(备课)置换通风

1、置换通风地板送风工位空调一、置换通风的原理置换通风是一种新的通风方式。这种送风方式与传统的混合通风方式相比较，可使室内工作区得到较高的空气品质、较高的热舒适性并具有较高的通风效率。置换通风以低速（低于0.5m/s，温度略低于室内设计值）在房间下部送风，气流以类似层流的活塞流的状态缓慢向上移动，到达一定高度时，受热源和顶板的影响，发生紊流现象，产生紊流区。气流产生热力分层现象，出现两个区域：下部单向流动区和上部混合区。空气温度场和浓度场在这两个区域有非常明显的不同特性，下部单向流动区存在一明显垂直温度梯度和浓度梯度，而上部紊流混合区温度场和浓度场则比较均匀，接近排风的温度和污染物浓度。从理论上讲

2、，只要保证分层高度在工作区以上，首先由于送风速度极小且送风紊流度低，即可保证在工作区大部分区域风速低于0.15m/s，不产生吹风感；其次，新鲜清洁空气直接送入工作区，先经过人体，这样就可以保证人体处于一个相对清洁的空气环境中，从而有效地提高了工作区的空气品质。这种通风形式不再完全受送风的动量控制而主要受热源的热浮升力作用，热污染源形成的烟羽因密度低于周围空气而上升。烟羽沿程不断卷吸周围空气并流向顶部。如果烟羽流量在近顶棚处大于送风量，根据连续性原理，必将有一部分热浊气流下降返回。因此在顶部形成一个热浊空气层。根据连续性原理，在任一个标高平面上的上升气流流量Qp等于送风量Qs与回返气流流量Qr之

3、和。因此必将在某一个平面上烟羽流量Qp正好等于送风量Qs，在该平面上回返空气量等于零。在稳定状态时，这个界面将室内空气在流态上分成两个区域，即上部紊流混合区和下部单向流动清洁区。置换通风气流分布模拟空调节能和室内空气品质是当前暖通空调界面临的两大课题，而置换通风能在一定程度上较好地解决这两个问题。 (1)为了在工作区获得同样的温度，置换通风系统所要求的送风温度高于混合通风，这就为利用低品位能源以及在一年中更长时间地利用自然通风冷却提供了可能性，以达到节能的效果。根据有关资料统计，置换通风与混合通风相比，可以节约20%一50%的制冷耗费。 (2)置换通风可以对工作区的C02等污染物进行更为有效的

4、控制。它的通风效能系数大于混合通风，这样就能达到改善室内空气品质的目的。二、置换通风与其他送风方式的比较稀释通风效果模拟置换通风效果模拟置换通风气流示意图置换通风效果模拟图混合通风效果模拟图置换通风与混合通风的比较三、置换通风的特点1、低速，小温差送风2、室内分区流动（两个区域，三个温度段）室内温度tn及工作区温度梯度的确定置换通风房间内工作区的温度梯度tn是造成人体不舒适的重要因素。离地面0.1m的高度是人体脚踝 的位置，脚踝是人体暴露于空气中的敏感部位。该处的空气温度t0.1不应引起人体的不舒适。房间工作区的温度tn往往取决于离地面1 .1m高度处的温度(对坐姿人员如办公、会议、讲课、观剧

5、等)。 室内温度Tn及工作区温度梯度送排风温差与房间高度的关系四、末端设备装置的研发第一代末端装置：主要考虑将新风以非常均匀而平稳的状态送入室内。第二代末端装置：在不影响舒适性并保证室内空气品质高于混合通风系统的基础上提高系统冷却能力。第三代末端装置：设有空气喷射器，可以将大量室内空气混合，提高送风冷却能力。（正处于研制、开发与应用阶段）第一代末端装置第一代末端装置优点：系统简单，造价低缺点：1、为保证近风口附近没有吹风感，需增大送风面积以减小送风速度，使房间有效使用面积减少。2、近地面处空气温度较低，而上部空间温度较高，垂直温差较大，会造成头暖下凉的不舒服感。3、系统所能提供的冷量较小，不能

6、满足较大负荷场合。类型：圆柱型、半圆柱型、1/4圆柱型、扁平型、平壁型；落地安装，吊装。某厂房置换通风末端某厂房置换通风末端会议室置换通风圆柱、半圆柱、1/4圆柱末端第二代末端装置第二代末端装置在单纯依靠置换通风无法保证制冷效果的场合下，就需要有其他介质承担部分冷负荷，目前使用效果最佳的是冷却吊顶加置换通风形式。第三代末端装置第三代末端装置设有特殊空气喷射器，喷射器可以安装在送风末端装置内，也可安装在送风管道内。室内空气与一次空气的大量混合，可能会带来换气效率下降，但只要将空气的混合限制在人员活动区域，其通风效率、换气指数还是要比传统的混合通风方式高。置换通风送风温差不能太低，使得送风量增大，

7、输运空气管路增大，输运动力增加，不利于经济性。开发第三代末端装置，借鉴诱导通风原理，提高一次风送风温差，在送至室内之前将一次风与室内空气混合，提高送风温度。五、置换通风与辐射冷吊顶的结合特点：1、置换通风与辐射吊顶结合，可以提高制冷量，保证空气品质，有较好的节能效果。适合于湿负荷不大，有热源和污染源同时出现的场合。2、置换通风系统负担室内全部湿负荷，新风负荷和小部分显热冷负荷，冷却吊顶负担大部分显热冷负荷。3、置换通风从房间下部靠近地板的位置，用置换通风专用风口低速送风，风口出口风速小于0.2m/s，送入的风先经过人员工作区，地面上方形成一个新鲜空气池，在浮力作用和顶棚排风口的抽吸作用下上升，

8、将人体周围污染空气和热湿空气置换掉，提高通风效率，缩短“空气龄”。由于置换通风只保证人员工作区（标高2m以下）的空气环境，因此也减少空调负荷。4、根据人体舒适性要求，头和脚部的温差不能超过3，而采取置换通风的房间则存在明显的垂直温差。送风温差一般为24，最大不超过6,。由于送风温差和送风速度限制，置换通风所能提供的制冷量一般只有3040W/m2。置换通风可以减少这种垂直温差，人体舒适感增加，同时能提供更高的制冷量。5、采用置换通风的房间，送风温度一般在18以上，辐射吊顶也需要采用较高的冷水初温，从而提高机组性能系数COP，节能效果提高，但对湿负荷大的房间不适用。优点：1、保证空气品质，清洁空气

9、先进入人员区，送风速度低，不产生吹风感。2、两者结合提高制冷量。3、节能。使用高温冷源，机组性能提高；置换通风的通风效率提高，只需保证人员区域舒适，冷负荷下降。4、温度湿度可以独立控制。5、总送风量小于混合通风，减少了管道等初投资，降低输送能耗。6、室内无冷凝水问题。六、置换通风的适用性举例置换通风要求采用中央冷水机组提供集中冷源，采用空气处理设备集中处理空气，采用水泵、水管输送冷水。置换通风要求送风温度较高，冷水机组可以利用三通控制阀提供可变的换热盘管温度，采用这种设备稳定性好，从经济性考虑，置换通风不适合小型空调系统。传统混合通风可以采用中央冷水机组，也可以用分体式空调、VRV系统、单元式

10、空调机组等。浮升力作为驱动力的置换通风在下列情形效率较低：1、顶棚高度低于2.3m2、房间空气扰动强烈3、污染物比环境空气冷，密度大。具体适用场所：演播厅、录音棚新建办公楼、酒店旧办公楼、酒店改造医院病房户式空调别墅图书馆、书店举例： 顶部布置灯火的高大空间（通常6m以上）电视演播厅采用置换通风理由：1）房间足够高，容易产生置换效果；2）2m以上的温度梯度不太重要，只需保证2m以内人员活动区维持较低温度梯度；3）从顶部排风，可以减少冷负荷；4）噪声容易控制。采用混合通风劣势表现在：1）需要更大的冷却能力和主机，相应地要增加运行费用。2）送风和噪声控制更难预料，因为，为使风能送至人员活动区和克服

11、垂直高度的影响，出风口送风速度较大。送风口速度较大会产生噪声，有些情况下，由于出口速度太大，噪声很难削减。 地板送风一、地板送风原理概述地板送风系统就是在楼板内设置一层架空地板，处理后的空气经过地板下的管道或地板下空间作为静压箱，由送风散流器送入室内，在其向上流动过程中仅吸收扩散在工作区的热量，经混合后再通过空调气流，将工作区发生的热量在上部混合后排出房间。送风温度一般为1718，略比其他送风方式送风温度高。如果流速较低时，可以形成类似活塞流的气流运动，具有置换通风的特性。若静压箱直接用于送风静压层，送风静压层为正压，集中处理好的空气靠正压经地板送风口进入室内，若送风静压层压力为零，由局部风机

12、将空气从送风静压层送入室内空间。地板送风口安装数量较多，风口面积小，风口离人员0.5m以上，并可调。地板送风模拟图二、地板送风系统运行方式架空地板保持风压530Pa,工作区温度和污染物浓度较低，上部则较高。末端出风温度不低于16，出口风速一般小于2m/s。末端一次风阀门受室内温度控制器控制，末端处于循环室内风状态。设置旁通风口作用是旁通一次风，控制静压箱静压，因为控制滞后性，当一次风阀关闭得较多时，空调箱还来不及降低风量。三、地板送风系统特点风口布置灵活、自由，调节方便。有良好的局部热舒适水平。空气引入量大，增大地板附近空气混合量，提高地板附近温度，减小沿垂直方向的温度梯度。减小人员活动区的空

13、气龄，提高室内空气品质。具有很好的节能效益及经济性。只需考虑人员活动区热湿负荷，送风温度比常规方式略有提高，机组cop提高。减少风管占用空间，节省管道阀门等材料。以架空地板可以作为送风静压箱，减少了空调风管系统的沿程，降低空调风机能耗。降低改动所需费用。清洗方便。置换通风与地板送风的主要区别四、送风末端装置简介五、地板散流器形式1、旋流地板散流器。风口诱导比大，气流扩旋流地板散流器。风口诱导比大，气流扩散性好，气流速度、温度衰减快，空调区域达散性好，气流速度、温度衰减快，空调区域达到设计温度所需时间短。控制调节风量便捷。到设计温度所需时间短。控制调节风量便捷。2、VAV地板散流器。为地板散流器

14、。为VAV系统设计，末端风系统设计，末端风阀受温控器调节开度，保证送风量变化时风速阀受温控器调节开度，保证送风量变化时风速不变。方形地板格栅射流方向可以人为调节。不变。方形地板格栅射流方向可以人为调节。3、条型地板格栅。以射流形式向室内送风，、条型地板格栅。以射流形式向室内送风，一般安装在靠近外窗的周边区域。可以兼起装一般安装在靠近外窗的周边区域。可以兼起装饰作用。饰作用。变风量地板送风口变风量地板送风口可移动式地板送风单元可移动式地板送风单元六、地板送风分类1、按送风房间类型分类、按送风房间类型分类（1）大面积区域送风。地板下空间作为静压箱。由于）大面积区域送风。地板下空间作为静压箱。由于地

15、板下空间压力分布均匀，地板风口上无需再加静压地板下空间压力分布均匀，地板风口上无需再加静压箱。箱。（2）分室送风。对单个房间的控制需用到静压箱，以）分室送风。对单个房间的控制需用到静压箱，以此控制各房间的送风量，而风管系统应有许多支管，此控制各房间的送风量，而风管系统应有许多支管，风口上带调节阀使气流分布均匀。风口上带调节阀使气流分布均匀。（3）混合式送风。大面积区域送风和分室送风都有的）混合式送风。大面积区域送风和分室送风都有的系统，由风管将气流送入其静压箱，区域送风则通过系统，由风管将气流送入其静压箱，区域送风则通过地板下空间作为静压箱将空气送入。地板下空间作为静压箱将空气送入。2、按地板

16、下的设置分类、按地板下的设置分类（1）地板下设风管的送风方式。）地板下设风管的送风方式。（2）地板压出式直接送风。）地板压出式直接送风。（3）地板下设混风箱和风机。）地板下设混风箱和风机。（4）地面与吊顶送风相结合。照明等稳定负）地面与吊顶送风相结合。照明等稳定负荷由顶棚送风承担，办公机器的负荷由下送风荷由顶棚送风承担，办公机器的负荷由下送风负担。回风均从吊顶回风口吸入。上进风提供负担。回风均从吊顶回风口吸入。上进风提供要求较低的背景空调，下进风提供满足人体舒要求较低的背景空调，下进风提供满足人体舒适要求的空调，是工位空调的一种形式。适要求的空调，是工位空调的一种形式。七、地板送风系统应用范围

17、地板送风系统比较适合层高较高，空调负荷较地板送风系统比较适合层高较高，空调负荷较小，污染物与热源相关的空间，如：计算机房小，污染物与热源相关的空间，如：计算机房或电子设备用房；敞开式大空间办公室；展览或电子设备用房；敞开式大空间办公室；展览厅；生产厂房；电梯大厅；礼堂或法院的坐席厅；生产厂房；电梯大厅；礼堂或法院的坐席区；安全性区域如犯人监房、安全走廊、安全区；安全性区域如犯人监房、安全走廊、安全控制中心等。控制中心等。地板风口易损坏，可能绊倒行人，可能汇集垃地板风口易损坏，可能绊倒行人，可能汇集垃圾灰尘，如餐厅，儿童保育中心等不适合。圾灰尘，如餐厅，儿童保育中心等不适合。工 位 空 调一、工

18、位空调原理随经济发展，人们对室内环境要求日随经济发展，人们对室内环境要求日益提高，具体表现在益提高，具体表现在提高室内空气品提高室内空气品质质的要求，适应不同的要求，适应不同个体人体舒适性个体人体舒适性要求要求，节能节能要求以及要求以及建筑使用功能改建筑使用功能改变变的需要。的需要。工位空调：工位空调：也称为个性化空调；工作区也称为个性化空调；工作区/背景区空调；人员可控空调等，使用者能够对背景区空调；人员可控空调等，使用者能够对小的局部区域（通常是工作地点）进行单独控小的局部区域（通常是工作地点）进行单独控制，同时在建筑的大空间里（包括走道、公共制，同时在建筑的大空间里（包括走道、公共区域等

19、工位外的区域）能自动保持一个可以接区域等工位外的区域）能自动保持一个可以接受的背景环境的空调系统。办公位上通过末端受的背景环境的空调系统。办公位上通过末端向每个工位送风，工作人员可以控制向每个工位送风，工作人员可以控制送风量送风量、送风方向送风方向以及以及送风温度送风温度等参数。等参数。工位空调送风模拟示意图工位空调送风工位空调工作原理示意图二、工位空调的优缺点工位空调特点工位空调特点是在使用者附近设有送风口，能是在使用者附近设有送风口，能够独立控制工位的环境，而不影响周围环境。够独立控制工位的环境，而不影响周围环境。背景空调独立于工位空调。比传统的办公室吊背景空调独立于工位空调。比传统的办公

20、室吊顶送回风形式，工位空调有如下顶送回风形式，工位空调有如下优点优点：1）提高使用者舒适度，提高工作效率。传统）提高使用者舒适度，提高工作效率。传统空调设计满足空调设计满足80%人员的舒适度，工位空调可人员的舒适度，工位空调可以根据衣着、活动、舒适感要求不同，人员可以根据衣着、活动、舒适感要求不同，人员可以控制局部环境，另外直接为用户提供新鲜空以控制局部环境，另外直接为用户提供新鲜空气，工作区排污效率高。气，工作区排污效率高。2）有利于排除局部高热负荷。热流与送回风）有利于排除局部高热负荷。热流与送回风流动方向一致，呈上升流动，利于排热。流动方向一致，呈上升流动，利于排热。3）具有较大节能潜力

21、，降低运行费用。工位空）具有较大节能潜力，降低运行费用。工位空调可以显著改善工作区微环境，室内背景温度可调可以显著改善工作区微环境，室内背景温度可以适当提高，室内负荷可以大幅度下降。有研究以适当提高，室内负荷可以大幅度下降。有研究表明，提高人体上半部分风速，可将背景温度提表明，提高人体上半部分风速，可将背景温度提高到高到2931，总冷负荷最大能够降低，总冷负荷最大能够降低35%50%。对于非关键区域以及人员离开的工。对于非关键区域以及人员离开的工作位均可以降低空调标准或不进行调节。结合冰作位均可以降低空调标准或不进行调节。结合冰蓄冷低温送风方式则更能显示系统优势。蓄冷低温送风方式则更能显示系统

22、优势。缺点缺点：初投资高。主要在于架空地板和末端装置初投初投资高。主要在于架空地板和末端装置初投资高。资高。对建筑空间要求存在局限性。工位空调对改建对建筑空间要求存在局限性。工位空调对改建项目一般不适用。项目一般不适用。不合理的设计会产生更高的空调能耗。不合理的设计会产生更高的空调能耗。末端产品的品种少，价格高。末端产品的品种少，价格高。产生吹风感和不适感。由于设计和运行不良，产生吹风感和不适感。由于设计和运行不良，送风口接近用户，可能产生吹风感，通过自我送风口接近用户，可能产生吹风感，通过自我调整会缓解或避免。调整会缓解或避免。结露和除霜问题。在潮湿气候区，室外空气在结露和除霜问题。在潮湿气

23、候区，室外空气在送到地板静压室前必须经过适当除湿，防止其送到地板静压室前必须经过适当除湿，防止其在结构平板表面结露。使用独立系统干燥室外在结构平板表面结露。使用独立系统干燥室外空气或干燥除湿是一种可行应对方法。空气或干燥除湿是一种可行应对方法。三、工位空调组成与工作过程工位送风和背景空调的配合可以有多工位送风和背景空调的配合可以有多种方式。按空气处理方式分为：种方式。按空气处理方式分为： 1）新回风混合处理型）新回风混合处理型 2）新回风独立系统）新回风独立系统 3）温湿度独立控制的空气处理系统）温湿度独立控制的空气处理系统新回风混合处理型这种方式适用于地板式工位空调。空气处理方这种方式适用于

24、地板式工位空调。空气处理方式同传统空调，送风承担室内的显热和潜热负式同传统空调，送风承担室内的显热和潜热负荷，背景区和工位区送风参数相同。不同在于荷，背景区和工位区送风参数相同。不同在于有部分风通过设置在工作位的末端装置送出，有部分风通过设置在工作位的末端装置送出，末端装置数量比传统空调系统多，可由工作人末端装置数量比传统空调系统多，可由工作人员控制微环境的送风方向和风量，并且这种方员控制微环境的送风方向和风量，并且这种方式可以将送风温度设定在式可以将送风温度设定在1720之间，可提之间，可提高冷水机组出水温度，提高高冷水机组出水温度，提高COP（蒸发温度每（蒸发温度每升高升高1，COP升高约

25、升高约3%）。但这种方式节能）。但这种方式节能效果有限。效果有限。新回风独立系统新风回风独立处理，工位空调送风为新风，新风处新风回风独立处理，工位空调送风为新风，新风处理系统承担新风负荷和少量室内余热余湿，背景空理系统承担新风负荷和少量室内余热余湿，背景空调为回风，承担室内大部分余热余湿。工位末端装调为回风，承担室内大部分余热余湿。工位末端装置可以调整风量，系统风机宜采用变速风机。在局置可以调整风量，系统风机宜采用变速风机。在局部环境舒适度满足的条件下，背景空调要求可以适部环境舒适度满足的条件下，背景空调要求可以适当降低，背景送风温度可以提高，机组当降低，背景送风温度可以提高，机组COP升高。

26、升高。进行除湿处理的清洁干燥新风直接送到工作区，排进行除湿处理的清洁干燥新风直接送到工作区，排污能力提高，通风效率提高，送风低于传统要求风污能力提高，通风效率提高，送风低于传统要求风量仍能保证空气品质。（地板背景送风加隔板送新量仍能保证空气品质。（地板背景送风加隔板送新风研究表明：将新风量从风研究表明：将新风量从30m3/h人降到人降到20m3/h人，周围空气龄相差不大。）人，周围空气龄相差不大。）新风除湿方法：1、冷凝除湿新风处理系统。新风处理系统可以采用、冷凝除湿新风处理系统。新风处理系统可以采用新风处理机对新风进行冷凝除湿，冷热水机组作为新风处理机对新风进行冷凝除湿，冷热水机组作为冷热源

27、。与回风处理系统的区别在于送风状态不一冷热源。与回风处理系统的区别在于送风状态不一样，冷水机组的出水参数不同。样，冷水机组的出水参数不同。2、固体吸附除湿新风处理系统。对新风进行固体吸、固体吸附除湿新风处理系统。对新风进行固体吸附除湿，如固体转轮除湿。除湿过程近似等焓升温附除湿，如固体转轮除湿。除湿过程近似等焓升温过程，然后经表冷器或热交换器降温。过程，然后经表冷器或热交换器降温。3、液体吸附除湿新风处理系统。液体吸附除湿，空、液体吸附除湿新风处理系统。液体吸附除湿，空气直接与易吸湿的盐溶液相接触，空气中的水分被气直接与易吸湿的盐溶液相接触，空气中的水分被吸附于盐溶液中，放出凝结热由中间换热器

28、带走，吸附于盐溶液中，放出凝结热由中间换热器带走，近似为等温除湿过程。近似为等温除湿过程。温湿度独立控制的空气处理系统温湿独立控制的工位空调系统对室内温度和湿温湿独立控制的工位空调系统对室内温度和湿度分开控制，新风独立处理系统的送风作为工度分开控制，新风独立处理系统的送风作为工位空调送风，承担整个区域的潜热负荷；而显位空调送风，承担整个区域的潜热负荷；而显热负荷用背景空调来消除。系统室内无回风，热负荷用背景空调来消除。系统室内无回风，新风与排风可采用热回收装置。新风与排风可采用热回收装置。背景空调采用辐射或对流方式，末端装置有辐背景空调采用辐射或对流方式，末端装置有辐射顶板或辐射墙，干式风机盘

29、管或自然对流冷射顶板或辐射墙，干式风机盘管或自然对流冷却器等，采用却器等，采用1820高温冷源，提高机组性高温冷源，提高机组性能，不存在结露问题。新风除湿方法同上。能，不存在结露问题。新风除湿方法同上。四、背景区系统末端装置1、地板送风背景区系统末端装置。作为背景空、地板送风背景区系统末端装置。作为背景空调的地板送风系统，地板送风口无需调节装置，调的地板送风系统，地板送风口无需调节装置，可以设置于非关键区域，如过道、门厅等。背景可以设置于非关键区域，如过道、门厅等。背景送风与工作位送风道应分隔开来，回风可采用同送风与工作位送风道应分隔开来，回风可采用同一风道。一风道。2、辐射板辐射墙。辐射板作

30、为背景空调承担室、辐射板辐射墙。辐射板作为背景空调承担室内显热负荷，夏季供高温冷水，冬季供低温热水内显热负荷，夏季供高温冷水，冬季供低温热水，无结露，无结露，COP高，可充分利用天然冷源（利用高，可充分利用天然冷源（利用浅层地表水或土壤源换热）。浅层地表水或土壤源换热）。3、干式风机盘管和自然对流换热器。供高温冷、干式风机盘管和自然对流换热器。供高温冷水，不存在结露，优点基本同上。水，不存在结露，优点基本同上。五、工位送风末端装置1、地板工位空调。最广泛的应用。将空调送风由、地板工位空调。最广泛的应用。将空调送风由管道送至工位单元下，或整个地板下空间作为送管道送至工位单元下，或整个地板下空间作为送风通道，通过