摘要
由于传染性呼吸系统疾病可以通过空气快速传播，研究人员改进了传统的总量空气分布（TVAD）方法，提出了多风口模块化适应性通风（MAV），通过引入新型通风末端，降低感染风险。该末端能够在不改变管道布局的情况下，切换送风口和回风口以适应不同的室内场景需求。然而， MAV模块尺寸和送风速度的选择都对MAV系统去除污染物的效率及相应的人员保护水平有重要影响。因此，本研究提出了基于MAV模块尺寸及其与感染者之间距离的“模块-污染源偏移比”（MSOR），以帮助对MAV模块参数进行设计应用。计算流体力学模拟展示了应用MAV的双人办公室内污染物的分布情况。应用离散相模型对感染者呼出的呼吸污染物进行了模拟，并比较了4种MAV风口布局、3种送风速度和3种模块尺寸下的污染物浓度分布情况。
结果表明，在满足通风率的情况下，较低的送风速度有利于污染物的上升和排出。当两个回风口均位于感染者上方时，可以实现最佳的污染物排放。使用该参数指导MAV系统设计，在默认的风口模式下，可以在120秒内使85.7%的污染物对人体无害。通过更适当的送风速度和风口模式，这一数值可增加到91.4%。
关键词：多风口模块化适应性通风；室内空气品质；呼吸道传染病控制；计算流体力学
通风是控制远程空气传播的主要方法，也是最有效的途径之一。众多研究表明，目前广泛应用的以混合通风为代表的总量空气分布法，在保护室内人员免受通过呼吸活动传播的传染病感染方面效果不理想。在前序研究中，作者提出了“多风口模块化适应性通风（MAV）”，通过切换送回风风口，并使用向下射流减少室内空气混合，可防止污染空气通过气流混合扩散。
确定合适尺寸的MAV模块与选择恰当的风速对于优化MAV性能至关重要。以往的研究尚未解决这些问题，限制了MAV的应用潜力。因此，本研究的主要目的是根据不同送风速度下房间条件，研究MAV模块的最优尺寸，并提出了一种新的MAV设计参数，同时给出该参数的最优值以帮助MAV模块更好地发挥其在控制污染物通过通风扩散方面的优势。
（1）给出MAV设计指导参数
（2）划分MAV控制区并建立评价标准
（3）模拟结果
本研究提出了一种指导MAV设计的尺寸参数，通过模拟验证的方式确定了其最优范围，同时验证了送风速度对MAV在污染物控制方面的影响。研究的结果表明，较低的风速和恰当的模块布局和尺寸有助于控制污染物空气传播，提供直接位于感染者上方的回风口效果最佳。但这种风口布局要求被感染者位于特定的已知位置。有早期症状的感染者可能不容易识别，因此采用送风口和回风口交叉布置的MAV布局模式将提供最佳效果。
作者
Haotian Zhang1, Xiaoxiao Ding1, Weirong Zhang1*, Weijia Zhang1, Yingli Xuan2
该论文第一作者是北京工业大学建筑工程学院博士研究生张昊天，通讯作者为北京工业大学建筑工程学院教授张伟荣，共同作者包括博士研究生丁晓晓、张惟佳和东京工艺大学副教授玄英丽。
Zhang H, Ding X, Zhang W et al. (2024). Optimising multi-vent module-based adaptive ventilation using a novel parameter for improved indoor air quality and health protection. Building Simulation, 17: 113-130.
https://doi.org/10.1007/s12273-023-1063-8
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使用新参数优化多风口模块化适应性通风以改善室内空气质量并保护人员健康
期刊介绍
Building Simulation 2008年创刊，是世界上第一本有关建筑模拟领域最新研究成果的英文学术期刊，跨多种学科领域，涉及建筑技术、土木工程、建筑学、环境工程、能源及动力工程等，致力于为中外同行提供一个高水平的学术交流平台。被SCI、EI Compendex、Scopus、CSCD等数据库收录。2024年SCI影响因子6.1，在JCR两个学科领域均位于Q1区；位于中科院期刊分区，工程技术类1区。
