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浅议夏季膜结构出入口室内温度的竖向分层

  据悉,由于室内冷空气下降、热空气上升,室内温度并非是均分的。轻质屋面与蓄热量较大的地面乏间的温差会加强室内气体的流动并在屋面与地面之间产生较大的温度梯度。黎明前,屋面向大气的热辐射较大、屋面温度也可能会低干地面混度。从而形成负温度梯度。由于这类结构的室内净空通常较大,在白天热空气层一般会在使用空间上聚集。可以利用这一现象在膜结构出入口内空间人为的形成不同的气候分区。

  在夏季,温度的竖向分层很有价值。它益于膜内下部使用空间的气温调节。现场实测以及数学模型的研究都表明,利用温度分层特点可以使人体高度范围内的空气温度持续低于其上部空气的温度。膜内空间聚积的热气由于浮力作用自然由下部向上部运动,这样上部空间就成为一个蓄热器。因为膜内上部大部分空间基本不使用,故不用将其温度维持在使人体舒适的范围。这样就较大地减少了需要空调的空间,大大节约机械制冷所需的能源。如果热空气能从高处排出,室外冷空气就会从结构低处的进风口吸入。

  在膜结构出入口使用期间应保持温度分区的稳定性,使积聚在上部的热空气不与下部使用区域的低温空气混合是相当重要的。在人体高度范围内使用机械制冷以及太阳辐射形成的膜面高温都助于温度分层的稳定性。

  然而,自然通风和室外空气的渗透会很容易转变温度分层的稳定性,并导致室内大范围湍流运动。若膜面处温度低于上层空气,也会产生空气湍流,

  一般黄昏后可能出现这种情形。这样,上部热空气层会速度降温,室内不同区域的空气变冷后均会速度下沉,加剧了空气层的混合。空间内温度梯度的稳定性评估是—项相当复杂的工作,需要借助于计算流体动力学等数学模型和计算软件进行分析。

  然而屋面的高温对室内地坪高度处使用者的温度舒适性也有不利影响。膜面向室内辐射的长波会使用户感受到较高的辐射温度。从而降低使用者的温度舒适度。为降低膜面高温对人的影响已经开发了低辐射涂层。评估室内温度舒适性时还应仔细考虑红外辐射造成的影响。

  由于膜结构出入口膜面的保温性能差,在冬季日照及机械供暖等多方面产生的热空气会不断上升,这些热量会很快通过膜面消散掉。与夏季相比,冬季的太阳辐射能较少,室内温度梯度也较小。与夏季采取的措施相反。增加对热量分层的扰动,使使用区上部积聚的热量重新分布是很有益处的。利用风扇使上部的热空气循环至下部使用区域,助于热量重分布。