Indizes zur dynamischen Bewertung der Luftfeuchtigkeit und der thermischen Umgebung in Innenräumen

Kommunikationstechnik Band 2, Artikelnummer: 59 (2023) Diesen Artikel zitieren

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Feuchtigkeitsquellen geben feuchte Bestandteile an die Raumluft ab, was sich negativ auf die Gesundheit der Bewohner, den Energieverbrauch der Klimaanlage und die Lebensdauer des Gebäudes auswirkt. Die Verdunstung und Diffusion feuchter Komponenten sind dynamische Prozesse, und dennoch sind die vorhandenen Indizes nur begrenzt in der Lage, Feuchtigkeitsquellen, die die Raumluft dynamisch beeinflussen, genau zu beschreiben. Hier schlagen wir zwei Indizes CRIt(H) vor, einen Index für die Änderungsrate des Feuchtigkeitsbeitrags, und CRIt(c) als Änderungsrate des Raumklimabeitrags. Ausgehend von einem Luftbefeuchter als Quelle verwenden wir unsere Indizes, um experimentell die Auswirkungen von Quellenparametern auf verschiedene Umgebungsbedingungen über Raum und Zeit zu vergleichen. Unser Ansatz spiegelt genau wider, wie sich die Feuchtigkeitsquelle auf Feuchtigkeit und Temperatur auswirkt, und identifiziert spezifische Phasen des dynamischen Einflusses. Diese Studie wird für die Etablierung transienter Raumklimamodelle, die Regulierung von Klimaanlagen und die nachhaltige Kontrolle des Raumklimas von Nutzen sein.

Es gibt Arten von Feuchtigkeitsquellen in Innenräumen (Abb. 1a), wie z. B. Personal1, Ausrüstung2, Hüllenmaterialien und Pflanzen, die feuchte Bestandteile (Wassertröpfchen und Wasserdampf) unterschiedlich schnell aus der Luft aufnehmen oder an die Luft abgeben und sich so verändern das Raumklima. Die Absorptions- oder Freisetzungsintensität und das Gas-Flüssigkeits-Verhältnis der Nasskomponente unterscheiden sich erheblich zwischen den Quellen. Beispielsweise beträgt die Feuchtigkeitsabgaberate des Menschen bei unterschiedlichen Belastungsintensitäten 30 ~ 300 g h−1, während die von Pflanzen3 nur 0,84 ~ 20,00 g h−1 beträgt. Darüber hinaus produzieren größere Pflanzen mehr Wasserdampf4. Wenn eine Quelle kontinuierlich große Mengen an feuchten Bestandteilen freisetzt, steigt die Luftfeuchtigkeit schnell an, was zu Tau- und Schimmelbildung an den Wänden5,6 sowie zu Atembeschwerden und Allergien führen kann7,8,9. Wenn die Luftfeuchtigkeit zu niedrig ist (≤ 30 %), weil die Quellen nasse Bestandteile absorbieren, beeinträchtigt Trockenheit nicht nur den thermischen Komfort der Bewohner10, sondern verursacht auch Atemschmerzen11,12, Augenjucken13,14,15 und statische Elektrizität. Darüber hinaus kann eine zu hohe und zu niedrige Luftfeuchtigkeit die Übertragung und das Überleben einiger Viren begünstigen16,17,18,19. Dementsprechend sind vernünftige Indikatoren, die den Einfluss von Feuchtigkeitsquellen auf das Raumklima genau darstellen können, von Vorteil für die Regulierung der Klimatisierung mit geringerem Energieverbrauch und für die Schaffung einer zufriedenstellenden Umgebung für das Personal.

a Feuchtigkeitsquellen in Innenräumen. b Indizes für die Bewertung der Luftfeuchtigkeit und der thermischen Umgebung in Innenräumen.

Die vorhandenen Indizes zur Quantifizierung des Einflusses von Feuchtigkeitsquellen auf die Luftfeuchtigkeit (Abb. 1b) lassen sich in grundlegende Parameter (Partialdruck des Wasserdampfs), absolute direkte Parameter (absolute Luftfeuchtigkeit, spezifische Luftfeuchtigkeit (Feuchtigkeitsverhältnis)) und relative direkte Parameter unterteilen (relative Luftfeuchtigkeit (RH)) und indirekte Parameter (Taupunkttemperatur, Feuchtkugeltemperatur)20. Um die Wirkung verschiedener Objekte auf die Luftfeuchtigkeit der Umgebung zu beschreiben, haben Wissenschaftler diese Indizes modifiziert, um sie für entsprechende Probleme geeignet zu machen. Yanagi et al.21 untersuchten den Einfluss der Luftfeuchtigkeit auf die mikrobielle Kontamination, indem sie das kumulative Verhältnis der durchschnittlichen relativen Luftfeuchtigkeit verwendeten. In dem von Ma et al.22 entwickelten Innenwandkondensationsmodell werden vorübergehende Zugänglichkeitsindizes basierend auf dem Feuchtigkeitsverhältnis verwendet, um die vorübergehende Verteilung nasser Komponenten vorherzusagen. Teodosiu23 simulierte die Thermolösungskonvektion und Kondensation feuchter Luft auf der Oberfläche, wobei der Wasserdampf-Massenanteil verwendet wurde. Lucero-Gómez et al.24 bewerteten die Luftfeuchtigkeitsumgebung mit hohen Kontrollanforderungen durch Berechnung der klimatischen Abweichungen von RH-Schwankungen und schlugen effiziente Wartungsmaßnahmen für die Klimaanlage vor. Darüber hinaus schlugen die Forscher umfassende Indizes zur Bewertung des Innenraumklimas vor, indem sie weitere Parameter wie Lufttemperatur, Luftbewegung und mittlere Strahlungstemperatur hinzufügten. Gao et al.25 erstellten eine vereinfachte Formel für die Feuchtkugeltemperatur in Innenräumen (WBGT) und analysierten ihre Beziehung zur relativen Luftfeuchtigkeit, die zur Bewertung des Innenklimas von natürlich belüfteten Gebäuden verwendet werden kann. Bonora et al.26 haben zwei Indikatoren für das Mikroklima in Innenräumen entwickelt, die auf der Lufttemperatur und der relativen Luftfeuchtigkeit basieren: den Heritage Microclimate Risk (HMR)-Index und den Predicted Risk of Damage (PRD)-Index, um den Risikograd des Innenraumklimas für das Kulturerbe zu bestimmen.

Allerdings sind die Lufttemperatur und die spezifische Luftfeuchtigkeit objektive Parameter. Um den Einfluss realer oder virtueller Wärmequellen in Innenräumen auf die Temperaturverteilung zu bewerten, schlugen Kato et al.27 das Beitragsverhältnis des Innenklimas (\({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{\ left({{{{{\rm{C}}}}}}\right)}\)) basierend auf Katos Wirksamkeit der Kontaminationsabsaugung28 und Sandbergs Belüftungseffizienz29. Dieser Indikator kann den Diffusionsprozess von Wärmequellen in Innenräumen und deren Auswirkung auf die Lufttemperatur quantifizieren. Um den Einflussmechanismus von Feuchtigkeitsquellen in Innenräumen auf die Luftfeuchtigkeitsumgebung gründlich zu analysieren, verwiesen Huang et al.30 auf die Festlegung von \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{\left( {{{{{\rm{C}}}}}}\right)}\), vorgeschlagenes Beitragsverhältnis der Raumluftfeuchtigkeit \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{\ left({{{{{\rm{H}}}}}}\right)}\) basierend auf der spezifischen Luftfeuchtigkeit. Aufgrund der Wirksamkeit von \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{\left({{{{\rm{H}}}}}}\right)}\) im detaillierten Feuchtigkeitsumgebungsdesign29, Huang et al. nutzte es zur Simulation des Feuchtigkeitsfeldes und kombinierte es mit dem genetischen Algorithmus, um ein effizientes Optimierungsdesignsystem zu etablieren31. Darüber hinaus realisierten Zhu et al.32 die schnelle Vorhersage der Luftfeuchtigkeit in Innenräumen durch die Kombination von \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{\left({{{{{\rm{H }}}}}}\right)}\) mit einem niedrigdimensionalen linearen Feuchtigkeitsmodell und optimierte das Gleichgewicht zwischen der persönlichen Wahrnehmung der Luftfeuchtigkeit und der Luftfeuchtigkeitsbelastung der Klimaanlage. Dennoch sind \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{\left({{{{{\rm{C}}}}}}\right)}\) und \( {{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{\left({{{{{\rm{H}}}}}}\right)}\), die räumlichen Beschreibungsindizes der Quellen, die zu einem bestimmten Zeitpunkt das Raumklima beeinflussen, können die dynamischen Eigenschaften der vorübergehenden Verdunstung und Diffusion von Nasskomponenten, die von der Quelle erzeugt werden und die Innentemperatur und -feuchtigkeit beeinflussen, nur begrenzt widerspiegeln.

Hier schlagen wir einen Index vor: die Rate der Änderung des Feuchtigkeitsbeitrags (\({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{H}}}}} })}^{{{{{\rm{t}}}}}}}\)) durch vorübergehende Behandlung von \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{\ left({{{{{\rm{H}}}}}}\right)}\), was die Variation von \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{ \left({{{{{\rm{H}}}}}}\right)}\) an einem Raumpunkt pro Zeiteinheit. Wenn man bedenkt, dass die Verdunstung und Diffusion der Nasskomponente auch zu deren Wärmeaustausch mit der Innenluft führt und sich dann auf das Lufttemperaturfeld auswirkt, \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{\left ({{{{{\rm{C}}}}}}\right)}\) wird auch vorübergehend in die Rate der Änderung des Innenraumklimabeitrags (\({{{{{{\rm{CRI}}} }}}}_{({{{{{\rm{C}}}}}})}^{{{{{{\rm{t}}}}}}}\))33. Anschließend wird die Machbarkeit von \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{H}}}}}})}^{{{{{ {\rm{t}}}}}}}\) und \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{C}}}} }})}^{{{{{\rm{t}}}}}}\) bei der Beschreibung der Quelle, die die Raumluft dynamisch beeinflusst, wird durch die Analyse der Variation zweier Indizes verifiziert, die aus den Raumklimaparametern berechnet wurden Einfluss eines Ultraschallbefeuchters unter verschiedenen Quellenparametern und Umgebungsbedingungen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Variation der Luftfeuchtigkeit unter dem Einfluss einer Feuchtigkeitsquelle in eine Anstiegsphase und eine stabile Phase unterteilt werden kann, während die Änderung der Lufttemperatur unter dem Einfluss dieser Feuchtigkeitsquelle in eine Abnahmephase und eine Phase unterteilt werden kann eine Steigerungsstufe. Basierend auf der Variation von \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{H}}}}}})}^{{{{{ {\rm{t}}}}}}}\) und \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{C}}}} }})}^{{{{{\rm{t}}}}}}\), haben wir festgestellt, dass der dynamische Einfluss der Quelle auf das Innenraumklima für verschiedene Quellenparameter und Umgebungsbedingungen unterschiedlich ist.

Die Variation der spezifischen Luftfeuchtigkeit, \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{\left({{{{\rm{H}}}}}}\right)}\ ) und \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{H}}}}}})}^{{{{{\rm {t}}}}}}}\) an einem Punkt (X, Y) = (500 mm, 1000 mm) während des Befeuchterbetriebs werden in Abb. 2 analysiert. Die Unsicherheit jeder Größe ist in der entsprechenden Abbildung dargestellt . Wenn die Feuchtigkeitsquelle die Nasskomponente mit einer festgelegten Intensität an die Luft abgibt, zeigt die spezifische Luftfeuchtigkeit einen steigenden Trend, ihre Anstiegsrate nimmt jedoch mit der Zeit ab (Abb. 2a). Der Grund liegt darin, dass der Feuchtigkeitsunterschied zwischen der Quell- und der Raumluft durch die kontinuierliche Diffusion von Feuchtigkeit abnimmt. Wenn die Luftfeuchtigkeit nahe dem Sättigungswert der Umgebungstemperatur liegt, beginnt sie regelmäßig zu schwanken. Daher kann der Prozess der Quellenbeeinflussung der Luftfeuchtigkeit an einem Punkt in eine Anstiegsphase und eine stabile Phase (ISH und SSH) unterteilt werden. Der \({{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{\left({{{{{\rm{H}}}}}}\right)}\) steigt schnell auf 4,2 bei t = 2 min, was darauf zurückzuführen ist, dass die Nasskomponente diesen Punkt früher erreicht als andere räumliche Orte. Anschließend beginnt mit der kontinuierlichen Diffusion nasser Komponenten während t = 2 ~ 5 min die Raumluftfeuchtigkeit anderer Punkte zu steigen, und \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{\ left({{{{\rm{H}}}}}}\right)}\) am Punkt (X, Y) = (500 mm, 1000 mm) nimmt deutlich ab. Danach nimmt sein \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{\left({{{{{\rm{H}}}}}}\right)}\) zu leicht im Bereich von 1,0 bis 1,2, da dieser Punkt näher am Quellenausgang liegt als andere Punkte. Der Anstieg der spezifischen Luftfeuchtigkeit in der Schwankungsperiode C ist etwa 0,9 g kg−1 geringer als in der Periode A, und die Schwankungsbreite der Periode C wird etwas schmaler (Abb. 2b und c).

a Die Variation von \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{H}}}}}})}^{{{{{{ \rm{t}}}}}}}\) (hellblau), \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{\left({{{{{\rm{ H}}}}}}\right)}\) (blau) und spezifische Luftfeuchtigkeit (marineblau) am Punkt (X,Y) = (500.1000) mm, deren Unsicherheit uCRIt(H), uCRI(H) ist und ud (n = 151 Proben). b Die Variation der spezifischen Luftfeuchtigkeit (Marineblau) und \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{\left({{{{{\rm{H}}}}}} \right)}\) (blau) während des Fluktuationszyklus A(t = 6 ~ 8 min), B(t = 19 ~ 21 min), C(t = 25 ~ 28 min). c Die Variation von \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{H}}}}}})}^{{{{{{ \rm{t}}}}}}}\) (Marineblau) während des Fluktuationszyklus A(t = 6 ~ 8 min), B(t = 19 ~ 21 min), C(t = 25 ~ 28 min). d Die räumliche Verteilung der spezifischen Luftfeuchtigkeit und \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{\left({{{{\rm{H}}}}}}\right) }\) bei t = 1 min, 10 min, 20 min und 30 min und \({{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{H }}}}}})}^{{{{{\rm{t}}}}}}\) während t = 1 ~ 2 min, 10 ~ 11 min, 20 ~ 21 min, 29 ~ 30 min in der XOY-Ebene (X = 0 ~ 3000 mm und Y = 0 ~ 1000 mm).

Der \({{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{H}}}}}})}^{{{{{{\rm{ t}}}}}}}\) beginnt periodisch basierend auf 0 zu schwanken, nachdem es bei t = 2 Min. und t = 3 Min. seinen Höhepunkt erreicht hat, und sein Schwankungsbereich variiert mit der Zeit. Wie in Abb. 2c gezeigt, gilt für die Schwankungsperioden A (t = 6 ~ 8 Min.), B (t = 19 ~ 21 Min.) und C (t = 25 ~ 28 Min.), \({{{{{{\ rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{H}}}}}})}^{{{{{{\rm{t}}}}}}}\) Alle steigen zunächst vom negativen Wert zum positiven und fallen dann in jeder Periode wieder auf den negativen Wert ab, ihre Schwankungsbreiten sind jedoch recht unterschiedlich. Ein positives oder negatives \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{H}}}}}})}^{{{{{{ \rm{t}}}}}}}\) zeigt eine Zunahme oder Abnahme von \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{\left({{{{{\rm {H}}}}}}\right)}\), und sein absoluter Wert gibt den Betrag der Änderung in \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{\left({ {{{{\rm{H}}}}}}\right)}\) während der Einheitszeit. Darüber hinaus ist die \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{H}}}}}})}^{{{{{\ rm{t}}}}}}}\) Variationskurve kann nicht nur die Änderungen von \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm {H}}}}}})}^{{{{{\rm{t}}}}}}}\) selbst, sondern die von ihr umschlossene Fläche und \(t={t}_{i }\), \(t={t}_{i+1}\), Zeitachse, spiegelt die Gesamtmenge von \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{ \left({{{{{\rm{H}}}}}}\right)}\) ändert sich während der Studienzeit \(t={t}_{i}\) ~ \({t}_{ i+1}\). Daher ist \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{H}}}}}})}^{{{{{\rm {t}}}}}}}\) kann direkt verwendet werden, um den Unterschied der dynamischen Eigenschaften zwischen verschiedenen Perioden der Feuchtigkeitsquelle zu untersuchen, die die Feuchtigkeitsverteilung in Innenräumen beeinflussen.

Um den Einfluss der Quelle auf die Luftfeuchtigkeit in Innenräumen an verschiedenen Standorten zu vergleichen, muss die räumliche Verteilung der spezifischen Luftfeuchtigkeit \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{\left({{{{{ \rm{H}}}}}}\right)}\) und \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{H}} }}}})}^{{{{{{\rm{t}}}}}}}\) in der XOY-Ebene (X = 0 ~ 3000 mm und Y = 0 ~ 1000 mm) werden in Abb. analysiert. 2d. In der Anfangsphase (von t = 1 min bis t = 10 min) besteht ein großer Feuchtigkeitsunterschied zwischen der Feuchtigkeitsquelle und der Raumluft. Die spezifische Feuchte aller Raumpunkte auf der XOY-Ebene steigt um durchschnittlich 6,9 g kg−1, und die Variationsbreite von \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{\left ({{{{{\rm{H}}}}}}\right)}\) schrumpft von 0,1 ~ 2,6 auf 0,8 ~ 1,2, deren räumliche Verteilung bei t = 10 min alle relativ gleichmäßig wird. Die räumliche Verteilung von \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{H}}}}}})}^{{{{{{ \rm{t}}}}}}}\) ist ungleichmäßig, mit dem Maximalwert von 0,055 s−1 während t = 1 ~ 2 min und 0,002 s−1 während t = 10 ~ 11 min, was auf die dynamischen Eigenschaften hinweist In diesem Zeitraum ist eine deutliche Schwankung der Luftfeuchtigkeit in Innenräumen zu verzeichnen. Nachdem die Quelle 20 Minuten lang eingeschaltet ist, wird der Feuchtigkeitsunterschied zwischen der Quelle und der Raumluft gering. Die spezifische Luftfeuchtigkeit beginnt langsam anzusteigen oder bleibt stabil, und der \({{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{H}}}}}} )}^{{{{{\rm{t}}}}}}}\) Die Verteilung ist tendenziell gleichmäßiger. Bemerkenswert ist, dass die spezifische Luftfeuchtigkeit und \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{\left({{{{{\rm{H}}}}}}\right)} \) der räumlichen Punkte, die sich auf der Feuchtigkeitsströmungsbahn befinden, sind höher als andere Punkte, da sie die Nasskomponenten direkter erhalten. Bei t = 30 min treten höhere spezifische Luftfeuchtigkeiten von 17,7 g kg−1 und 16,0 g kg−1 bei (X, Y) = (0 mm, 500 mm) bzw. (500 mm, 1000 mm) auf. Das Phänomen bei (X, Y) = (0 mm, 500 mm) ist hauptsächlich darauf zurückzuführen, dass Tröpfchen mit großer Partikelgröße aufgrund der Schwerkraft zu Boden fallen, zu Wasserdampf verdampfen und der Dampf aufgrund des Dichteunterschieds aufsteigt. Aufgrund der Interferenz des Luftstroms mit großer Geschwindigkeit am Quellenauslass ((X, Y) = (0 mm, 1000 mm)) sammelt sich der Wasserdampf jedoch hauptsächlich um die Höhe von Y = 500 mm. Der Grund bei (X, Y) = (500 mm, 1000 mm) kann darin liegen, dass kleine und mittelgroße Tröpfchen mit einer anfänglichen horizontalen Geschwindigkeit in die Kammer gelangen und dann verdampfen und entlang der X-Achse diffundieren, während ihre Geschwindigkeit aufgrund dieser Geschwindigkeit allmählich abnimmt zu viskosen Kräften. Wenn die Tröpfchen eine Größe von X = 500 mm erreichen, haben sie eine geringere horizontale Geschwindigkeit und eine längere Verweilzeit, was dazu führt, dass durch ihre Verdampfung mehr Wasserdampf entsteht. Anschließend ändert sich die dominierende Kraft in ihrem Bewegungsprozess von der Trägheitskraft zur Gravitationskraft und die meisten Tröpfchen fallen in Form einer horizontalen Projektilbewegung.

Darüber hinaus ist \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}^{{{{{\rm{t}}}}}}}\) ein augenblickliches Konzept, das verwandt ist auf die Variation in \({{{{{\rm{CRI}}}}}}\) und die Zeit, die zur Änderung benötigt wird, nicht jedoch auf die \({{{{{\rm{CRI}}}} }}\) Wert bei einer Sekunde, kann der \({{{{{\rm{CRI}}}}}}\) sehr klein sein, wenn der \({{{{{{\rm{CRI}}} }}}}^{{{{{{\rm{t}}}}}}}\) ist am gleichen Punkt groß. Wenn in Abb. 2d der Feuchtigkeitsfluss, der von der Quelle erzeugt wird, die gerade in den Raum eintritt, der \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{\left({{{{{\rm {H}}}}}}\right)}\) bei (X, Y) = (500 mm, 1000 mm) beträgt 0,9 bei t = 1 min, während \({{{{{{\rm{CRI}} }}}}}_{({{{{{\rm{H}}}}}})}^{{{{{\rm{t}}}}}}}\) ist so groß wie 0,055 s−1 während t = 1 ~ 2 min. Andererseits kann \({{{{{\rm{CRI}}}}}}\) groß sein, wenn \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}^{ {{{{{\rm{t}}}}}}}\) ist klein, wie etwa \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{\left({{ {{{\rm{H}}}}}}\right)}\) bei t = 1 min und \({{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{ {{\rm{H}}}}}})}^{{{{{\rm{t}}}}}}}\) während t = 1 ~ 2 min von (X, Y) = (2000mm , 500 mm).

Aufgrund des sensiblen und latenten Wärmeaustauschs zwischen der Feuchtigkeitsquelle und der Raumluft beeinflusst die Feuchtigkeitsquelle auch die Lufttemperatur und erhöht gleichzeitig die Luftfeuchtigkeit. Derselbe Punkt (X, Y) = (500 mm, 1000 mm) wird ausgewählt, um den Variationsprozess der Lufttemperatur zu analysieren, \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({ {{{{\rm{C}}}}}})}\) und \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{C }}}}}})}^{{{{{\rm{t}}}}}}}\) in Abb. 3.

a Die Variation von \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{C}}}}}})}^{{{{{{ \rm{t}}}}}}}\) (rötlich orange), \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{\left({{{{{\rm{ C}}}}}}\right)}\) (rot) und Lufttemperatur (tiefrot) am Punkt (X,Y) = (500.1000) mm, deren Unsicherheit uCRIt(C), uCRI(C) ist und uT (n = 151 Proben). b Die Variation der Lufttemperatur (tiefrot) und \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{\left({{{{{\rm{C}}}}}} \right)}\) (rot) während des Fluktuationszyklus D(t = 13 ~ 16 min), E(t = 19 ~ 21 min), F(t = 26 ~ 30 min). c Die Variation von \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{C}}}}}})}^{{{{{{ \rm{t}}}}}}}\) (tiefrot) während des Fluktuationszyklus D(t = 13 ~ 16 min), E(t = 19 ~ 21 min), F(t = 26 ~ 30 min). d Die räumliche Verteilung der Lufttemperatur und \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{\left({{{{\rm{C}}}}}}\right) }\) bei t = 1 min, 10 min, 20 min und 30 min und \({{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{C }}}}}})}^{{{{{\rm{t}}}}}}}\) während t = 1 ~ 2 min, 10 ~ 11 min, 20 ~ 21 min und 29 ~ 30 min in der XOY-Ebene (X = 0 ~ 3000 mm und Y = 0 ~ 1000 mm).

Unter dieser Betriebsbedingung ist die Tröpfchentemperatur höher als die Lufttemperatur, sodass der Wärmeübertragungsprozess zwischen dem Tröpfchen und der Luft aus der latenten Wärmeübertragung der Tröpfchenverdampfung besteht, bei der das Tröpfchen die Wärme von sich selbst und der Luft aufnimmt die fühlbare Wärmeübertragung vom Tröpfchen an die Luft. Wenn die Quelle die feuchten Bestandteile kontinuierlich der Raumluft zuführt, dominiert in der Anfangsphase aufgrund des großen Feuchtigkeitsunterschieds zwischen der Quelle und der Luft die latente Wärmeübertragung für die Tröpfchenverdunstung, was zu einem schnellen Abfall der Lufttemperatur führt (Abb . 3a). Mit zunehmender Luftfeuchtigkeit nimmt die Stoffübergangsrate ab und der Verdunstungsprozess beginnt sich zu verlangsamen. Wenn die Austauschmenge der latenten Wärme der sensiblen Menge entspricht, erreicht die Lufttemperatur den niedrigsten Wert von 13,0 °C. Anschließend wird die fühlbare Wärmeübertragung von der Feuchtigkeit an die Luft zum dominierenden Prozess, und die Lufttemperatur steigt in einem „leiterartigen“ Muster an34. Auf diese Weise lässt sich der dynamische Einflussprozess der Quelle auf die Lufttemperatur in eine Absenkphase und eine Anstiegsphase (DST und IST) unterteilen. Da die Lufttemperatur unter dem Ausgangswert von 21,5 °C liegt, kann der Luftbefeuchter als negative Wärmequelle für das thermische Raumklima betrachtet werden. Die signifikante Änderungsphase von \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{\left({{{{\rm{C}}}}}}\right)}\) tritt während t = 0 ~ 7 Minuten auf, steigt in den ersten 3 Minuten schnell von 1,0 auf 3,0 und nimmt dann in den nächsten 4 Minuten schnell um 1,6 ab. Anschließend nimmt er allmählich ab und erreicht schließlich bei t = 30 min den Wert 0,3.

\({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{C}}}}}})}^{{{{{{\rm{t }}}}}}}\) nimmt während der Sommerzeit zunächst zu und dann ab, gefolgt von periodischen Schwankungen innerhalb der IST. Wie in Abb. 3b und Abb. 3c gezeigt, ist während der Fluktuationsperiode D der \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{C}} }}}}})}^{{{{{\rm{t}}}}}}}\) bei t = 14 min und 15 min ist beide negativ und der Absolutwert des letzteren ist größer, was darauf hinweist dass der \({{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{\left({{{{{\rm{C}}}}}}\right)}\) weiter abnimmt innerhalb von t = 13 ~ 15 Minuten und sein Abnahmebetrag in der Zeiteinheit nimmt allmählich zu. Wenn t = 16 min, ist der \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{C}}}}}})}^{{{ {{{\rm{t}}}}}}}\) ist ein positiver und kleiner Wert, was darauf hindeutet, dass \({{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{\left( {{{{{\rm{C}}}}}}\right)}\) nimmt während t = 15 ~ 16 Minuten leicht zu. Der Zeitanteil von \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{C}}}}}})}^{{{{{{ \rm{t}}}}}}}\) <0 in den Fluktuationsperioden E und F ist kleiner als der der Periode D, aber der Absolutwert von \({{{{{{\rm{CRI}}}} }}}_{({{{{{\rm{C}}}}}})}^{{{{{\rm{t}}}}}}}\) bei t = 20 min und 27 min sind höher als bei t = 15 min. Die obigen Phänomene zeigen, dass während des IST der zeitliche Anteil abnehmender \({{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{\left({{{{{\rm{C}}} }}}\right)}\) für die nächste Schwankungsperiode kleiner sein und der Abnahmebetrag von \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{\left({{{{ {\rm{C}}}}}}\right)}\) pro Zeiteinheit wird größer sein als der aktuelle. Darüber hinaus ist die Zeit von \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{\left({{{{\rm{C}}}}}}\right)}\ ) der Anstieg wird länger dauern und der Anstiegsbetrag von \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{\left({{{{{\rm{C}}}}}}\ rechts)}\) zur Zeiteinheit wird in der nächsten Schwankungsperiode kleiner.

Ähnlich wie oben, ein positives oder negatives \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{C}}}}}})}^{{ {{{{\rm{t}}}}}}}\) zeigt eine Zunahme oder Abnahme von \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{\left({{{ {{\rm{C}}}}}}\right)}\), und sein absoluter Wert gibt den Betrag der Änderung in \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{ \left({{{{{\rm{C}}}}}}\right)}\) während der Zeiteinheit. Darüber hinaus ist die \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{C}}}}}})}^{{{{{\ rm{t}}}}}}}\) Variationskurve kann nicht nur die Änderungen von \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm {C}}}}}})}^{{{{{\rm{t}}}}}}\) selbst, sondern die von ihr umschlossene Fläche und \(t={t}_{i }\), \(t={t}_{i+1}\), Zeitachse, spiegelt die Gesamtmenge von \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{ \left({{{{{\rm{C}}}}}}\right)}\) ändert sich während der Studienzeit \(t={t}_{i}\) ~ \({t}_{ i+1}\). Daher ist \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{C}}}}}})}^{{{{{\rm {t}}}}}}}\) kann direkt verwendet werden, um den Unterschied der dynamischen Eigenschaften zwischen verschiedenen Perioden der Wärmequelle zu untersuchen, die die Lufttemperaturverteilung beeinflussen.

Um den Einfluss der Quelle auf die thermische Umgebung in Innenräumen an verschiedenen Standorten zu vergleichen, muss die räumliche Verteilung der Lufttemperatur \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{\left({{{{{ \rm{C}}}}}}\right)}\) und \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{C}} }}}})}^{{{{{{\rm{t}}}}}}}\) in der XOY-Ebene (X = 0 ~ 3000 mm und Y = 0 ~ 1000 mm) werden in Abb. analysiert. 3d. Wenn t = 1 min, ist die räumliche Verteilung der Lufttemperatur und \({{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{\left({{{{{\rm{C}}}} }}\right)}\) ist mäßig gleichmäßig, während das Maximum \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{C}}}} }})}^{{{{{\rm{t}}}}}}}\) beträgt bis zu 0,014 s−1 während t = 1 ~ 2 min bei (X,Y) = (500 mm, 1000 mm). Während der 10 Minuten nach dem Einschalten der Quelle ist die Tröpfchenverdunstung aufgrund des großen Feuchtigkeitsunterschieds zwischen der Quelle und der Innenluft hoch, und gleichzeitig wird eine große Wärmemenge von den Tröpfchen aus der Innenluft absorbiert. Die Lufttemperatur aller Positionen in der XOY-Ebene wird um 3,2 °C reduziert und der räumliche Variationsbereich von \({{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{\left({{{{ {\rm{C}}}}}}\right)}\) verengt sich von 0,4 ~ 1,8 auf 0,4 ~ 1,3. Während t = 20 Min. ~ 30 Min. erhalten die Punkte auf der Feuchtigkeitsflussbahn die Nasskomponenten früher, schließen den DST ab und gehen schneller in den IST ein als andere Punkte. Sie haben eine höhere Lufttemperatur und niedrigere \({{{{ {{\rm{CRI}}}}}}}_{\left({{{{{\rm{C}}}}}}\right)}\).

Die von der Quelle beeinflusste Beziehung zwischen der Lufttemperatur und der Luftfeuchtigkeit bei (X, Y) = (500 mm, 1000 mm) ist in Abb. 4 weiter dargestellt. In Abb. 4a nimmt die Lufttemperatur ab und steigt dann mit an Zeit, da die spezifische Luftfeuchtigkeit kontinuierlich ansteigt. Wenn die Feuchtigkeit gerade erst in den ISH gelangt, sinkt die Temperatur schnell, was darauf hindeutet, dass die Verdunstungsrate der nassen Komponenten viel höher ist. Ungefähr 8 Minuten nachdem die Lufttemperaturschwankung in den IST eintritt, beginnt die spezifische Luftfeuchtigkeit stetig anzusteigen. Beim gleichzeitigen Anstieg von Lufttemperatur und Luftfeuchtigkeit sind die Trends der periodischen Variabilität beider sowie die Dauer der variablen Phase und der konstanten Phase in jedem Zyklus im Wesentlichen gleich. Der Hauptgrund dafür ist, dass die von der Quelle erzeugte feuchte Komponente während des ISH und IST eine Position erreicht, verdampft und dann unter dem Wasserdampf-Partialdruckunterschied diffundiert, und gleichzeitig überträgt der feuchte Bestandteil unter dem Temperaturunterschied fühlbare Wärme an die Luft. was zu einem gleichzeitigen Anstieg von Lufttemperatur und Luftfeuchtigkeit führt. Wenn die Temperatur- und Feuchtigkeitsunterschiede abnehmen, kommen die Prozesse des Wärmeaustauschs und der Wasserdampfdiffusion nahezu zum Erliegen. Dadurch bleiben Temperatur und Luftfeuchtigkeit konstant. Wenn jedoch die neue nasse Komponente in den Raum gelangt, nehmen die Temperatur- und Feuchtigkeitsunterschiede allmählich zu und die Lufttemperatur und Luftfeuchtigkeit treten in die nächste variable Stufe ein.

a Luftspezifische Luftfeuchtigkeit (marineblaue Kurve mit Punkten) und Temperatur (tiefrot mit Punkten), deren Unsicherheit ud und uT ist. b Beitragsverhältnis der Luftfeuchtigkeit in Innenräumen (\({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{\left({{{{{\rm{H}}}}}}\right)} \)) (marineblaue Kurve mit Quadraten) und Beitragsverhältnis des Raumklimas (\({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{\left({{{{{\rm{C }}}}}}\right)}\)) (tiefrot mit Quadraten), dessen Unsicherheit uCRI(H) und uCRI(C) ist. c Änderungsrate des Feuchtigkeitsbeitrags (\({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{H}}}}}})}^{{{ {{{\rm{t}}}}}}}\)) (marineblaue Kurve mit Dreiecken) und Rate der Änderung des Innenraumklimabeitrags (\({{{{{{\rm{CRI}}}}}} }_{({{{{{\rm{C}}}}}})}^{{{{{\rm{t}}}}}}}\)) (tiefrot mit Dreiecken), dessen Die Unsicherheit beträgt uCRIt(H) und uCRIt(C).

\({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{\left({{{{{\rm{H}}}}}}\right)}\) und \({{ {{{{\rm{CRI}}}}}}}_{\left({{{{{\rm{C}}}}}}\right)}\) ändern sich beide innerhalb von t = 0 ~ 6 stark min, aber der Maximalwert von \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{\left({{{{\rm{H}}}}}}\right)} \) ist 1,3 höher und erscheint 1 Minute früher (Abb. 4b). Anschließend nimmt \({{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{\left({{{{{\rm{H}}}}}}\right)}\) periodisch zu ein enger Bereich über 1,0, während \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{\left({{{{{\rm{C}}}}}}\right)} \) zeigt einen zyklischen Rückgang.

Das dimensional konsistente \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{C}}}}}})}^{{{{{{\ rm{t}}}}}}}\) und \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{H}}}}}} )}^{{{{{\rm{t}}}}}}}\) werden durch Berücksichtigung der Zeitskala erhalten, nachdem Lufttemperatur und spezifische Luftfeuchtigkeit in dimensionslose \({{{{{{\rm{CRI) umgewandelt wurden }}}}}}}_{({{{{{\rm{C}}}}}})}\) und \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_ {({{{{{\rm{H}}}}}})}\). Daher ist \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{C}}}}}})}^{{{{{\rm {t}}}}}}}\) und \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{H}}}}}}) }^{{{{{\rm{t}}}}}}}\) kann verwendet werden, um den Unterschied der dynamischen Auswirkungen derselben Quelle auf die Temperatur- und Feuchtigkeitsumgebung zu vergleichen, was eine genaue Kombinationssteuerung ermöglicht von Lufttemperatur und Luftfeuchtigkeit. Wie in Abb. 4c gezeigt, \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{H}}}}}})}^{{{ {{{\rm{t}}}}}}}\) und \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{C}} }}}})}^{{{{{{\rm{t}}}}}}}\) steigt zunächst während t = 1 ~ 2 min bzw. t = 1 ~ 3 min schnell auf den Maximalwert an, und dann nehmen beide vor t = 3 min und t = 4 min ab. Anschließend zeigt ihre Variation ähnliche periodische Schwankungstrends. Die oben genannten Phänomene bestätigen zusätzlich die Ähnlichkeit der Gesamttrends der Quellen, die die Luftfeuchtigkeits- und Temperaturfelder beeinflussen.

Darüber hinaus ist der Variationsbereich von \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{\left({{{{\rm{H}}}}}}\right)} \) ist viel breiter als die von \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{\left({{{{{\rm{C}}}}}}\right) }\) innerhalb der ersten 5 Minuten und das von \({{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{H}}}}}}) }^{{{{{\rm{t}}}}}}}\) ist auch breiter als die von \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({ {{{{\rm{C}}}}}})}^{{{{{\rm{t}}}}}}}\), was auf die anfängliche Einflussperiode der Quelle im Experiment auf die Je feuchter die Umgebung, desto dynamischer sind die Eigenschaften. Für die nachfolgenden periodischen Schwankungen beträgt die Schwankungsbreite von \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{H}}}}}})}^ {{{{{{\rm{t}}}}}}}\) ist schmaler als \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\ rm{C}}}}}})}^{{{{{\rm{t}}}}}}\), was darauf hinweist, dass die Quelle das Lufttemperaturfeld stärker beeinflusst.

Wenn sich Quellparameter wie Quellintensität und Quellwassertemperatur ändern, ändern sich entsprechend die physikalischen Parameter der Nasskomponente, was sich auf den Wärme- und Feuchtigkeitsaustausch zwischen der Quelle und der Umgebungsluft auswirkt. Um die Machbarkeit von \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{H}}}}}})}^{{{{{ {\rm{t}}}}}}}\) und \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{C}}}} }})}^{{{{{\rm{t}}}}}}}\) bei der Beschreibung der Differenz von Lufttemperatur und Luftfeuchtigkeit am gleichen räumlichen Punkt (X, Y) = (500 mm, 1000 mm ) beeinflusst durch die Quelle mit unterschiedlichen Quellparametern, verschiedenen Feuchtigkeitsquellenintensitäts- und Wassertemperaturbedingungen werden wie folgt für die Analyse ausgewählt.

Abbildung 5a zeigt die von den Quellen erzeugten Feuchtigkeitsströme mit Intensitäten von 0,097 g s−1, 0,573 g s−1 und 0,773 g s−1. Wie in Abb. 5b dargestellt, tragen Feuchtigkeitsquellen unterschiedlicher Intensität alle zu einem Anstieg der Luftfeuchtigkeit im Laufe der Zeit bei, ihre genauen Schwankungstendenzen der spezifischen Luftfeuchtigkeit \({{{{{{\rm{CRI}}}}}} }_{\left({{{{{\rm{H}}}}}}\right)}\) und \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{( {{{{{\rm{H}}}}}})}^{{{{{\rm{t}}}}}}}\) unterscheiden sich voneinander. Bei einer Quellenintensität von 0,097 g s−1 steigt die spezifische Feuchte erst bei t = 16 min deutlich an. Die Feuchtigkeit der Quellenintensität 0,573 g s−1 und 0,773 g s−1 durchläuft die Anstiegsphase, gefolgt von der stabilen Phase, während letztere die längere Anstiegsphase mit einer größeren Wachstumsrate aufweist, was darauf hindeutet, dass eine Quelle mit höherer Intensität einen deutlicheren Effekt hat zur Verbesserung der Luftfeuchtigkeit in Innenräumen. Wenn die Quellenintensität relativ groß ist, diffundiert die Feuchtigkeit schnell in den gesamten Raum, was zu einem kleinen Unterschied zwischen dem Anstieg der Luftfeuchtigkeit an diesem Punkt und dem durchschnittlichen Anstieg der Luftfeuchtigkeit im gesamten Raum führt. Daher ist die Variation von \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{\left({{{{\rm{H}}}}}}\right)}\) Bei einer Quellenintensität von 0,773 g ist s−1 nach t = 5 min grundsätzlich stabil bei 1,0.

Der \({{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{H}}}}}})}^{{{{{{\rm{ t}}}}}}}\) jeder Quellenintensitätsbedingung schwankt nach der dramatischen Änderung hauptsächlich um 0. Unter der Quellenintensität 0,773 g s−1, \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{H}}}}}})}^{ {{{{{\rm{t}}}}}}}\) erreicht 0,055 s−1 bei t = 2 min und -0,042 s−1 bei t = 3 min. Anschließend nimmt der Feuchtigkeitsunterschied zwischen der Luft und der Quelle ab, die Verdunstungsrate verringert sich und \({{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{H }}}}}})}^{{{{{\rm{t}}}}}}}\) beginnt zu schwanken. Wenn die Intensität 0,573 g s−1 beträgt, ist \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{H}}}}}})}^{ {{{{{\rm{t}}}}}}\) schwankt stark im Bereich von -0,010 ~ 0,002 s−1 während t = 2 ~ 9 Minuten und schwankt dann basierend auf \({{{{ {{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{H}}}}}})}^{{{{{{\rm{t}}}}}} }\) = 0. Das \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{H}}}}}})}^{{{ {{{\rm{t}}}}}}}\) von 0,097 g s−1 schwankt ebenfalls um 0, nachdem es bei 0,024 s−1 seinen Höhepunkt erreicht hat, hat aber einen größeren Schwankungsbereich als der von 0,573 g s−1 und 0,773 g s− 1.

In Abb. 5c nimmt die Lufttemperatur bei einer Quellenintensität von 0,097 g s−1 kontinuierlich ab, während sie unter den anderen Bedingungen nach dem Absinken auf ein Minimum zu steigen beginnt. Dementsprechend ist der \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{\left({{{{\rm{C}}}}}}\right)}\) von 0,097 g s−1 nimmt im Allgemeinen zu, aber von 0,573 g s−1 und 0,773 g s−1 nimmt ab, nachdem es auf den Maximalwert 3,3 bzw. 3,0 angestiegen ist. Mit zunehmender Quellenintensität sinkt die Lufttemperatur bei kürzerer Sommerzeit. Die Lufttemperatur der Quellenintensität 0,773 g s−1 sinkt in nur 4 Minuten um 8,5 °C. Der Grund könnte sein, dass eine Quelle mit größerer Intensität mehr Nasskomponenten pro Sekunde erzeugt und der latente und fühlbare Wärmeaustausch zwischen ihr und der Umgebungsluft verbessert wird.

Der \({{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{C}}}}}})}^{{{{{{\rm{ t}}}}}}}\) Die Variation ist bei verschiedenen Quellenintensitätsbedingungen unterschiedlich. Sie schwankt leicht um 0 bei 0,097 g s−1. Wenn die Quellenintensität 0,573 g s−1 beträgt, ist \({{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{\rm{C}}}}}})} ^{{{{{\rm{t}}}}}}}\) steigt von 0,011 s−1 auf 0,018 s−1 und nimmt innerhalb von t = 2 ~ 6 Minuten kontinuierlich ab, schwankt dann periodisch im Bereich von – 0,005 ~ 0,002 s−1. Unter der Intensitätsbedingung von 0,773 g s−1 ist \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{C}}}}}})}^ {{{{{{\rm{t}}}}}}}\) variiert während der ersten 8 Minuten erheblich und schwankt periodisch mit einem kleineren Bereich als die Bedingungen von 0,097 g s−1 und 0,573 g s−1. Mit zunehmender Quellenintensität wird der dynamische Effekt der Quelle auf die thermische Innenumgebung während der Sommerzeit deutlicher, während sie während der IST weniger ausgeprägt ist.

Abbildung 6a zeigt die Infrarot-Wärmebilder der Feuchtigkeitsströme, die von den Quellen mit Wassertemperaturen von 23,9 °C und 44,1 °C erzeugt werden. Die Variation der luftspezifischen Luftfeuchtigkeit und Temperatur, \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{\left({{{{{\rm{H}}}}}}\right )}\) und \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{\left({{{{\rm{C}}}}}}\right)}\) , \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{H}}}}}})}^{{{{{{\rm{ t}}}}}}}\) und \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{C}}}}}})} ^{{{{{{\rm{t}}}}}}}\) unter verschiedenen Quellwassertemperaturbedingungen sind in Abb. 6b und Abb. 6c dargestellt. Die spezifische Luftfeuchtigkeit steigt für beide Quellwassertemperaturbedingungen kontinuierlich an. Bei einer Wassertemperatur von 44,1 °C und 23,9 °C steigt die spezifische Luftfeuchtigkeit innerhalb von 20 Minuten um 8,2 g kg−1 bzw. 8,4 g kg−1. Gleichzeitig ist der \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{\left({{{{\rm{H}}}}}}\right)}\) von 23,9 Die Temperatur sinkt und steigt dann an, während die Temperatur von 44,1 °C zwischen 0,7 und 1,1 schwankt, bevor die Quelle abgeschaltet wird. Wenn die Wassertemperatur von 44,1 °C auf 23,9 °C sinkt, wird die Schwankungsbreite von \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{H}} }}}}})}^{{{{{\rm{t}}}}}}}\) schrumpft während t = 8 ~ 30 min von −0,002 ~ 0,002 s−1 auf -0,001 ~ 0,002 s− 1. Dies bedeutet, dass eine Quelle mit einer höheren Wassertemperatur einen dynamischeren Einfluss auf das Feuchtigkeitsfeld in Innenräumen hat.

Wie in Abb. 6c dargestellt, nimmt die Lufttemperatur bei beiden Wassertemperaturbedingungen zunächst mit der Zeit ab und steigt dann an. Wenn die Quellwassertemperatur jedoch 44,1 °C beträgt, beginnt die Phase des Absinkens der Lufttemperatur erst bei t = 11 Minuten, ihre Dauer ist jedoch 3 Minuten kürzer als bei der Quellwassertemperatur von 23,9 °C. Der Hauptgrund dafür ist, dass die Menge der von der feuchten Hochtemperaturkomponente an die Luft übertragenen fühlbaren Wärmemenge mit der von der Luft aufgrund der Feuchtigkeitsverdunstung übertragenen latenten Wärme vergleichbar ist, was dazu führt, dass die Lufttemperatur in den ersten 11 Minuten konstant bleibt. Die latente Wärmeaustauschrate an diesem Punkt wird größer als die sensible, da die Verdunstungsrate der Nasskomponenten kontinuierlich zunimmt und die Lufttemperatur sinkt. Wenn der Feuchtigkeitsunterschied zwischen der Quelle und der Luft abnimmt, übernimmt der stärkere sensible Wärmeaustausch bei hoher Wassertemperatur schnell die dominierende Rolle des latenten Wärmeaustauschs und die Dauer der Sommerzeit bei 44,1 °C ist kürzer. Außerdem ist die bemerkenswerte Änderungsperiode von \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{C}}}}}})}^{{{ {{{\rm{t}}}}}}}\) erscheint bei t = 0 ~ 5 Minuten, wenn die Wassertemperatur 23,9 °C beträgt, und die Wassertemperaturbedingung von 44,1 °C erscheint in den letzten 11 Minuten, was deutet darauf hin, dass die signifikante Auswirkungsphase einer Quelle mit höherer Wassertemperatur auf die Lufttemperaturverteilung später auftritt.

Insgesamt kann bei konstanter Quellintensität eine entsprechende Erhöhung der Quellwassertemperatur die Raumluftfeuchtigkeit verbessern und gleichzeitig ihre Auswirkungen auf das Raumlufttemperaturfeld als negative Wärmequelle verringern.

Darüber hinaus gilt für Quellen mit unterschiedlichen Quellparametern, die dasselbe Raumklima beeinflussen, die Differenz, wenn der von jeder Quelle beeinflusste \({{{{{\rm{CRI}}}}}}\) um denselben Wert zunimmt oder abnimmt Die Einflussgeschwindigkeit und Effizienz jeder untersuchten Quelle auf das Feuchtigkeits- oder Temperaturfeld in Innenräumen kann anhand des Variationsbereichs und Trends von \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}} genauer bestimmt werden. ^{{{{{{\rm{t}}}}}}}\). Dies ist förderlich für die anschließende Auswahl von Wärme- und Feuchtigkeitsquellenparametern in einer Vielzahl dynamischer Steuerungssituationen für die Innenumgebung.

Das Raumklima mit unterschiedlichen Lufttemperaturen und Luftfeuchtigkeiten verändert die Temperatur- und Feuchtigkeitsunterschiede zwischen der Quelle und der Umgebungsluft, was sich auf die Wirkung der Quelle auf die Temperatur- und Luftfeuchtigkeitsverteilung im Innenbereich auswirkt. Darüber hinaus unterscheiden sich auch die Geschwindigkeiten der Wärmeübertragung, Verdunstung und Diffusion bei verschiedenen atmosphärischen Drücken. Im Folgenden wird der Einfluss des Luftbefeuchters als Feuchtigkeits- und Wärmequelle auf das Raumklima bei unterschiedlichen Umgebungstemperaturen, Luftfeuchtigkeiten und atmosphärischem Druck analysiert, indem die derzeit vorgeschlagenen Indizes \({{{{{{\rm{CRI}}} verwendet werden. }}}}_{({{{{{\rm{C}}}}}})}^{{{{{{\rm{t}}}}}}}\) und \({{{ {{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{H}}}}}})}^{{{{{{\rm{t}}}}} }}\).

Wenn die Umgebungslufttemperatur und die spezifische Luftfeuchtigkeit (21,5 °C, 10,0 g kg-1), (25,0 °C, 16,5 g kg-1) und (27,0 °C, 18,0 g kg-1) betragen, variieren die Indizes bei gleichen räumlichen Punkt (X, Y) = (500 mm, 1000 mm) ist in Abb. 7a und Abb. 7b dargestellt. Die spezifische Luftfeuchtigkeit unter diesen Bedingungen steigt abwechselnd um 8,4 g kg-1, 8,2 g kg-1 und 10,0 g kg-1, bevor die Quelle abgeschaltet wird. Wenn die Umgebungstemperatur und -feuchtigkeit 21,5 °C bzw. 10,0 g kg−1 beträgt, beträgt das Maximum \({{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{ H}}}}}})}^{{{{{\rm{t}}}}}}\) beträgt bis zu 0,031 s−1. Der wahrscheinliche Grund liegt darin, dass der Feuchtigkeitsunterschied zwischen der Quelle und der Raumluft aufgrund der geringeren anfänglichen Umgebungsfeuchtigkeit von 10,0 g kg−1 viel größer ist und die Tröpfchenverdunstung beschleunigt wird.

Die Variation von Luftfeuchtigkeit und Temperatur, Beitragsverhältnis der Raumluftfeuchtigkeit (\({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{\left({{{{\rm{H}}} }}}\right)}\)) und Beitragsverhältnis des Raumklimas (\({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{\left({{{{{\rm{C }}}}}}\right)}\)), Rate der Änderung des Feuchtigkeitsbeitrags (\({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{ H}}}}}})}^{{{{{\rm{t}}}}}}\)) und Rate der Änderung des Raumklimabeitrags (\({{{{{{\rm{CRI }}}}}}}_{({{{{{\rm{C}}}}}})}^{{{{{\rm{t}}}}}}}\)) unter verschiedenen Umweltbedingungen. a Die Variation der spezifischen Luftfeuchtigkeit (Kurven mit Quadraten), \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{\left({{{{{\rm{H}}}}} }\right)}\) (Kurven mit Punkten) und \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{H}}}}}} )}^{{{{{\rm{t}}}}}}}\) (Kurven mit Dreiecken) am Punkt (X,Y) = (500,1000) mm, beeinflusst durch die Quellen bei verschiedenen Umgebungslufttemperaturen und Luftfeuchtigkeiten (21,5 °C/10,0 g kg-1), (25,0 °C/16,5 g kg-1) und (27,0 °C/18,0 g kg-1), deren Unsicherheit ud, uCRI(H) und uCRIt( H) (n = 123 Proben, 135 Proben und 108 Proben). b Die Variation der Lufttemperatur (Kurven mit Quadraten), \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{\left({{{{{\rm{C}}}}} }\right)}\) (Kurven mit Punkten) und \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{C}}}}}} )}^{{{{{\rm{t}}}}}}}\) (Kurven mit Dreiecken) am Punkt (X,Y) = (500, 1000) mm, beeinflusst durch die Quellen bei verschiedenen Umgebungslufttemperaturen und Luftfeuchtigkeiten (21,5 °C/10,0 g kg−1), (25,0 °C/16,5 g kg−1) und (27,0 °C/18,0 g kg−1), deren Unsicherheit uT, uCRI(C) und uCRIt( C) (n = 123 Proben, 135 Proben und 108 Proben). c Die Variation der spezifischen Luftfeuchtigkeit (Kurven mit Quadraten), \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{\left({{{{{\rm{H}}}}} }\right)}\) (Kurven mit Punkten) und \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{H}}}}}} )}^{{{{{\rm{t}}}}}}}\) (Kurven mit Dreiecken) am Punkt (X,Y) = (500, 1000) mm, beeinflusst durch die Quellen unter Atmosphärendruck 65,20 kPa (lila) und 97,91 kPa (grün), deren Unsicherheit ud, uCRI(H) und uCRIt(H) beträgt (n = 135 Proben und 130 Proben). d Die Variation der Lufttemperatur (Kurven mit Quadraten), \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{\left({{{{{\rm{C}}}}} }\right)}\) (Kurven mit Punkten) und \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{C}}}}}} )}^{{{{{\rm{t}}}}}}}\) (Kurven mit Dreiecken) am Punkt (X,Y) = (500,1000) mm, beeinflusst durch die Quellen unter Atmosphärendruck 65,20 kPa (lila) und 97,91 kPa (grün), deren Unsicherheit uT, uCRI(C) und uCRIt(C) beträgt (n = 135 Proben und 130 Proben).

In Abb. 7b nimmt die Lufttemperatur in jedem Zustand schnell ab und steigt dann allmählich an, und der Übergang von DST zu IST, wo die niedrigste Temperatur auftritt, liegt im Bereich von t = 8 ~ 11 Minuten. Wenn die Umgebungslufttemperatur 21,5 °C, 25,0 °C und 27,0 °C beträgt, \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{\left({{{{{\rm{ C}}}}}}\right)}\) erhöht sich während der Sommerzeit um 0,6, 0,3 und 0,4. Die Temperatur von 21,5 °C bzw. 27,0 °C nimmt während des IST um 0,6 bzw. 0,4 ab, die Temperatur von 25,0 °C bleibt jedoch stabil um 1,3. Der \({{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{C}}}}}})}^{{{{{{\rm{ t}}}}}}}\) nimmt bei t = 0 ~ 5 Minuten deutlich ab oder zu und zeigt dann einen schwankenden Trend. Das Maximum \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{C}}}}}})}^{{{{{{\rm {t}}}}}}}\) der Umgebungstemperaturbedingungen 21,5 °C, 25,0 °C und 27,0 °C beträgt 0,007 s−1, 0,005 s−1 bzw. 0,006 s−1. Der Grund kann darin liegen, dass während des experimentellen Tests die Quellwassertemperatur schwankte und der Temperaturunterschied zwischen Quell- und Raumluft entsprechend 6,6 °C, -0,3 °C und 0,1 °C betrug. Mit zunehmender Temperaturdifferenz wird die Intensität des Wärmeaustausches zwischen der Quelle und der Luft ausgeprägter.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass wenn die Temperatur des Quellwassers höher als die Umgebungstemperatur ist, eine Senkung der Umgebungstemperatur den Temperaturunterschied zwischen ihnen erhöhen und den Wärmeaustausch zwischen der nassen Komponente und der Luft beschleunigen kann. Darüber hinaus bleibt der Feuchtigkeitsunterschied zwischen der Umgebungsluft und der Quelle der entscheidende Einflussfaktor für die Quelle, der die Luftfeuchtigkeit in Innenräumen beeinflusst.

Wie in Abb. 7c dargestellt, unterscheiden sich die Trends der Luftfeuchtigkeitsschwankung bei 65,20 kPa und 97,91 kPa deutlich voneinander. Bei einem Luftdruck von 65,20 kPa steigt die spezifische Luftfeuchtigkeit innerhalb von 30 min leicht um 1,7 g kg−1 an. Bei 97,91 kPa steigt die spezifische Luftfeuchtigkeit schließlich um 3,4 g kg−1 und \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{\left({{{{{\rm{H}} }}}}\right)}\) steigt auf 1,2, mit dem kleinen Wasserdampfdiffusionskoeffizienten. Wenn die Quelle jedoch 30 Minuten lang eingeschaltet ist, \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{\left({{{{{\rm{H}}}}} }\right)}\) von 65,20 kPa beträgt nur 0,5. Der Grund kann darin liegen, dass der Nassanteil an einem räumlichen Punkt aufgrund des Feuchtigkeitsunterschieds in den Wasserdampf verdampft und die Luftfeuchtigkeit kurzzeitig ansteigt. Anschließend aufgrund des großen Wasserdampfdiffusionskoeffizienten \({D}_{i,m}\) bei niedrigem Druck gemäß den Wärme- und Stoffaustauschgleichungen zwischen den Tröpfchen und Luft (Gl. 1–3)35,36 ,37, der Großteil des Wasserdampfes bleibt an diesem Ort nur für kurze Zeit und diffundiert schnell in den peribakteriellen Raum, so dass die spezifische Feuchtigkeit an dieser Stelle verringert wird. Dadurch hat die Quelle weniger Einfluss auf die Verbesserung der Luftfeuchtigkeit in Innenräumen bei niedrigem Druck. Die bemerkenswerten Variationsbereiche von \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{H}}}}}})}^{{{{{ {\rm{t}}}}}}}\) bei 97,91 kPa und 65,20 kPa treten innerhalb der ersten 5 Minuten auf und der Druck beider Atmosphärendruckbedingungen schwankt periodisch mit der Grundlinie \({{{{{{\rm{ CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{H}}}}}})}^{{{{{\rm{t}}}}}}}\) = 0 danach.

wobei \({m}_{{{{{{\rm{p}}}}}}}\) die Masse des Tröpfchens (kg) ist, \({k}_{{{{{{\rm{ c}}}}}}}\) ist der Stoffübergangskoeffizient (ms−1), \({A}_{{{{{\rm{p}}}}}}}\) ist die Oberfläche des Tröpfchens (m2), \(\rho\) ist die Luftdichte (kg m-3), \({B}_{{{{{{\rm{m}}}}}}}\) ist die Die Spalding-Massenzahl \({D}_{{{{{{\rm{i}}}}}},{{{{{\rm{m}}}}}}}\) ist der Diffusionskoeffizient von Wasserdampf in der Luft bei Druck \(p\) und Temperatur \(T\) (m2 s−1), \(Sh\) ist die Sherwood-Zahl, \({d}_{{{{{{\rm {p}}}}}}}\) ist die Tröpfchengröße (m), \({D}_{0}\) ist der Diffusionskoeffizient von Wasserdampf in der Luft, wenn \({p}_{0} \) = 101,30 kPa und \({T}_{0}\) = 273,0 K, was als 0,22 × 10-4 m2 s−1, \({c}_{{{{{{\rm{ p}}}}}}}\) ist die spezifische Wärmekapazität des Tröpfchens bei konstantem Druck (J kg−1 K−1), \({T}_{{{{{{\rm{p}}}} }}}\) ist die Temperatur des Tropfens (K), \(h\) ist der konvektive Wärmeübertragungskoeffizient (W m-2 K−1), \({T}_{\infty }\) ist die Umgebungstemperatur Lufttemperatur (K), \({h}_{{{{{{\rm{fg}}}}}}}\) ist die Menge des latenten Wärmeaustauschs (J kg−1), \({\varepsilon }_{{{{{{\rm{p}}}}}}}\) ist der Emissionsgrad des Tröpfchens, \(\sigma\) ist die Stefan-Boltzmann-Konstante, 5,67 × 10-8 (W m-2 K- 4) ist \({\theta }_{{{{{{\rm{R}}}}}}}\) die Strahlungstemperatur (K).

In Abb. 7d weist die Quelle, die bei atmosphärischen Druckbedingungen von 65,20 kPa und 97,91 kPa verwendet wird, eine geringe Quellintensität und eine erhöhte Quellwassertemperatur auf, sodass die Lufttemperatur konstant bleibt oder danach abnimmt. Unter der Bedingung von 65,20 kPa ist \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{C}}}}}})}^{{{ {{{\rm{t}}}}}}}\) ändern sich während der meisten Zeit, in der die Quelle in Betrieb ist, kaum.

Die Variation der Luftfeuchtigkeit unter dem Einfluss einer Feuchtigkeitsquelle kann in eine Anstiegsphase und eine stabile Phase unterteilt werden, während die Änderung der Lufttemperatur unter dem Einfluss einer Feuchtigkeitsquelle in eine Abnahmephase und eine Anstiegsphase unterteilt werden kann. Die dynamischen Eigenschaften der Quelle, die in jeder Phase Einfluss auf die Luftfeuchtigkeit und die thermische Umgebung in Innenräumen haben, können durch die vorgeschlagenen Indizes \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}_{( {{{{{\rm{H}}}}}})}^{{{{{\rm{t}}}}}}}\) und \({{{{{{\rm{CRI }}}}}}}_{({{{{{\rm{C}}}}}})}^{{{{{\rm{t}}}}}}}\), das heißt förderlich für eine detailliertere transiente Kontrolle des Innenraumklimas.

Basierend auf der Variation von \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{H}}}}}})}^{{{{{ {\rm{t}}}}}}}\) und \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{C}}}} }})}^{{{{{\rm{t}}}}}}\), haben wir festgestellt, dass der dynamische Einfluss der Quelle auf das Innenraumklima für verschiedene Quellparameter und Umgebungsparameter sehr unterschiedlich ist. Wenn die Quellwassertemperatur höher als die Umgebungstemperatur ist, kann eine Erhöhung der Quellintensität und der Quellwassertemperatur die Luftfeuchtigkeit entsprechend erhöhen und gleichzeitig den Einfluss der Feuchtigkeitsquelle als negative Wärmequelle auf die Lufttemperatur verringern. Wenn Intensität und Wassertemperatur festgelegt sind, wird der Einfluss der Quelle auf die kryogene Trocknungsumgebung deutlicher. Darüber hinaus hat die in dieser Studie verwendete Quelle weniger Einfluss auf die Verbesserung der Luftfeuchtigkeit in Innenräumen bei niedrigem Druck.

Um die Analyse des vom Luftbefeuchter gelieferten Feuchtigkeitsstroms zu erleichtern, der sich auf das Raumfeuchtigkeitsfeld auswirkt, kann dieser als zwei Teile betrachtet werden: der Luftstrom mit einer Feuchtigkeit, die der Umgebungsfeuchtigkeit entspricht, und die Feuchtigkeitsquelle am Auslass des Luftbefeuchters (Abb. 8a). Wenn der Feuchtigkeitsstrom eine höhere Luftfeuchtigkeit aufweist als die Umgebungsluft, diffundiert der feuchte Anteil kontinuierlich und erhöht die Luftfeuchtigkeit im Innenraum. Es gilt als positive Feuchtigkeitsquelle und iso-feuchter Fluss. Wenn umgekehrt eine Strömung mit weniger Bestandteilen als die Umgebungsluft in den Raum gelangt, kann sie als negative Feuchtigkeitsquelle und als isometrische Strömung betrachtet werden.

Experiment zur Machbarkeitsüberprüfung der Änderungsrate des Feuchtigkeitsbeitrags (\({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{H}}}}}})}^ {{{{{{\rm{t}}}}}}}\)) und Rate der Änderung des Raumklimabeitrags (\({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{( {{{{{\rm{C}}}}}})}^{{{{{\rm{t}}}}}}}\)) durch einen Ultraschallbefeuchter unter verschiedenen Quellparametern und Umgebungsbedingungen. a Feuchtestrom als Feuchtigkeits- und Wärmequelle. Wenn ein Luftbefeuchter zur Befeuchtung eines Raumes verwendet wird, tauscht der vom Gerät erzeugte Luftstrom (Luftfeuchte dflow, Lufttemperatur Tflow) gleichzeitig Feuchtigkeit und Wärme mit der Raumluft (Luftfeuchte dindoor, Lufttemperatur Tindoor) aus, was durchaus möglich ist gilt als Feuchtigkeitsquelle für das Feuchtigkeitsfeld und als Wärmequelle für das Temperaturfeld. b Anordnung der Messstellen und Messeinrichtungen. Die Messpunkte für Lufttemperatur und Luftfeuchtigkeit sind in der XOY-Ebene (X = 0, 500, 1000, 2000, 3000 mm, Y = 0, 500, 1000, 1500 und 2000 mm) und die Messpunkte für die Luftgeschwindigkeit angeordnet X = 0, 500, 1000, 2000 und 3000 mm entlang der Austrittsachse der Quelle. Das Abtastintervall ist auf 1 Minute eingestellt.

Andererseits kann bei der Analyse des Einflusses des feuchten Luftstroms auf das Temperaturfeld dieser als Wärmequelle betrachtet werden und der Luftstrom hat eine Temperatur, die der anfänglichen Innentemperatur entspricht30. Der Wärmeaustausch zwischen der Wärmequelle und der isothermen Strömung besteht aus sensibler Wärmeübertragung und latenter Wärmeübertragung aufgrund der Tröpfchenverdampfung. Wenn der Luftstrom durch die Wärmequelle erwärmt wird und dann im Allgemeinen Wärme an die Raumluft abgibt, was zu einem Anstieg der Lufttemperatur führt, kann er als positive Wärmequelle und isotherme Strömung betrachtet werden und umgekehrt als negative Wärme Quelle und der isometrische Fluss.

Der konkrete Aufbau des Experiments ist in Abb. 8b dargestellt. Zunächst läuft die Klimaanlage 180 Minuten lang, um sicherzustellen, dass Temperatur und Luftfeuchtigkeit im Versuchsraum (4000 mm (Länge) × 2000 mm (Breite) × 2500 mm (Höhe)) den Anforderungen der Betriebsbedingungen entsprechen und stabil bleiben. Anschließend wurde der Auslass der Feuchtigkeitsquelle auf 1000 mm Höhe (dh 1/2 der Höhe des Versuchsraums) platziert. Die Feuchtigkeitsquelle wurde nach dem Ausschalten der Klimaanlage eingeschaltet, sodass die Feuchtigkeitsluft mit einer bestimmten Geschwindigkeit in die Testkammer strömen konnte, und nach 30 Minuten Dauerbetrieb geschlossen. Um zu verhindern, dass das aktuelle Experiment das nächste beeinflusst, wurden die Umgebungstemperatur und die Luftfeuchtigkeit mithilfe einer Klimaanlage und eines Luftentfeuchters auf die Anforderungen der nächsten Experimentbedingungen gebracht. Zu den Testparametern gehören Lufttemperatur, relative Luftfeuchtigkeit, Luftgeschwindigkeit, Atmosphärendruck sowie die Temperatur und Masse des Wassers im Wassertank der Feuchtigkeitsquelle. Die Lufttemperatur wird zur Berechnung von \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{\left({{{{\rm{C}}}}}}\right)} verwendet. \) und \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{C}}}}}})}^{{{{{\ rm{t}}}}}}}\). Die spezifische Luftfeuchtigkeit, berechnet aus Lufttemperatur, relativer Luftfeuchtigkeit und Luftdruck, wird zur Berechnung von \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{\left({{{{{\ rm{H}}}}}}\right)}\) und \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{H}}} }}})}^{{{{{{\rm{t}}}}}}}\). Und die Wassermasse im Tank vor und nach dem Experiment wird zur Berechnung der Befeuchtungskapazität (nämlich der Quellenintensität) verwendet.

Die Lufttemperatur und die relative Luftfeuchtigkeit an jedem Messpunkt wurden mit dem DS1923-iButton erfasst. Die Messbereiche dieses Instruments liegen bei −10,0 ~ 50,0 °C und 10 ~ 100 % RH, und die Messgenauigkeit beträgt ±0,5 °C bzw. ±5 % RH. Die Luftgeschwindigkeit wurde mit einem WFWZF-1-Anemometer mit einem Messbereich und einer Genauigkeit von 0,05 ~ 3,00 m s-1 und ±0,05 m s-1 gemessen. Die Temperatur des Wassers im Tank wurde mit einem Thermoelement HT−1420K mit einem Messbereich von -50,0 bis 1600,0 °C und einer Genauigkeit von ±0,75 % gemessen. Der Umgebungsluftdruck wurde mit dem Barometer SSN-71 mit einem Messbereich von 30,00 bis 110,00 kPa und einer Genauigkeit von 0,01 kPa gemessen. Der Messbereich und die Genauigkeit aller experimentellen Instrumente entsprechen den entsprechenden Anforderungen der „Bewertungsnorm für die thermische Innenumgebung in Zivilgebäuden“ (GB/T 50785-2012)38.

Wenn erzwungene Konvektion die vorherrschende Form der Luftströmung ist, die das Raumklima beeinflusst, weist die Verteilung der Feuchtigkeits- und Temperaturfelder in Innenräumen, beeinflusst durch ihre Funktion als Feuchtigkeits- und Wärmequelle, eine lineare Charakteristik auf28. Da es sich bei der spezifischen Luftfeuchtigkeit um einen passiven Skalar handelt, können im Bereich der Luftfeuchtigkeit die Auswirkungen der Dampfdiffusion und der Tröpfchenverdunstung getrennt analysiert werden, wenn die Position und Intensität der Feuchtigkeitsquelle festgelegt sind. Die Variation der Luftfeuchtigkeit unter Einfluss der Quelle ist eine lineare Überlagerung der Befeuchtungswirkungen der beiden Prozesse.

Dabei ist \(\rho\) die Luftdichte der Raumluft (kg m-3), \(V\) das klimatisierte Raumvolumen (m3), \(\bar{X}\) die durchschnittliche Raumluftdichte Luftfeuchtigkeit des Raumes (g kg−1), \(t\) ist die Zeit (s), \({\rho }_{{{{{{\rm{f}}}}}}}\) ist die Luftdichte des Feuchtigkeitsstroms (kg m-3); \({V}_{{{{{{\rm{f}}}}}}}\) ist die Luftströmungsrate des Feuchtigkeitsluftstroms (m3 s−1), \({X}_{{{ {{{\rm{Dampf}}}}}}}\) und \({X}_{{{{{{\rm{Tropfen}}}}}}}\) ist die Variation der spezifischen Luftfeuchtigkeit, die durch beeinflusst wird die Wasserdampfdiffusion bzw. Tröpfchenverdunstung (g kg−1).

Ebenso ist die Lufttemperatur eine skalare Größe. Wenn die Intensität und der Ort einer Wärmequelle unverändert bleiben oder sich kaum ändern, kann der Einfluss der Quelle auf die Temperaturverteilung als eine Überlagerung des sensiblen Wärmeaustauschs zwischen Wasserdampf oder Tröpfchen und der Raumluft und des latenten Wärmeaustauschs zwischen Tröpfchen angesehen werden und Luft.

wobei \(\theta\) die Lufttemperatur (°C) ist, \({{{{{\bf{u}}}}}}}_{{{{{{\bf{i}}}} }}}\) ist die Luftgeschwindigkeit (ms−1), einschließlich \({{{{{\bf{u}}}}}}}_{{{{{{\bf{x}}}} }}}\), \({{{{{{\bf{u}}}}}}}_{{{{{\bf{y}}}}}}}\) und \({{ {{{{\bf{u}}}}}}}_{{{{{\bf{z}}}}}}}\), \({x}_{i}\) ist die Komponente der Raumkoordinaten, einschließlich \({x}_{x}\), \({x}_{y}\) und \({x}_{z}\), \({\nu }_{ t}\) ist die turbulente Luftviskosität (kg m-1 s−1), \({\Pr }_{t}\) ist die turbulente Prandtl-Zahl, \({c}_{p}\) ist die spezifische Wärme der Raumluft (J kg−1 K-1), \({q}_{{{{{{\rm{sensible}}}}}}}\) und \({q}_{{{ {{{\rm{latent}}}}}}}\) ist die fühlbare bzw. latente Wärmeübertragungsrate zwischen dem feuchten Luftstrom und der Innenluft (W).

\({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{\left({{{{{\rm{H}}}}}}\right)}\) bezieht sich auf das Verhältnis von der Anstieg (oder Abfall) der Luftfeuchtigkeit an einem Punkt von einer einzelnen Feuchtigkeitsquelle zum Anstieg (oder Abfall) der Luftfeuchtigkeit unter perfekten Mischbedingungen für dieselbe Feuchtigkeitsquelle30 (Abb. 9a). Sie gibt die räumliche Verteilung der Luftfeuchtigkeit an, die von der Feuchtigkeitsquelle beeinflusst wird. Wenn die Luftfeuchtigkeit an dem Punkt höher ist als die anfängliche Luftfeuchtigkeit, \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{\left({{{{{\rm{H}}} }}}\right)}\) ist größer als 1,0 und umgekehrt.

Dabei ist \(\delta X(x)\) der Anstieg (oder Abfall) der Luftfeuchtigkeit an einem Punkt \(x\) aufgrund der Feuchtigkeitsquelle (g kg−1). \({X}_{{{{{{\rm{p}}}}}}}\) ist der Anstieg (oder Abfall) der Luftfeuchtigkeit unter perfekten Mischbedingungen aufgrund der Feuchtigkeitsquelle (g kg−1). Da aufgrund experimenteller Einschränkungen keine perfekten Mischbedingungen erreicht werden können, wird die Differenz zwischen der durchschnittlichen spezifischen Luftfeuchtigkeit an allen gemessenen Punkten und der anfänglichen spezifischen Luftfeuchtigkeit an einem Punkt \(x\) als \({X}_{{{{ {{\rm{p}}}}}}}\) in dieser Studie. \({q}_{n}\) ist die Quellintensität der Feuchtigkeitsquelle (gs−1).

a Vom Beitragsverhältnis der Raumluftfeuchtigkeit (\({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{\left({{{{{\rm{H}}}}}}\right) }\)) zur Rate der Luftfeuchtigkeitsbeitragsänderung \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{H}}}}}})}^ {{{{{{\rm{t}}}}}}}\) unter Berücksichtigung der dynamischen Variation pro Zeiteinheit. Die Luftfeuchtigkeit an einem Raumpunkt \(x\) beträgt \(X(x)\) bei \(t=0\). Nachdem die Feuchtigkeitsquelle mit der Quellintensität \({q}_{n}\) den Feuchtigkeitsstrom (Luftdichte \({\rho }_{{{{{{\rm{f}}}}}}}\ liefert ), Luftströmungsrate \({V}_{{{{{{\rm{f}}}}}}}\)) zum Innenraum, die Luftfeuchtigkeit am Punkt \(x\) variiert um \(\ Delta X(x,{t}_{i})\) bei \(t={t}_{i}\) und \(\delta X(x,{t}_{i+1})\) bei \(t={t}_{i+1}\) unter tatsächlicher Situation, die um \({X}_{{{{{\rm{p}}}}}}}({t} _{i})\) bei \(t={t}_{i}\) und \({X}_{{{{{\rm{p}}}}}}}({t}_ {i+1})\) bei \(t={t}_{i+1}\) unter idealer Situation (dh perfekter Mischbedingung). Das Verhältnis von \(\delta X(x,{t}_{i})\) zu \({X}_{{{{{\rm{p}}}}}}}({t}_ {i})\) ist das Beitragsverhältnis der Raumluftfeuchtigkeit am Punkt \(x\) und zur Zeit \({t}_{i}\) (\({{{{{{\rm{CRI}}}} }}}_{\left({{{{{\rm{H}}}}}}\right)}(x,{t}_{i})\)), und das Verhältnis von \(\delta X(x,{t}_{i+1})\) zu \({X}_{{{{{{\rm{p}}}}}}}({t}_{i+1} )\) ist das Beitragsverhältnis der Raumluftfeuchtigkeit am Punkt \(x\) und zur Zeit \({t}_{i+1}\) (\({{{{{{\rm{CRI}}}}} }}_{\left({{{{{\rm{H}}}}}}\right)}(x,{t}_{i+1})\)). Dann ist die Rate der Änderung des Feuchtigkeitsbeitrags am Punkt \(x\) während der Zeit \(\triangle t={t}_{i+1}-{t}_{i}\) (\({{{{ {{\rm{CRI}}}}}}}_{\left({{{{\rm{H}}}}}}\right)}^{{{{{{\rm{t}} }}}}}(x,{t}_{i},{t}_{i+1})\)) erhalten werden. b Aus dem Beitragsverhältnis des Raumklimas (\({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{\left({{{{{\rm{C}}}}}}\right) }\)) zur Änderungsrate des Raumklimabeitrags \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{C}}}}}})} ^{{{{{{\rm{t}}}}}}}\) unter Berücksichtigung der dynamischen Variation pro Zeiteinheit. Die Temperatur an einem Raumpunkt \(x\) beträgt \(\theta (x)\) bei \(t=0\). Nachdem die Wärmequelle mit dem Wärmestrom \({\Theta }_{n}\) die Strömung liefert (Luftdichte \({\rho }_{{{{{{\rm{f}}}}}}}\ ), Luftströmungsrate \({V}_{{{{{{\rm{f}}}}}}}\)) zum Innenraum, die Temperatur am Punkt \(x\) variiert um \(\ delta \theta (x,{t}_{i})\) bei \(t={t}_{i}\) und \(\delta \theta (x,{t}_{i+1}) \) bei \(t={t}_{i+1}\) unter der tatsächlichen Situation, die um \({\theta }_{{{{{{\rm{p}}}}}}}( {t}_{i})\) bei \(t={t}_{i}\) und \({\theta }_{{{{{{\rm{p}}}}}}}( {t}_{i+1})\) bei \(t={t}_{i+1}\) unter idealer Situation (dh perfekter Mischbedingung). Das Verhältnis von \(\delta \theta (x,{t}_{i})\) zu \({\theta }_{{{{{{\rm{p}}}}}}}({t }_{i})\) ist das Beitragsverhältnis des Raumklimas am Punkt \(x\) und zur Zeit \({t}_{i}\) (\({{{{{{\rm{CRI}} }}}}}_{\left({{{{{\rm{C}}}}}}\right)}(x,{t}_{i})\)), und das Verhältnis von \( \delta \theta (x,{t}_{i+1})\) zu \({\theta }_{{{{{{\rm{p}}}}}}}({t}_{ i+1})\) ist das Beitragsverhältnis des Raumklimas am Punkt \(x\) und zur Zeit \({t}_{i+1}\) (\({{{{{{\rm{CRI} }}}}}}_{\left({{{{{\rm{C}}}}}}\right)}(x,{t}_{i+1})\)). Dann ist die Rate der Änderung des Raumklimabeitrags am Punkt \(x\) während der Zeit \(\triangle t={t}_{i+1}-{t}_{i}\) (\({{{ {{{\rm{CRI}}}}}}}_{\left({{{{{\rm{C}}}}}}\right)}^{{{{{{\rm{t} }}}}}}(x,{t}_{i},{t}_{i+1})\)) erhalten werden.

Nehmen wir die zeitliche Ableitung von \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{\left({{{{\rm{H}}}}}}\right)}\) (Abb. 9a), \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{H}}}}}})}^{{{{ {{\rm{t}}}}}}}\), was sich auf die Änderungsrate des Beitrags der Feuchtigkeitsquelle zur Luftfeuchtigkeit am Punkt \(x\) während der Zeit \(\triangle t= {t}_{i+1}-{t}_{i}\). Es spiegelt die dynamische Charakteristik der Feuchtigkeitsschwankung unter dem Einfluss der Feuchtigkeitsquelle in der Einheit s−1 wider.

wobei \({{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{\left({{{{{\rm{H}}}}}}\right)}\left(x,{ t}_{i}\right)\) ist das Beitragsverhältnis der Innenraumfeuchtigkeit der Feuchtigkeitsquelle am Punkt \(x\), der Zeit \({t}_{i}\) und \({{{{ {{\rm{CRI}}}}}}}_{\left({{{{{\rm{H}}}}}}\right)}\left(x,{t}_{i+1 }\right)\) ist das des gleichen Punktes \(x\) zum Zeitpunkt \({t}_{i+1}\).

\({{{{{{\rm{C}}}}}}{{{{{\rm{RI}}}}}}}_{({{{{{\rm{C}}}} }})}\) bezieht sich auf das Verhältnis des Temperaturanstiegs (oder -abfalls) an einem Punkt aufgrund einer einzelnen Wärmequelle zum Temperaturanstieg (oder -abfall) der gleichmäßig verteilten Wärmequelle mit der gleichen Wärmemenge28 (Abb. 9b). ). Sie gibt den Ausbreitungsbereich der von der Wärmequelle erzeugten Wärme und deren Auswirkung auf die Temperaturverteilung im Innenraum an.

Dabei ist \(\delta \theta (x)\) der Temperaturanstieg (oder -abfall) an einem Punkt \(x\) aufgrund der Wärmequelle (°C). \({\theta }_{{{{{{\rm{p}}}}}}}\) ist der Temperaturanstieg (oder -abfall) unter perfekten Mischbedingungen aufgrund der Wärmequelle (°C). Aufgrund der Einschränkungen der experimentellen Bedingungen wird die Differenz zwischen der durchschnittlichen Lufttemperatur aller Messpunkte und der Anfangstemperatur am Punkt \(x\) als \({\theta }_{{{{{{\rm{p }}}}}}}\) in dieser Studie. \({\Theta }_{n}\) ist der von der Wärmequelle erzeugte Wärmestrom (J s−1).

In Abb. 9b gilt in ähnlicher Weise \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{({{{{{\rm{C}}}}}})}^{{{ {{{\rm{t}}}}}}}\) kann durch die zeitliche Ableitung von \({{{{{{\rm{C}}}}}}{{{{{\rm {RI}}}}}}}_{({{{{{\rm{C}}}}}})}\), was sich auf die Änderungsrate des Beitrags der Wärmequelle zur Lufttemperatur am Punkt \ bezieht (x\) von \({t}_{i}\) nach \({t}_{i+1}\). Sie stellt die Variation der Temperaturverteilung pro Zeiteinheit unter dem Einfluss der Wärmequelle in der Einheit s−1 dar.

wobei \({{{{{{\rm{CRI}}}}}}}_{\left({{{{{\rm{C}}}}}}\right)}\left(x,{ t}_{i}\right)\) ist das Beitragsverhältnis des Raumklimas der Wärmequelle am Punkt \(x\), der Zeit \({t}_{i}\) und \({{{{{ {\rm{CRI}}}}}}}_{\left({{{{{\rm{C}}}}}}\right)}\left(x,{t}_{i+1} \right)\) ist das des gleichen Punktes \(x\) zum Zeitpunkt \({t}_{i+1}\).

Die Daten, die die Ergebnisse dieser Studie stützen, sind auf begründete Anfrage bei den Autoren erhältlich. Die zugrunde liegenden Daten für die Abbildungen im Hauptmanuskript sind als Excel-Datei in den Quelldaten enthalten.

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Wir haben den Erhalt der folgenden finanziellen Unterstützung für die Forschung, Autorschaft und Veröffentlichung dieses Artikels bekannt gegeben: Die Forschung wurde von der National Natural Science Foundation of China (Nr. 52178088, 52078408) unterstützt; das State Key Program der National Natural Science Foundation of China (Nr. U20A20311); der Wissenschaftsfonds für herausragende junge Wissenschaftler der Provinz Shaanxi (2022JC-22).

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Hallo du

Fakultät für Bauingenieurwesen, Technische Universität Dänemark, Brovej 118Kgs., Lyngby, DK2800, Dänemark

Jianhua-Fan

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Alle Autoren haben gleichermaßen zum Beitrag beigetragen. YW und DW haben die Forschung entworfen. JH und XS führten die Experimente durch und führten die Datenanalyse durch. JH erstellte den ersten Entwurf des Manuskripts, der von YL, JF und HD überarbeitet wurde. Alle Autoren überprüften und trugen zu einem endgültigen Entwurf bei und genehmigten die endgültige Version zur Veröffentlichung.

Korrespondenz mit Yingying Wang.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

Communications Engineering dankt den anonymen Gutachtern für ihren Beitrag zum Peer-Review dieser Arbeit. Hauptredakteure: Miranda Vinay und Rosamund Daw.

Anmerkung des Herausgebers Springer Nature bleibt hinsichtlich der Zuständigkeitsansprüche in veröffentlichten Karten und institutionellen Zugehörigkeiten neutral.

Open Access Dieser Artikel ist unter einer Creative Commons Attribution 4.0 International License lizenziert, die die Nutzung, Weitergabe, Anpassung, Verbreitung und Reproduktion in jedem Medium oder Format erlaubt, sofern Sie den/die ursprünglichen Autor(en) und die Quelle angemessen angeben. Geben Sie einen Link zur Creative Commons-Lizenz an und geben Sie an, ob Änderungen vorgenommen wurden. Die Bilder oder anderes Material Dritter in diesem Artikel sind in der Creative Commons-Lizenz des Artikels enthalten, sofern in der Quellenangabe für das Material nichts anderes angegeben ist. Wenn Material nicht in der Creative-Commons-Lizenz des Artikels enthalten ist und Ihre beabsichtigte Nutzung nicht gesetzlich zulässig ist oder über die zulässige Nutzung hinausgeht, müssen Sie die Genehmigung direkt vom Urheberrechtsinhaber einholen. Um eine Kopie dieser Lizenz anzuzeigen, besuchen Sie http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.

Nachdrucke und Genehmigungen

Hu, J., Wang, Y., Wang, D. et al. Indizes zur dynamischen Bewertung der Luftfeuchtigkeit und der thermischen Umgebung in Innenräumen. Commun Eng 2, 59 (2023). https://doi.org/10.1038/s44172-023-00109-9

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Eingegangen: 05. Dezember 2022

Angenommen: 10. August 2023

Veröffentlicht: 19. August 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s44172-023-00109-9

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