0 引言

由于室内外温差的影响，城市大中型商场内设置的集中空调系统在夏季一般运行效果较好，烟囱效应造成的温度上下分层现象并不明显；但在北方地区，冬季供暖时，大部分商场会出现首层温度偏低、顶层温度偏高的现象，特别是在有中庭、建筑层数多、外门多的商场内，温度分布上下不均匀现象更为严重[1-4]。目前，商场冬季空调热负荷的计算方法基本没有考虑中庭对整栋建筑热环境的影响，忽略了由于中庭存在而产生的烟囱效应，从而导致商场内温度上高下低的情况普遍存在[5-8]。本文重点讨论冬季室内热分层对热环境造成的影响。

为了验证该方法的有效性，将该方法应用于实测故障滚动轴承的信号中。实验在如图2所示的铁路货车轮对滚动轴承故障诊断实验台上完成。实验所用轴承是车辆厂提供的197726型故障轴承，其典型故障为外圈剥离和滚子剥离，同时选用与轮对匹配的正常轴承。实验所用的振动传感器为CA-YD-181-50型加速度传感器，分别安装在轮对滚动轴承右端轴承外圈和轴承座上，其中轴承座竖直方向(1通道)和水平方向(2通道)分别布置一个传感器，轴承外圈的水平方向(3通道)布置一个传感器，其传感器布置如图3所示。

1 建筑概况及测点选取

  

图1 区域划分图

以西安市某大型商场为研究对象，该商场共7层，总建筑面积为156 818 m2。商场内设有中庭，屋顶采用自然采光的玻璃屋面，1～7层全部为服装区。考虑到不同朝向及内外区的负荷变化情况有差异，将每层划分为14个区域(如图1所示)，对室内环境温度、人员密度和灯光照度进行测量。

在研究区降雨季节与耕作季节内，不同耕作形式、农作物种植结构的坡耕地土壤颗粒运移数量与时空动态特征表明，坡耕地土壤颗粒流失状况主要影响因素有耕作扰动、降雨过程及其特征、保护性耕作措施和坡耕地的农作物植株对地表的郁闭程度。

2 测试数据及分析

2.1 室内温度分布

对每层各区域选择1个测点，分别在9：00，13：00，17：00进行温度测量，将3次测试数据取平均值，结果如图2所示。

  

图2 商场实测温度分布

由图2可以看出：该商场1～5层自下而上温度逐渐升高，1层温度偏低，大部分区域温度达不到18 ℃，在5层部分区域最高温度可达26.6 ℃；5～7层则没有明显规律，7层温度有所下降，究其原因为中庭顶部全部为玻璃屋面，由于建筑物建设年代较早，所采用的玻璃传热系数较大，热负荷大，影响6～7层室内温度，甚至导致7层温度低于5,6层，部分区域比4层低，即使如此也比室内设计温度高6 ℃左右。

2) 采用变风量空调系统进行调节。根据室内温度控制供热量,在保证各层换气次数和新风量的情况下，实时调节各层的送风量，以减小烟囱效应。

2.2 人流量及室内照度分布

每个区域的人员数量是通过在某时刻该区域内的全部人数来确定的，具体测试数据见图3。由于部分区域跨度较大，灯光照度的测量通过在每个区域选取3个测点、求取其平均值的方法来确定，结果见图4。由图4可以看出，除个别区域灯光照度较强外，其他各层各区域灯光照度差别不大。

4） 成本分析显示，UV-CWOP方法处理纳滤膜浓缩液的成本较高，每吨水的处理成本约为150元，但是相比于蒸发、回灌等其他物理方法有明显优势，可将有毒有害有机物进行彻底的降解，具有一定的推广应用前景。

  

图3 商场实测人数分布

  

图4 商场灯光照度分布

3 模型建立

根据建筑实际情况，运用SketchUp软件进行建模，模型整体如图5所示。

  

图5 模型效果图

3.1 参数设定

通过对该商场的模拟分析，发现商场内温度上高下低的分层现象明显，烟囱效应极为严重。按照传统的负荷计算方式进行空调系统的设计，在冬季会造成室内温度各层差异明显，且不符合设计要求及造成能源浪费，对于类似于该模型的7层带中庭的商场建筑，可采取以下措施：

工况2：对不同层不同区域分别进行设置，其温度值根据实测数据进行设定。

工况1：根据GB 50189—2015《公共建筑节能设计标准》的有关规定，商场冬季室内设计温度为18 ℃，故将模型各层各区域温度均设置为18 ℃。

3.2 负荷模拟计算

1.3.3 产程中观察指标及关注要点 ⑴为了尽量确保孕妇的安全分娩，发生紧急情况，可及时进行剖宫产终止妊娠，尽力保障在30min内实施紧急剖宫产，产科、麻醉科、儿科和手术室人员齐全，有抢救小组的支持，保证母婴的生命安全。⑵临产后持续胎心监护和心电监护；产程中不使用催产素；注意子宫下段压痛情况。⑶由于子宫破裂的最常见的体征是胎心异常，有效的麻醉并不掩盖子宫破裂的症状和体征。⑷VBAC娩出胎儿分娩机转和胎盘娩出与正常阴道分娩并无不同。但当子宫大量出血或低容量的体征是子宫破裂的表现，需要仔细探查软产道。

《说文·匚部·匚》段玉裁注：“此其器盖正方，文如此作者，横视之耳，直者其底，横者其四围，右其口也。口部云：囿，规也。今人皆作圜作圆，方本无正字，故自古叚方为之，依字匚有矩形，固可叚作方也。”[2]高鸿缙《中国字例》“匚为竹器，其形长方，匚古亦假为方。”张舜徽《约注》“匚，本当作凵，象正方之器，可以受物之形，为恐与去鱼切，口犯切之凵相混，因侧立其文以相避，亦兼以便于为他文偏旁耳。自借方为匚，而匚废矣。”

运用EnergyPlus软件对已建好的模型进行冬季热负荷的模拟计算。在工况1条件下得到冬季室内设计工况负荷，在工况2条件下得到冬季室内实际工况负荷。

4 结果对比分析

对模拟结果进行整理，得到2种工况下的负荷值及负荷迁移量(实际工况负荷与设计工况负荷之差)，结果见表1。

 

表1 各层热负荷计算结果

  

设计工况负荷Q1i/kW实际工况负荷Q2i/kW负荷迁移量ΔQi/kW1层1708.23948.41-759.822层1218.371461.58243.213层1182.681539.70356.024层1173.071576.56402.495层1143.691670.93527.246层1215.201762.41547.217层1816.442299.50483.06

注：1) 为更明确地反映烟囱效应的影响，表中所得负荷均为减掉人员及灯光负荷后的值。

2) 下标i代表楼层，i=1，2，…，7。

根据计算结果，负荷迁移量可反映各层之间转移的负荷，负值表示向其他层转出的负荷，其中1层负荷迁移量为负值，说明在烟囱效应、外门冷风渗透等多种因素影响下，该层热量向其他层转移过多，导致实际运行中室内温度偏低，达不到设计标准要求。

药害分级标准：0级：植株及叶片发育正常，叶片无任何受害症状；1级：药害斑或褪绿面积占叶片面积的比例X≤5%；3级：药害斑或褪绿面积占叶片面积的比例5%≤X≤10%；5级：药害斑或褪绿面积占叶片面积的比例10%≤X≤30%；7级：药害斑或褪绿面积占叶片面积的比例30%≤X≤50%；9级：药害斑或褪绿面积占叶片面积的比例X＞50%。

进一步分析表1数据发现，随着层数增大，除7层外负荷迁移量逐渐变大，即随着高度上升，烟囱效应越来越明显，负荷转移越来越多。但7层负荷迁移量突然下降，原因是中庭顶层为玻璃屋顶，下层迁移的部分热量通过屋顶散发到室外，从而抵消了一部分烟囱效应造成的影响。

3) 分季节采用不同排数换热器进行调节。冬夏采用不同换热排数的表面式换热器，分层控制各层的供热量。在冬季，根据负荷迁移系数Ki确定各层实际负荷，调整换热器排数，以调节各层的供热量；在夏季，采用设计工况负荷。

为了便于确定与本文所建模型类似建筑的各层负荷迁移量ΔQi，需要计算出每层的负荷迁移系数Ki，即某层负荷迁移量与设计工况负荷之比：

 

(1)

根据式(1)及表1数据，可以计算出各层的Ki，见表2。

 

表2 各层的Ki

  

K1K2K3K4K5K6K7-0.440.200.300.340.460.450.27

各层实际负荷为(1+Ki)Q1i，根据所得到的实际负荷，可以更加合理地进行设备选型及调控方案的制定。同时，也可以确定出每层的负荷迁移量ΔQi，通过调节每层需转入或转出的热负荷，使每层温度满足规范要求。

5 结论

按照GB 50736—2012《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》的有关规定，商场新风量选取为20 m3/(人·h)，人员密度及灯光负荷根据实测值进行计算。气候参数采用西安典型气象年数据。温度的设定采用以下2种工况。

1) 采用单设的引流通风系统进行调节。可通过确定出的每层负荷迁移系数Ki确定商场每层转移的负荷量，通过排风机将各层多余热量转移到1层，减少热分层现象，从而减少烟囱效应造成的温度上下分布不均匀的现象。

假设位置信息对于由GPS设备提供的路由决策是必需的.hello方案和位置管理系统用于获取邻居和目的地的位置.所有车辆均装有预先加载的数字地图，提供街道地图和交通流量统计数据，如交通流量密度和速度信息时间表，源在Lane1.

由以上分析可以看出，烟囱效应所造成的实质影响即为负荷的迁移。因此，可以通过计算每层的负荷迁移量ΔQi，将各层多余的负荷通过排风机转移至1层，以便将室内温度控制在规范要求的范围内。

由于烟囱效应等引起的温度分布上下不均现象不仅影响室内环境，还会增加建筑能耗。对于解决这一问题的技术措施，还有待更深入的研究和实验，以达到降低建筑能耗、改善室内空调环境的目的。

EnergyPlus采用CTF(conduction transfer function)来计算墙体传热，采用热平衡法计算负荷。计算基于墙体内表面温度，不同于一般的基于室内空气温度的反应系数，所以更为精确[9-10]。

参考文献：

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[3] 高清民. 建筑中庭冬季空调气流组织影响因素的研究[D]. 济南：山东建筑大学, 2015:22-32

[4] MERONEY R N. Wind effects on atria fires[J]. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 2011,99(4):443-447

[5] 汪训昌, 林海燕, 杨书渊,等. 办公楼空调冷热负荷的计算分析——关于北京地区办公楼外区冬季冷负荷的几点看法[J]. 暖通空调, 2004, 34(7):33-39

[6] 霍培娜. 夏热冬冷地区某商场空调负荷变化特性分析[D]. 长沙：湖南大学, 2014: 30-38

[7] 王怡, 刘加平. 空调房间冬季室内致适参数的分析与研究[J]. 暖通空调, 2000, 30(3):12-14

[8] CECCHINATO L, CORRADI M, MINETTO S. Energy performance of supermarket refrigeration and air conditioning integrated systems working with natural refrigerants[J]. Applied Thermal Engineering, 2012, 48(26):378-391

[9] 李传成,章昭昭,季群峰. 结合CFD的EnergyPlus大空间温度分层能耗模拟[J]. 建筑科学, 2012, 28(6):84-91

[10] 潘毅群. 实用建筑能耗模拟手册[M]. 北京：中国建筑工业出版社, 2013:68-73