室内气流分布.doc

第十章 室内气流分布101对室内气流分布的要求与评价一 概述1 空气分布：流速分布，温湿度分布和污染物的浓度分布2 影响空气分布的因素：房间形状，送回风的形式和布置，送风量的大小。3 对空气分布的要求与评价：对有害物发生的车间，用有关污染物指标来评价气流分布效果。如污染物最大浓度区（应小于允许浓度），当量扩散半径（相当球体的半径），实际的不均分布工作区的平均浓度与排风浓度的比值等。温湿度均匀一致，并保持与基准的温湿度最小。要求主要针对“工作区”距地面2M以下，工艺性根据情况而定，介绍主要要求和评价指标。二 对温度梯度的要求1 温度梯度：垂直方向的温度梯度，上高、下低。2 要求：按ISO7730标准，工作区的地面上方1.1M和0.1M之间温度差不应大于3（考虑坐着工作）；美国ASHRAE5592标准建议1.8M和0.1M之间温差不大于3（考虑人站立）。从可靠性角度，宜采用后者的控制指标。三 工作区的风速风速是影响热舒适的一个重要因素。在温度高的场所常用提高风速来改善热舒适度的环境，但太大的风速不舒服。实验表明，风速在0.5MS以下，人没有太明显的感觉，我国规定见P244.四 吹风感和气流分布性能指标1 吹风感：人在空调房间内的常见的不满足有吹风感，是由于空气温度和风速（温度和辐射假定不变）引起的人体局部地方有冷感，导致不舒适。2 有效的吹风温度：ASHRAE用有效顺风温度EDT来判断是否有吹风感，定义为式中各项见p245对于办公室当EDT在-1.71，0.35m/s.大多数人感觉舒适，小于下限值时有吹冷风感。3 气流分布性能指标ADDI，EDT用来判断任何一点是否有吹风感，对于整个工作区用ADPT，定义为工作区的各点满足EDT和风速要求的点占总数的百分比。对已有房间，可实测各点，在气流分布设计时，可利用计算流体力学预测。五 通风效率EvEv 在8.3中给了定义 ，表示通风或空调排出的污染物的能x ,也称为排行效率。当送入房间空气与污染物混合均匀，排风的污染物浓度等于工作区浓度时Ev=1.一般Ev1,但当清洁空气由下直接送到工作区时，工作区的污染物浓度可能小于排风的浓度会大于1，不仅与气流分布有密切关系，还与污染物的分布有关。污染物位于排风处增大。也是个指标。越大，表明排出同样的发生量污染物所需的新鲜空气量越小。能耗小 ，设备费用和运行费也就愈低，温度效率：以转移热量为目的的通风和空调系统，中浓度可用温度取代，称之为温度效率，或称为能量利用系数。表达式各项见p245六 空气龄1 定义：空气质点的空气领。指空气质点自进入房间至到达室内某点所经历的时间。2 局部平均空气龄：某一微小区域空气质点的空气龄的平均值。3 空气龄的测量：用测量示踪气体的浓度变化来确定局部的空气龄。测量方法不同，浓度表达式不同，如用下降法。在房间内定以示综气体，在A点起始时浓度为C(0),然后对房间进行送风，每一段时间，测量A点的示综气体浓度 ，由此获得A 点的示综气体浓度的变化规律,A点的平均空气龄单位为S)为 103全室平均空气龄定义为全室各点局部平均空气龄的平均值 10-4为房间容积如用示踪气体衰减法测量，根据排风口示踪气体浓度的变化规律确定全室平均空气龄。即10-5式中为排风的示综气体浓度随时间的变化规律。4 局部平均滞留时间：到达房间某点的空气，而后离开某点从排风口排出。把房间内某微小区域内气体离开房间前在市内的滞留时间称为局部平均滞留时间，用表示。单位为S。某一微小区域平均滞留时间减去空气龄即是该微小区域的空气流出室外的时间。全室平均滞留时间为全室各点的局部平均滞留时间的平均值，用表示。106理论上空气在室内的最短滞留时间为各项见P246。又称为名义时间常数。空气从通风口进入室内，不断掺混污染物，清洁程度和新鲜程度下降。因此，空气龄短，表示到达某处的空气可能掺混的污染物小。排除污染物的能力愈强。空气龄评估了空气流动状态的合理性。七 换气效率1 定义：空气最短的滞留时间 , 与实际全室平均滞留时间之比，用表示1082 换气效率作用：评价换气效果优劣的一个指标，是气流分布的特性参数，与污染物无关。3 的实质：由于理论上最短滞留时间，其空气龄（理想的最短的）为,从式（108）看到，是可定义为最短理想的平均空气龄（）与全室平均空气龄（）之比。反映了空气流动状态合理性。最理想气流分布一般10.2通风口和回风口1.送风口定义:向室内的通风的风口.2.分类:以送风位置:侧送 顶送 地面风口（2）按气流状况: 扩散型 轴向型 孔型1. 结构: 图10_1位良种常用百叶风口，用作侧送风 图 10_2远程送风口,属轴向型 图 10-3散流气（a）为平送流方散（b）为下送流型圆散(c)为圆盘形散流器。 图 10-4可调条形散流器 图10-5固定叶片条形散流器 。可顶送，侧送和地板送风。 图10-6为旋流式风口 图 10-7置换送风口 图 10-8回风口（a）格栅式（b）可开式10.3 典型的气流分布模式1. 单向流 （流动方向始终不变）2.非单向流（方向速度都在变）3.两种流态混合一. 侧通风的气流分布图 109看出7种侧通风的气流分布模式.1.（a） 为同侧 送下回.特点:送风气流帖附顶棚工作区在回流区.送风与室内空气混充分。工作区风速较低。温湿度比较均匀。适用于恒温恒湿房间。排出空气的污染物或温度基本等于工作区的浓度和湿度。通风效率和和温度Et接近于1。但换气效率较低。约小于0.5（宾馆）。2.（b）.为上侧送风，对侧的下部回风。工作区在回流和涡流区中。回风的污染物浓度低于工作区浓度1.靠近通风口处多用于洁净空调。二顶通风的气流分布 图1010给出四种典型顶送风气流分布模式1 （a）为散流气平送，顶棚回风。散流气地面与顶棚在同一平面上。送出气流为贴附射流。回风口应远离散热器。工作区处于混气空气中。低于侧送。为0.30.62 (b)为散流器下送，下侧回风。所用散流器有向下送风特点（图10-3b）。工作区位于向下风流动的气流中。和都比（a）高3 (c)为典型垂直单向流。上下稳压作用的静压箱。顶棚为孔板。下部是格棚地板。保证气流在横断面均匀4 (d)顶棚孔板送风，下侧部回风。与c不同是取消格棚地板，一侧回风。不触保证完全单项流。但比散流器高。三下部送风的气流分布 图1011为两种典型的下部送风气流分布图 1（a）为地板送风模式。地板需架空。下部布置送风管。或直接用作通风静压箱。地板送风口可以是旋流风口。或是格棚式，孔板式。送出气流可以是水平贴附或垂直射流。射流卷吸下部的部分空气。在工作区形成很多小的混合气流。工作区内的人体和热物体周围的空气变热形成热射流，卷吸周围空气向上升。污染的热气流，通过上部回风口排出房间。如果热射流卷吸所需的空气量小于下部的送风量。区域内气流保持向上流动。到定高度，卷吸所需空气是增多大于下部送风量。将卷吸顶棚返回的气流，有回流的混合区，如图中虚线以上，当混合区在1.8米以上时，可保持工作区有较高空气品质，这种气流分布模式称为置换通风。特点是：工作区内气流近似于单向流。和都很高。既节省冷量，又有较高的室内空气品质。注意：1)不适用于送热风。2)地板送风口速度不能太大，一般5m，满足要求以上计算步骤与实例适用于对温度波动范围控制要求不严格空调房间，对恒温恒湿，气流分布设计参阅文献（7）（8）二 散流器送风的计算1 多层平行叶片和盘式散流器送风多层平行散流器的气流分布如图10-10（a） 气流贴附顶棚，盘式接近平送流型1） 气候分布设计步骤：.首先布置散流器（位置）.预选散流器（形状）.校核射流射程和室内平均风速2） 散流器的布置原则：布置时充分考虑建筑结构。装修特点与其专业配合（形状。位置），平送方向不得有障碍物（柱）一般按对称布置或梅花形（如图10-13）每个散流器所服务的区域最好为正方形。如果服务区的长宽比大于1.25时。宜选用矩形散热器，如果采用顶棚回风。回风口尽可能距散热器远一些。3） 散流器送风气候分布计算，原则。选用合适的散流器。使房间内风速满足要求。射流的速度衰减方程为 （10-16）式中各项见P2554） 室内平均风速与房间大小，射流的射程有关。可按下式：式中各项见 P255例10-2-15*15m的空调房间，净高3.5m，送风室为1.62试选择散流器的规格和数量解：（1）布置散流器。采用图10-13（a）的布置方式。每个散流器承担5m*5m的送风区域。（2）初选散流器，选用图形散流器，按颈部风速2-6m/s层高低或要求噪声低，用低风速，反之，高风速，甚至可6m/s，本例按3m/s选风口，选用颈部尺寸为的圆形散流器。颈部面积为0.052则颈部风速为散流器实际出口面积约为颈部面积的90%即散流器出口风速（3）按公式（10-16）求射流末端速度为0.5m/s的射程，即服务区一半2.5m*0.75=1.875m 2.26m1.875m可行（4）按公式（10-17）计算室内平均速度如果送冷风。室内平均风速为0.24m/s(加20%)送热风为0.16m/s（减少20%）符合要求。2. 流线形散流器送风。 空气分布见图10-10（b）（1） 散热器的布置：原则：使工作区位于向下流的气体中，混合层高度hm不得延伸到工作区，即 （10-18） （10-19）式中各项见P 256（2） 射流轴心速度衰减的规律为 （z4d时） （10-20）式各项见P256（3） 射流的温度衰减规律为 （10-21）式中各项见P256，式（10-21）可用于校核区域温差（工作区内最高或最低温度与控制温度之差）是 否符合要求，三.条形散流器送风图10-14为双条缝散流器平送风的气流分布模式。散流器可采用图10-4（d）的可调式散热器或10-5固定叶片。散热器条缝宽为b.m长度与房间相同，装于房间（服务区域）的中央1.条形风口速度摔减方程 （10-22）式中各项见P2572.室内平均风速与房间尺寸，射流长度有关，可按下式 （10-23）式中各项见P257四.喷口送风大空间常用喷口送风，侧送或垂直下送，平行布置，介绍经验公式1. 喷口垂直向下送风（1） 轴心速度衰减方程 （10-24）式各项见P257（2） 轴心温度衰减方程为 （10-25）（3） 气流分布设计的已知条件：房间总 送风量，房间尺寸及净高，送风温度和工作区温度及对风速，温度波动的要求。（4） 设计计算步骤：1）根据建筑平面特点布置风口，确定每个风口的送风量。2）假定喷口出口直径按公式（10-24）计算射流到工作区（x=房间净高-工作区高度）的风速，如符合要求进行下一步