空气调节赵荣义5.ppt

第五章空调房间的空气分布 第八章空调区的气流组织和空调风管系统 空气从孔口吹出 在空间形成一股气流称为吹出气流或射流 研究内容 在一定的出风口面积 形式和出风速度条件下 研究气流速度和温度的沿程变化 目的 根据射流规律 合理布置送风口的数量和位置 保证人呼吸区或者某个特定区域内的空气的温度 速度 洁净度等参数满足要求 知识点1 影响空气调节区内空气分布的因素有 送风口的形式 数量和位置送风射流的参数 例如 送风量 送风温度等 回风口的位置 尺寸房间的几何形状以及热源在室内的位置等 送风口的形式和位置 送风射流的参数是主要的影响因素 在空调工程中常见的情况 多为非等温受限射流 知识点2 送风射流的规律 一 自由射流 射流断面直径 射流扩散角 等温自由射流 射流轴心速度 紊流系数 集中射流 圆形 方形 矩形 扁射流 边长比大于10的风口 扇形射流 扇形导流 非等温自由射流 轴心温度 射流落差 阿基米德数Ar判断射流的变形 对于非等温射流 由于射流与周围介质的密度不同 在浮力和重力不平衡的条件下 水平射出的射流轴将发生弯曲 Ar 0 热射流 向上弯曲 Ar 0 等温射流 不弯曲 Ar 0 冷射流 向下弯曲 二 受限射流 贴附射流 等温帖附射流 集中射流和扇形射流 贴附扁射流 非等温贴附射流 集中射流和扇形射流 扁射流 有限空间射流 射流的扩散规律与自由射流相同 射流扩散受限 回流区最大平均风速 Fn是垂直于射流的空间断面面积 C与风口形式有关的系数 可以认为当射流断面面积达到空间断面面积的1 5时 射流开始受限 其后的发展应符合有限空间射流规律 三 平行射流的叠加 研究内容 在一定的回风口面积 形式和回风速度条件下 研究气流速度和温度的沿程变化 目的 根据汇流规律 合理布置回风口的数量和位置 使其与送风口相配合 保证室内气流的均匀性和稳定性 不出现 死角或短路 现象 知识点3 回风口的气流流动 汇流的规律性是在距汇点不同距离的各等速球面上流量相等 随着离开汇点距离的增大 流速呈二次方衰减 在汇流作用范围内 任意两点间的流速与距汇点的距离平方成反比 风口边长比大于0 2且 知识点4 空气分布器的型式 用于自由射流 高大空间集中送风根据工作区长度与落差来选取喷口 1 喷口 喷口送风经常用于工业建筑与民用建筑中的公共建筑 是大型体育馆 礼堂 剧院以及厂房等建筑的常用送风方式 单层 常用作回风口 2 百叶风口 双层 常用作送风口 适用 吊顶送风 3 散流器 格栅风口 孔板 扇形风口 旋流风口 4 其他风口 座椅风口 台式风口 柱形风口 知识点5 空间气流分布的形式 空间气流分布的形式 侧送侧回 上送上回 下送上回 中送 散流器送风 孔板送风 同侧送回 异侧送回 中部上送上回 散流器平送上回 地板下送 末端装置下送 置换式下送 上送下回 1 上送下回 适合于有恒温要求和洁净度要求的工艺性空调及冬季以送热风为主且空调房间层高较高的舒适性空调系统 2 上送上回 这种气流分布形式 主要适用于以夏季降温为主且房间层高较低的舒适性空调系统 单侧上送上回 异侧上送上回 散流器上送上回 3 下送上回 对于室内余热量大 特别是热源又靠近顶棚的场合 采用这种气流组织形式是非常合适的 但是 下部送风温差不能太大 4 中送风 这种送风方式在满足室内温 湿度要求的前提下 有明显的节能效果 但就竖向空间而言 存在着温度 分层 现象 主要适用于高大的空间 如需设空调的工业厂房等 通常称为 分层空调 一 一般气流分布的计算方法 5 4房间气流分布的计算 5 4房间气流分布的计算 空间气流分布受到射流受限 射流重合 非等温等因素的影响 考虑上述影响因素对自由射流规律进行修正 一般计算程序 1 选定风口形式 2 确定 3 校核 5 4房间气流分布的计算 例5 1 某空调房间要求恒温 房间尺寸为 长宽高 m 室内显热冷负荷 试作上送下回 单侧 气流分布计算 5 4房间气流分布的计算 解 1 选用可调的双层百叶风口 其m1 3 4 n1 2 4 风口尺寸定为 m 有效面积系数为0 8 2 设定如图所示的水平贴附射流 射流长度 3 试选用两个风口 其间距为1 8m相当于将房间分为两个相等的空间 4 确定K1 K2 K3 K1 K2查图获得 本例不属垂直射流不考虑K3 5 4房间气流分布的计算 5 按式计算射流轴心速度衰减 由于本例的工作区处于射流的回流区 射流到达计算断面x处的风速ux可以比回流区高 一般可取规定风速的两倍 即 uh为回流区风速 或按规范规定的风速 现取则 6 计算送风量与送风温差 7 检查 0 093所以 5 4房间气流分布的计算 二 孔板送风的计算方法 5 4房间气流分布的计算 孔板的基本特征可用开孔率 或有效面积系数 k来表示 即 f0为孔口总面积f1为孔板面积 对于正方形的孔板 开孔率为 d0为孔口直径 l为孔间距 二 孔板送风的计算方法 对孔板出流的等温射流的研究表明 由各小孔出流的射流在汇合为总流前存在一个汇合段 该段长度x0可由下式决定 x0 5l在汇合段后 则与自由射流相似 存在一中心速度保持不变的起始段 如孔板为矩形或方形 则起始段长度为xl 4b式中b 矩形孔板的宽度或方形孔板的边长 如孔板为圆形 则b 0 89D D为圆形孔板的直径 二 孔板送风的计算方法 孔板送风有两种方式 一为局部孔板送风 指 F为顶棚面积 一为全面 满布 孔板送风 局部孔板的射流计算与前面方法类似 若计算断面处于射流的起始段 则其中心速度的衰减可按下式计算 ux1 起始段内的中心速度 孔口流量系数 由管道式孔板直接送出时 0 5 静压室送出时 若孔板厚度 0 5d0 则 0 75 若 d0 1 0 二 孔板送风的计算方法 注意 1 中心温度和中心速度的衰减都是指在汇合段内发生的 2 K1 K2 K3的修正则是对局部孔板的总流来考虑的 圆形和方形孔板 长条形孔板 二 孔板送风的计算方法 对于圆形和方形孔板 对于长条形孔板 图中A的计算如下 二 孔板送风的计算方法 当射流长度x Hn h 4b时 则计算断面处于主体段 此时速度与温度的衰减式则为 长条型孔板 圆 方形孔板 全面孔板的气流分布计算主要考虑在汇合段所发生的汇流过程 其计算式为 二 孔板送风的计算方法 采用孔板送风应注意以下各点 1 要达到较好的空气分布效果 一般开孔率k 0 2 0 5 范围内 即一般取l 4d0 2 为避免孔口出流时产生较大的噪声并保证工作区流速处于合宜的范围 一般 3 为使孔板出风均匀 采用等量送风的管道和静压室是必要的 一般限制孔口出流前的空气流速 垂直于孔口出流方向 和孔口流速之比值 即 u为垂直于孔口出流方向的空气流速 以免出流不均匀和出流偏斜 二 孔板送风的计算方法 例5 4 某空调房间尺寸为6 6 4 长 宽 高 m 房间温度要求为 工作区空气流速不超过0 25m s 夏季室内显热冷负荷为7200kJ h 试选择孔板布置并进行送风气流的计算 解 1 确定用局部孔板下送 设每块孔板尺寸为5 8 1 0 m 共有三块 则总孔板面积与顶棚面积之比为5 8 3 6 6 48 故满足局部孔板送风的条件 孔板在顶棚的布置如图所示 2 设定送风温差为 则送风应为故每块孔板的送风量为 二 孔板送风的计算方法 3 在工作区高度h 2m时 判断计算断面所在的射流段 根据x1 4b检查知 x1 4 1 4m 显然射流处于起始段 4 K1 K2 K3 二 孔板送风的计算方法 K1 K2查表获得 设k 0 0076 或0 76 则每块孔板的空口面积因此 这样 根据A查表 K3 1 65 二 孔板送风的计算方法 5 求到达工作区的中心气流速度 取有静压室孔板 则所以 6 求到达工作区时空气的中心温差衰减 二 孔板送风的计算方法 计算结果说明该孔板能满足设计要求 最后完成孔板的孔口布置及确定静压室高度 根据k 0 0076 取正方形排列 并设d0 0 005 则可求得孔间距l 即 按的要求 u0 3 1m s 故静压室内气流横向流速已知每块孔板的送风量L0 495m3 h 因此单侧送风的静压室最小高度应为 在静压室高度受限的条件下 可采取双侧送风 从而减小u值 取得更为理想的效果 1 不均匀系数 知识点6 气流分布性能的评价 算数平均值 均方根差为 不均匀系数 2 空气分布特性指标 ADPI指标 空气分布特性指标 AirDiffusionPerformanceIndex ADPI 定义为满足规定风速和温度要求的测点数与总测点数之比 相对湿度在较大范围内 30 70 对人体舒适性影响较小 可主要考虑空气温度与风速对人体的综合作用 当 1 7 ET 1 1时多数人感到舒服 应满足ADPI 80 换气效率 理想送风方式的空气龄与实际送风方式空气龄之比 1 100 a 近似活塞流 b 下送上回 1 50 d 上送上回 1 50 c 顶送上回 1 50 100 3 换气效率 4 能量利用系数 tp tn to分别为排风温度 工作区空气平均温度 送风温度 知识点7 空调风管 1 风管的分类 A 按制作风管的材质分 风管材料 镀锌薄钢板风管 土建风管 复合风管 薄钢板有普通薄钢板和镀锌薄钢板两种 钢板厚度 一般采用0 5 1 5mm左右 酚醛铝箔复合直接风管 无机玻璃钢风管 复合玻镁风管板材 复合玻纤板风管 对于有防腐要求的空调工程 可采用硬聚氯乙烯塑料板或玻璃钢板制作的风管 仅限于室内应用 且流体温度不可超过 10 60 圆形螺旋风管 矩形风管 圆形金属软管 需要经常移动的风管 则大多采用柔性材料制成各种软管 如塑料软管 金属软管 橡胶软管等 办公室 沃尔玛超市 工业厂房 对风速要求高的实验室 学校等公共场所 体育馆 报告厅 B 按风管系统的工作压力分 可分为低压系统 中压系统和高压系统 C 按照风管的断面形状分 分为圆形 矩形 扁圆形和配合建筑空间要求确定的其他形状 圆形风管的规格是以外径D mm 尺寸来划分的 100 120 140 160 180 200 220 250 280 320 360 400 450 500 560 630 700 800 900 1000 1120 1250 1400 1600 1800 2000 矩形风管以外边长A B mm 尺寸来划分的 120 120 160 120 160 160 200 120 200 160 200 200 250 120 250 160 250 200 250 250 320 160 320 200 320 250 320 320 400 200 500 200 630 250 800 320 1000 320 1250 400 1250 1000 1600 500 1600 1250 2000 800 2000 1000 2000 1250 2 通风管道配件 矩形弯管 弯管用来改变空气的流动方向 使气流转90 弯或其他角度 矩形变径管 大小头 变径管用来连接断面尺寸不同的风管 扩大角 45 收缩角 60 30 矩形来回弯管 来回弯管用来改变风管的升降 躲让或绕过建筑物的梁 柱及其他管道 矩形三通和四通 三通和四通用于风管的分叉和汇合 即气流的分流和合流 分叉式 分隔式 3 风量调节阀 蝶阀 多叶调节阀 4 定风量调节器 定风量调节阀是一种机械式的自力装置 它对风量的控制无需外加动力 只依靠气流自身的力来定位阀片的位置 从而在整个压力差范围内将气流保持在预先设定的流量上 适用于安装在要求风量固定的风管系统中 5 风机 离心风机 轴流风机 罗茨风机 ComputationalFluidDynamics 计算流体动力学 简单地说 CFD相当于 虚拟 地在计算机做实验 用以模拟仿真实际的流体流动情况 而其基本原理则是数值求解控制流体流动的微分方程 得出流体流动的流场在连续区域上的离散分布 从而近似模拟流体流动情况 可以认为CFD是现代模拟仿真技术的一种 1 whatisCFD 5 6CFD技术简介及在空气分布中的应用 5 6CFD技术简介及在空气分布中的应用 CFD是一种模拟仿真技术 在暖通空调工程中的应用主要在于模拟预测室内外或设备内的空气或其他工质流体的流动情况 以预测室内空气分布为例 目前在暖通空调工程中采用的方法主要有四种 射流公式 Zonalmodel CFD以及模型实验 2 为什么用CFD 5 6CFD技术简介及在空气分布中的应用 5 6CFD技术简介及在空气分布中的应用 通风空调空间气流组织设计建筑外环境分析设计建筑设备性能的研究改进 3 CFD在暖通空调中的应用 5 6CFD技术简介及在空气分布中的应用 SchematicDiagram ModelRoom ArtificialClimateRoom 5 6CFD技术简介及在空气分布中的应用 LivingRoomType 5 6CFD技术简介及在空气分布