を示し、Ar、Gc及び噴流長さxを考慮する各要素の間の相互関係である。
式（３）に代入すると、
Figure 2023520259000059
が得られ、
式（４）に代入すると、
Figure 2023520259000060
が得られ、
この時、Send＞S、噴流は無次元拘束噴流であり、ここで、Sendは噴流減衰の最大距離
であり、Sはオフィスの長さであり、単位はメートルであり、中性型作業条件は全体換気
に適し、具体的な配置は図３に示すとおりである。 2) Neutral working conditions: with the increase in height, the indoor air temperature does not change, ie the vertical decreasing rate of the indoor air temperature is basically equal to zero. The measured indoor air temperature is 297 Kelvin, at this time the temperature difference ΔT 0 between the jet and the surrounding environment can be taken as 10 Kelvin (the jet temperature is the exhalation temperature T 0 and is 307 Kelvin, and the ambient temperature is The temperature T e is the average temperature of the top and bottom surfaces inside the room, taking 297 Kelvin), so
Figure 2023520259000056
,
Figure 2023520259000057
can get
Substituting into equation (2), we get
Figure 2023520259000058
is obtained,
The resulting jet trajectory is shown in FIG . It shows the relationship with the length x and is the interrelationship between the factors taking into account Ar, Gc and the jet length x.
Substituting into equation (3), we get
Figure 2023520259000059
is obtained,
Substituting into equation (4), we get
Figure 2023520259000060
is obtained,
At this time, S end > S, the jet is a dimensionless constrained jet, where S end is the maximum distance of jet attenuation, S is the length of the office, the unit is meter, neutral type work The conditions are suitable for general ventilation, and the specific arrangement is as shown in FIG.

３）不安定型作業条件：高さの増加に伴って、室内空気の温度が逆に低下し、即ち、室内空気の温度の垂直減少率は０より小さい。測定された空気温度は底部が２９８ケルビンであり、頂部が２９３ケルビンである。この時、噴流と周囲環境との温度差ΔT0は１１．５ケルビンを取ることができ（噴流温度は呼気温度T0で、３０７ケルビンであり、周囲環境温度Teは部屋内部の上下表面の温度の平均値２９５．５ケルビンを取る）、

Figure 2023520259000061
、
Figure 2023520259000062
を得ることができ、
式（２）に代入すると、
Figure 2023520259000063
が得られ、
得られた噴流軌跡は図１に示すとおりであり、この時、該作業条件では、x2、x3は噴流長さの２乗又は３乗の演算値で、共に噴流偏向長さｙと噴流長さｘとの関係を示し、Ar、Gc及び噴流長さxを考慮する各要素の間の相互関係である。
式（３）に代入すると、
Figure 2023520259000064
が得られ、
式（４）に代入すると、
Figure 2023520259000065
が得られ、
この時、send＞S、噴流は拘束噴流であり、ここで、sendは無次元噴流減衰の最大距離
であり、Sはオフィスの長さであり、単位はメートルであり、不安定な作業条件下では、
室内の対流運動が強く、全体換気に適し、具体的な配置は図４に示すとおりである。3) Unstable working condition: With the increase of height, the indoor air temperature decreases, ie the vertical decrease rate of the indoor air temperature is less than zero. The measured air temperature is 298 Kelvin at the bottom and 293 Kelvin at the top. At this time, the temperature difference ΔT 0 between the jet and the surrounding environment can be 11.5 Kelvin (the jet temperature is the exhaled air temperature T 0 and is 307 Kelvin, and the ambient environment temperature T e is the upper and lower surfaces of the room). take an average temperature of 295.5 Kelvin),
Figure 2023520259000061
,
Figure 2023520259000062
can get
Substituting into equation (2), we get
Figure 2023520259000063
is obtained,
The resulting jet trajectory is shown in FIG . It shows the relationship with the length x and is the interrelationship between the factors taking into account Ar, Gc and the jet length x.
Substituting into equation (3), we get
Figure 2023520259000064
is obtained,
Substituting into equation (4), we get
Figure 2023520259000065
is obtained,
Then s end >S, the jet is a constrained jet, where s end is the maximum distance of dimensionless jet attenuation
, where S is the length of the office, in meters, and under unstable working conditions,
The convection movement in the room is strong, and it is suitable for general ventilation.

噴流減衰の最大距離を例とし、空間が中性型にある場合、Send＝２６．８２２メートルに対応する安定型及び不安定型における最大減衰距離は、中性型における最大噴流減衰距離より長く又は短く、それぞれ２７．４１４メートル、２６．８２１メートルであり、有限空間の空気安定性の特徴に合致する。Taking the maximum distance of jet attenuation as an example, if the space is in neutral type, the maximum attenuation distance in stable type and unstable type corresponding to S end =26.822 meters is longer than the maximum jet attenuation distance in neutral type or Short, 27.414 meters and 26.821 meters respectively, to match the air stability characteristics of finite spaces.

以上は本発明の具体的な実施形態に過ぎず、本発明の保護範囲を限定するものではなく、本発明の精神及び原則内で行われた任意の修正、同等の置換、改善等は、いずれも本発明の保護範囲内に含まれるべきである。 The above are only specific embodiments of the present invention and are not intended to limit the protection scope of the present invention. Any modification, equivalent replacement, improvement, etc. made within the spirit and principle of the present invention shall should also fall within the protection scope of the present invention.

工業作業場、データルーム、一般的な部屋及び病院などの場所では、夏の床放射冷房又は冬の放射天井暖房、又は自然の状況で地面温度が室内の気温及び天井より低い場合、安定型の状況が発生しやすく、この時、温度成層の制限作用により、汚染物質は一定の高さに集まり、主流方向に沿って移動し、このような状況では、全体換気は汚染物質の迅速な希釈と排出に不都合であり、エネルギー消費量が大きい。この時、局所換気設計又は指向性換気設計を優先し、即ち、床放射冷房期間＋局所又は指向性換気気流組織形式又は天井放射暖房期間＋局所又は指向性換気気流組織形式を使用し、汚染源の位置及び汚染源の流れ方向に基づき、換気口の配置を合理的に設計する。汚染物質が上へ移動する場合、頂部に排気口を設置する必要があり、水平方向に沿って移動する場合、水平箇所に排気口を設計する。部屋に放射天井のみが取り付けられる場合、夏は放射冷天井が不安定型の状況を形成しやすく、部屋は、汚染物質を効果的に排出するための全体換気に適する。しかし、冬の放射暖房の状況は安定型の状況を形成し、冬に指向性換気を行うように、この時、事前にステップＡ～Ｂに基づいて汚染物質の軌跡を予測し、換気口を予め残す必要がある。不安定型及び中性型は全体換気に適し、夏に放射冷房、冬に床暖房を使用する部屋は、上冷下熱の温度分布状況を形成し、この時、室内は不安定型の状況であり、室内の対流運動が強く、汚染物質の分散希釈過程が加速され、全体換気方式を使用して汚染物質を排出することをアドバイスし、即ち、天井冷放射期間＋全体換気の室内気流組織形式又は地上放射暖房期間＋全体換気設計気流組織形式を形成し、任意の上面又は地上放射空調を使用しない場合に全体換気設計気流組織形式を使用することが好ましい。全体換気を使用したデータルームは、給気気流と部屋内の空気との混合を加速するために、不安定型の作業条件を使用することが好ましい。指向性換気が要求される室内建築、例えば病院の手術室では、部屋内で安定型作業条件を作ることを考慮する必要がある。 Stable conditions in places such as industrial workshops, data rooms, general rooms and hospitals, where radiant floor cooling in summer or radiant ceiling heating in winter, or where the ground temperature is lower than the indoor air temperature and ceiling under natural conditions. At this time, due to the limiting effect of temperature stratification, the pollutants gather at a certain height and move along the mainstream direction. is inconvenient, and energy consumption is large. At this time, the local ventilation design or the directional ventilation design shall be prioritized, that is, use the floor radiant cooling period + local or directional ventilation airflow organization type or the ceiling radiant heating period + local or directional ventilation airflow organization type to avoid pollution sources. Rationally design the layout of ventilation openings based on the location and flow direction of pollution sources. If the pollutants move upward, the exhaust port should be installed on the top; If a room is only fitted with a radiant ceiling, the radiant cold ceiling is likely to form an unstable type situation in summer, and the room is suitable for general ventilation to effectively exhaust pollutants. However, the situation of radiant heating in winter forms a stable situation, just like directional ventilation in winter. must be left in advance. Unstable type and neutral type are suitable for general ventilation, and a room that uses radiant cooling in summer and floor heating in winter forms a temperature distribution situation of top cooling and bottom heat, and at this time, the room is in an unstable state. , the convection movement in the room is strong, the process of dispersing and diluting pollutants is accelerated, and it is recommended to use the general ventilation method to discharge pollutants, that is, the indoor airflow organizational form of ceiling cold radiation period + general ventilation or It is preferable to create a ground radiant heating period + global ventilation design airflow organization type and use the global ventilation design airflow organization type when not using any top or ground radiant air conditioning. Data rooms using general ventilation preferably use unstable operating conditions to accelerate the mixing of the supply airflow with the air in the room. In indoor architecture where directional ventilation is required, for example in hospital operating rooms, consideration must be given to creating stable working conditions within the room.

Claims (1)

有限空間の空気安定性のための熱的快適換気及び汚染物質制御方法であって、温度勾配測定システムを設計し、該システムによって有限空間内の様々な高さの温度データを取得し、その温度勾配値を計算することにより、有限空間内の空気安定性作業条件、即ち安定型、中性型及び不安定型を判断し、安定型は噴流拡散分散過程を抑制し、不安定型は噴流拡散分散過程を加速し、中性型の噴流拡散分散に対する影響は安定型と不安定型との間にあり、前記温度勾配測定システムは、有限空間内に１本又は複数本の温度測定装置ロッドを適切な方式で、例えば梅の花の形に配置し、各測定ロッドで高さ方向に沿って等距離で複数の温度測定点、例えば５つを取り、温度自己計測器を利用して温度勾配測定を行い、温度勾配の計算式は、
Figure 2023520259000029
であり、
式中、Tは各高さの温度値であり、ケルビンであり、∇Tは温度勾配であり、単位はケルビン／メートルであり、 ΔTは部屋の上下表面の温度差、又は考慮されるある流れ層の上下の温度差であり、単位はケルビンであり、Lは部屋の高さであり、単位はメートルであるという有限空間の安定性作業条件を判断するステップＡと、
流出空間の大きさに応じて、該流体の流れが自由噴流であるか又は拘束噴流であるかを判断し、本発明で提案する噴流軌跡の相関式に従って噴流軌跡を予測し、慣性停滞現象が発生するか否かを判断し、前記噴流軌跡の相関式は、
Figure 2023520259000030
Figure 2023520259000031
Figure 2023520259000032
ここで、
Figure 2023520259000033
、
Figure 2023520259000034
であり、
式中、Arは無次元基準数アルキメデス数で、重力と粘性力の比を示し、Gcは発明者が提案した無次元基準数Gc数で、浮力と慣性力の垂直成分の比を示し、xは噴流の長さであり、単位はメートルであり、snは開始セグメントの噴流のコア長さであり、単位はメートルであり、sendは噴流減衰の最大距離であり、単位はメートルであり、ν0は噴流の初速度であり、単位はメートル／秒であり、ν1は噴流の開始セグメントのコア速度（ν1=0.9ν0）であり、単位はメートル／秒であり、ν2は噴流が最大距離まで減衰する時の速度であり、人体の健康のニーズを考慮して、ν2=0.1メートル／秒を取ることができ、他の産業又は特定の要件の場合はプロセス条件のニーズによって決定することができ、完全な自由噴流である場合に（１－０．９９）ν0を取ることができ、タバコの吸い殻、薫香、藁等の材料の燃焼初速度は、浮力を駆動力、即ち作用圧力とする方法を参照して決定することができ、yは噴流軸心の縦方向の距離であり、単位はメートルであり、αは噴流の偏向角度であり、単位は度であり、d0はノズルの直径であり、単位はメートルであり、gは垂直方向の加速度であり、単位はメートル／秒の２乗であり、ν0は噴流の初速度であり、単位はメートル／秒であり、αは乱流係数であり、Teは周囲ガスの温度であり、単位はケルビンであり、T0は噴流の温度であり、単位はケルビンであり、ΔT0は噴流と周囲環境との温度差であり、単位はケルビンであり、ΔTは部屋の上下表面の温度差、又は考慮されるある流れ層の上下の温度差であり、単位はケルビンであり、Lは部屋の高さであり、単位はメートルであり、C、C1、C2は定数であり、実験又は数値方法によって較正することができ、Cを最初に１に設定することができ、２次元数値シミュレーションの比較分析に従って、それぞれC1、C2を０．２１４、０．１１５に予備的に推奨することができるという噴流のタイプを判断し、噴流の流れ方向を予測するステップＢと、
ステップＡ～Ｂで計算されたパラメータと噴流軌跡に従って、放射空調方式、室内排気方式及び排気口の選択位置を最適化制御することにより、換気方式の合理的な利用を実現するという換気方式を最適化制御するステップＣとを特徴とする有限空間の空気安定性のための熱的快適換気及び汚染物質制御方法。














A thermal comfort ventilation and pollutant control method for air stability in a finite space, by designing a temperature gradient measurement system, obtaining temperature data at various heights in a finite space, and measuring the temperature By calculating the gradient value, the air stability working conditions in the finite space, namely stable type, neutral type and unstable type, are judged. , and the effect on the jet diffusion dispersion of the neutral type is between the stable type and the unstable type, and the temperature gradient measurement system is a method in which one or more temperature measurement device rods are placed in a finite space in an appropriate manner. So, for example, arrange in the shape of a plum blossom, take a plurality of temperature measurement points (for example, 5) at equal distances along the height direction with each measurement rod, and measure the temperature gradient using a temperature self-measuring device. , the formula for calculating the temperature gradient is
Figure 2023520259000029
and
where T is the temperature value at each height, in degrees Kelvin, ∇T is the temperature gradient in degrees Kelvin/meter, ΔT is the temperature difference between the upper and lower surfaces of the room, or some flow being considered Step A of determining the finite space stability working condition, which is the temperature difference above and below the layer, in units of Kelvin, L is the height of the room, in meters;
Depending on the size of the outflow space, it is determined whether the fluid flow is a free jet or a constrained jet, and the jet trajectory is predicted according to the correlation formula for the jet trajectory proposed in the present invention, so that the inertial stagnation phenomenon occurs. Judging whether or not it occurs, the correlation equation of the jet trajectory is
Figure 2023520259000030
Figure 2023520259000031
Figure 2023520259000032
here,
Figure 2023520259000033
,
Figure 2023520259000034
and
In the formula, Ar is the dimensionless reference number Archimedes number, which indicates the ratio of gravity and viscous force, and Gc is the dimensionless reference number Gc number proposed by the inventor, which indicates the ratio of the vertical components of the buoyant force and the inertial force, and x is the length of the jet in meters, s n is the core length of the jet in the start segment in meters, s end is the maximum distance of jet attenuation in meters , ν 0 is the initial velocity of the jet in units of meters/second, ν 1 is the core velocity of the starting segment of the jet (ν 1 =0.9ν 0 ) in units of meters/second, and ν 2 is the velocity at which the jet decays to the maximum distance, which can be taken as ν 2 =0.1 m/s, considering human health needs, and for other industries or specific requirements, depending on the process conditions can be determined by needs and can be taken as (1-0.99) ν 0 in the case of a perfect free jet, the initial combustion velocity of materials such as cigarette butts, incense, straw, etc. drives the buoyancy It can be determined with reference to the method of force, that is, the working pressure, y is the longitudinal distance of the jet axis in meters, α is the deflection angle of the jet in degrees , where d0 is the diameter of the nozzle, in meters, g is the vertical acceleration, in meters/second squared, ν0 is the initial velocity of the jet, in meters /s, α is the turbulence coefficient, T e is the temperature of the ambient gas in Kelvin, T 0 is the temperature of the jet in Kelvin, ΔT 0 is the temperature of the jet and the surroundings is the temperature difference with the environment, in Kelvin, ΔT is the temperature difference between the upper and lower surfaces of the room, or above and below a flow layer being considered, in Kelvin, L is the height of the room is in meters, C, C 1 , C 2 are constants and can be calibrated by experiments or numerical methods, C can be initially set to 1, and two-dimensional numerical simulation Step B of determining the jet type and predicting the flow direction of the jet, according to the comparative analysis, C 1 , C 2 can be preliminarily recommended to be 0.214, 0.115 respectively;
Optimizing the ventilation system to realize rational use of the ventilation system by optimizing and controlling the selected position of the radiant air conditioning system, the room exhaust system, and the exhaust port according to the parameters and the jet trajectory calculated in steps A and B. A thermal comfort ventilation and pollutant control method for air stability in a finite space, characterized by step C.
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