新型净化器的室内不同位置PM_(2.5)净化时间预测模型研究

现今空气净化器的使用大多依赖于个人习惯,既不能确定空气净化器的最佳运行方式,也不能使室内人员处得到优先净化。为了实现室内人员位置处在净化器的使用过程中得到优先净化的目的,本文在净化器无仰角和最大风速(3 m/s)下采用实验结合模拟的研究方法,用实验数据验证和完善模型,通过对模拟结果PM的净化时间数据的深入讨论和分析,研究净化器的运行模式对室内不同位置净化时间的影响,并为建立净化时间预测模型总结归纳回归资料;采用SPSS软件对回归资料进行多元线性/非线性回归分析的基础上,建立净化时间预测模型,同时利用模拟结果对预测模型进行准确性验证。研究表明:该模式下PM净化时间与各影响因子之间呈非线性关系,与房间面积及其平方、房间长宽比及其平方、PM初始浓度及其平方、人员距离呈负相关。与房间面积和房间长宽比乘积、房间面积和PM初始浓度乘积、房间面积和人员距离乘积、房间长宽比和PM初始浓度乘积、PM初始浓度和人员距离乘积、人员距离的平方呈正相关;房间面积对人员处净化时间的影响贡献率最大,为30.08%,人员距净化器的距离对人员处净化时间的影响贡献率最小,为20.07%。可见改变房间面积对净化时间的影响最大;当房间面积固定时,房间长宽比对于PM净化时间的影响程度最大,由25.01%增加到35.76%;PM初始浓度贡献率次之,由24.85%增加到35.54%;人员距离的贡献率最低,由20.07%增加28.70%。可见,房间长宽比和PM初始浓度对PM净化时间的影响程度更显著,故在净化器实际使用过程中,应着重考虑PM初始浓度和房间长宽比的影响。

送风仰角0°、不同风速下净化器PM_(2.5)净化时间不均匀性分析

净化器在运行时室内不同人员处PM_(2.5)净化时间并不相同,会对人员的健康造成影响,并且净化器风速的不同会对室内PM_(2.5)的不均匀性产生影响,因此有必要对净化器不同风速下PM_(2.5)净化时间不均匀性进行研究。本文在净化器送风仰角0°、不同风速条件下,采用Fluent软件建立数学模型,并使用试验数据验证模型的准确性,通过数值模拟得到3种风速下室内各区域的净化时间,最后通过计算PM_(2.5)净化不均匀系数来进行不均匀性分析。研究表明:风速3 m/s时,人员距离11.5 m处PM_(2.5)净化时间较1.5 m/s和0.75m/s分别下降了57.32%和59.33%,而在0.5m处分别下降了20.28%和30.44%,所以当人员集中在房间中部和后部时建议采用最大风速,可以保证空气净化的高效性和质量性。当人员集中在房间前部时,考虑到净化器的能耗和噪声问题,可以适当减小风速。当风速由0.75m/s增加到1.5m/s时,PM_(2.5)净化时间不均匀系数基本不变,从1.5m/s到3m/s时,下降了73.69%,当人员在室内分布较为分散时,建议净化器风速应大于1.5m/s。研究结果可为消除净化时间不均匀性实现人员位置处优先净化和净化器的智能控制奠定基础。

送风仰角55°、大风速下净化器PM2.5净化时间预测模型的研究

为达到空气净化器对室内人员处进行优先进化的目的,研究者在净化器送风仰角55°、大风速(3m/s)下采用实验和模拟相结合的方法,利用Fluent软件建立物理及数学模型,并使用实验数据验证模型的准确性,通过数值模拟分析得到PM_(2.5)浓度下降至15μg/m^(3)的时间(以下简称PM_(2.5)净化时间),研究了净化器在实际运行过程中对房间各区域处PM_(2.5)净化时间的影响,并利用SPSS软件对影响结果进行多元线性回归分析,进而建立PM_(2.5)净化时间预测模型。研究表明:房间面积为72m^(2)的工况下,当送风方向为0°,人员夹角为150°时平均净化时间最长,0°时最短,150°较0°平均净化时间上升了1.39%。当送风方向为45°,人员夹角75°时平均净化时间最长,135°时最短,135°较75°平均净化时间下降了9.67%。当送风方向为90°,人员夹角30°时平均净化时间最长,0°时最短,30°较0°平均净化时间上升了2.57%,随着送风方向角度的增加,平均净化时间由最初的整体上升趋势变为先上升后下降到最后趋于稳定;PM_(2.5)净化时间与各影响因子之间呈线性回归关系,与房间面积、PM_(2.5)初始浓度、人员距离呈正相关,与送风方向、房间长宽比、人员夹角呈负相关;PM_(2.5)初始浓度和房间面积的影响因子贡献率之和为89.06%,具有显著的影响,当房间尺寸和PM初始浓度固定时,吹风角度的贡献率由初始的3.28%增加到67.35%,由此表明,适当的增大吹风角度可减少净化器运行过程中的PM_(2.5)净化时间;净化器在房间面积为72m^(2)、房间长宽比2.5、PM_(2.5)初始浓度为50μg/m^(3)工况下的净化时间不均匀系数最高,为0.056,对PM_(2.5)颗粒物净化最不均匀;在房间面积为90m^(2)、房间长宽比2.5、PM_(2.5)初始浓度为150μg/m^(3)的工况下达到最低,为0.015,对室内PM_(2.5)颗粒物净化最均匀。研究PM_(2.5)的净化时间预测模型可为空气净化器实现人员处优先净化和气流组织的智能控制奠定基础。