空调课件-基夯-3.5气流组织

大纲要求：掌握常用气流组织形式的选择及其设计计算方法。速度场的形成：经过空调系统处理的空气，经送风口进入空调房间，与室内空气进行热质交换后，由回风口排出，必然引起室内空气的流动，形成某种形式的气流流型和速度场。速度场是温度场、湿度场、浓度场存在的基础和前提。气流组织设计的任务是合理地组织室内空气的流动，使室内工作区空气的温度、相对湿度、速度和洁净度能更好地满足工艺要求及人们的舒适性要求。空调房间的气流组织不仅直接影响房间的空调效果，也影响空调系统的能耗量。民规7.4.1

空调区的气流组织设计，应根据空调区的温湿度参数、允许风速、噪声标准、空气质量、温度梯度以及空气分布特性指标(

I)等要求，结合

装修、工艺或家具布置等确定;复杂空间空调区的气流组织设计，宜采用计算流体动力学(CFD)

数值模拟计算。影响气流组织的因素有：送风口位置及形式、送风射流的参数（送风量、出口风速、送风温度等）、回风口位置、房间几何形状、热源所在位置及室内的各种扰动等。对气流组织的形响最重要的是：送风口的空气射流及其送风参数师培训主讲：蒋老师2/30博客博客一、送、回风口空气流动规律射流的分类：按流态：层流射流、紊流射流按空间：

射流、受限射流按温度：等温射流、非等温射流按喷嘴：圆射流、扁射流空调工程中的射流，属于紊流非等温受限（或 ）射流1、送风口空气流动规律1

等温

紊流射流射流构成：起始段（射流空调中常用主体段。速度保持不变），主体段。师培训主讲：蒋老师博客4/30射流

速度计算公式为射流横断面直径计算公式为：送风口紊流系数α与射流出口速度分布有关，分布越不均匀，值越大。还与射流出口截面初始紊流强度有关。其数值大，横向脉动大，射流扩散角就大，射程就短。要增大射程，可以提高出口速度，或者减小紊流系数α。老师培训主讲：蒋老师5/30（2）非等温

射流非等温射流：射流出口温度与房间温度不相同。冷射流：送风温度低于室内空气温度热射流：送风温度高于室内空气温度非等温射流进入房间后，射流边界与周围空气之间不仅要进行动量交换，而且要进行热量交换。因此，随着射流离出口的距离增大，其温度也在变化。温差计算（3）阿基米德数Ar非等温射流在其射程中由于与周围空气密度不同，所受浮力与重力不平衡而发生弯曲，如图示。轨迹理论计算式：α射流出口轴线s轴与水平轴x的夹角.阿基米德数Ar是表征浮力和惯性力的无因次比值，计算公式为：式中d0：圆形送风口的直径，或矩形送风口的等面积当量直径，mAr判断射流变形：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。师培训主讲：蒋老师6/30博客（4）受限射流贴附射流：贴附于顶棚的射流。视为完整射流一半，计算中将

射流公式的送风口直径d0代以

；对于扁射流,可将风口宽度b代以2b，用完整射流公式计算。图3.5-3贴附射流衰减慢，贴附长。冷贴附射流，贴附长度减小。贴附长度与阿基米德数有关，Ar越小则贴附长度越长。受限射流（有限空间射流）：送风射流的断面积与房间横断面积之比大于1:5者为受限射流。贴附受限射流、非贴附受限射流。图3.5-4师培训主讲：蒋老师7/30博客博客8/30（5）平行射流多个送风口自同一平面沿平行线向同一方向送出的平行射流。当两射流边界相交后，则产生互相叠加，形成重合流动。在汇合之前，每股射流独立发展，汇合之后，射流边界相交，互相干扰并

，逐渐形成一股总射流。总射流的

速度逐渐增大，直至最大，然后再逐渐衰减，直至趋近于零。由于平行射流间的相互作用，其流动规律不同于单独送出时的流动规律。单股射流的速度分布：正态分布。式3.5-6X断面 速度：式3.5-7两相同射流相互作用的气流速度：式3.5-8（6）旋转射流气流通过具有旋流作用的喷嘴向外射出，气流本身一面旋转，一面又向介质中扩散前进，这种射流称为旋转射流。旋转射流的特点：由于射流的旋转，使得射流介质获得向四周扩散的离心力。与一般的射流相比，旋转射流的扩散角要大得多，射程短得多，并且在射流形成了一个回流区。适用于要求快速混合的通风场合。师培训主讲：蒋老师9/30博客例题1冬季空调采用喷口送热风时，气流会向上弯曲，错误的叙述是（

）。送风温差越小，则弯曲程度越大送风速度越大，则弯曲程度越大送风口直径越小，则弯曲程度越大送风速度越小，则弯曲程度越大例题2某空调房间室内设计温度27℃，送风温度17℃，送风量2160m3/h，矩形风口1000×150mm（不考虑风口有效面积系数），该送风气流的阿基米德数Ar接近（

）。(2011年案例题）0

n（A）0.0992 (B)

0.0081

(C)0.0089

(D)

0.0053参考答案：C.υ0＝

L/BH=2160

/(3600×1.0×0.15)

＝4.0m/s，d0=1.128×(1.0×0.15)0.5=0.437mAr=gd0(t0-tn)/(υ

2·T

)=9.81×0.437×(17-27)/(42×(273+27

))=

-0.00893师培训主讲：蒋老师10/3博客2.回风口空气流动规律排（回）风口附近为负压。气流从不同方向流向回风口，流线向回风点集中形成点汇。点汇流速分布规律：v1/v2=r22/r

21在回风口气流作用区内，任意两点间的流速变化与距点汇的距离的平方成反比，可近似使用点汇空气流动规律。回风口与送风口对流场的影响比较。考虑空调房间气流分布时，主要考虑送风射流作用，同时考虑排风口合理位置，实现预定气流分布模式。师培训主讲：蒋老师11/3博客例题3师培训主讲：蒋老师12/3博客二、送、回风口形式及气流组织要求1、送风口的形式空调房间气流流型主要取决于送风射流。而送风口形式将直接影响气流的混合程度、出口方向及气流断面形状，对送风射流具有重要作用送风口的种类：辐射形、轴向、线形、面形。送风口的选型：民规7.4.2

空调区的送风方式及送风口选型，应符合下列规定：1宜采用百叶、条缝型等风口贴附侧送;当侧送气流有阻碍或单位面积送风量较大，且活动区的风速要求严格时，不应采用侧送;2设有吊顶时，应根据空调区的高度及对气流的要求，采用散流器或孔板送风。当单位面积送风量较大，且活动区内的风速或区域温差要求较小时，应采用孔板送风;3高大空间宜采用喷口送风、旋流风口送风或下部送风。4变风量末端装置，应保证在风量改变时，气流组织满足空调区环境的基本要求;5

送风口表面温度应高于室内

温度;低于室内

温度时，应采用低温风口。师培训主讲：蒋老师13/3博客几种常见的送风口侧送风口：风速宜2-5m/s。宜贴顶布置，用于一般空调、室温层百叶风波动允许±1℃和±0.5℃的工艺性空调。宜采口。散流器（表3.5-2）：形式、性能、适用范围孔板送风口：送风均匀，速度衰减快。喷射式风口：大型的生产车间、体育馆、院等建筑常采用。旋流送风口：诱导比大、送风速度衰减快、送型可调，适应不同射程需求。适用于层高较高的空调建筑（其高度仍有限制，应根据具体产品性能决定）。其中诱导型旋流送风口还适用于地板送风。座椅下送风口：设于影剧院、会场座椅下，风速0.2m/s地板送风口：

诱导型旋流送风口、散流器、格栅式送风口或条缝型送风口。一般应设送风静压箱。低温送风口：用于低温送风系统，风口采用诱导或气流保护等方式使风口不产生结露。师培训主讲：蒋老师14/3博客2、回风口回风口的形状和位置根据气流组织要求而定。若设在房间下部时，为避免灰尘和杂物被吸入，风口下缘离地面至少

0.15m。回风口应能进行风量调节。民规7.4.12

回风口的布置，应符合下列规定：1不应设在送风射流区内和

长期停留的地点;采用侧送时，宜设在送风口的同侧下方;兼做热风供暖、房间净高较高时，宜设在房间的下部;条件允许时，宜采用集中回风或走廊回风，但走廊的断面风速不宜过大;4采用置换通风、地板送风时，应设在

活动区的上方。回风口的吸风速度，宜按表3.5-3选用。（民规7.4.13）师培训主讲：蒋老师15/3博客3、气流组织的形式气流组织形式应该根据空调要求，结合建筑结构特点及工艺设备布置等条件合理地确定。气流组织的基本要求和形式见表3.5-4和表3.5-5。按照送回风口位置的相互关系和气流方向，一般分为如下四种形式：（1）上送风下回风：进入工作区前送风与室内空气已充分混合，易于形成均匀的温度场和速度场，可采用较大的送风温差。（2）上送风上回风：管道吊顶内暗装较适用于有一定美观要求场所。（3）中部送风：高大空间。空调区在房间下部，上部为非空调区。采用分层空调，有显著的节能效果。（4）下送风：送风直接进入工作区。送风温差小、风速小，送风量大。适用性。师培训主讲：蒋老师16/3博客规范7.4.9

分层空调的气流组织设计，应符合下列规定:1

空调区宜采

侧送风;当空调区跨度较小时，可采用单侧送风，且回风口宜布置在送风口的同侧下方;2

侧送多股平行射流应互相搭接;采

侧对送射流时，其射程可按相对喷口中点距离的90%计算;3宜减少非空调区向空调区的热转移;必要时，宜在非空调区设置送、排风装置。师培训主讲：蒋老师17/3博客置换通风：空气以低风速、小温差的状态送人活动区下部，在送风及室内热源形成的上升气流的共同作用下，将热浊空气顶升至顶部排出的一种机械通风方式。例题4师培训主讲：蒋老师18/3博客规范7.4.7

采用置换通风时，应符合下列规定:•1房间净高宜大于2.7m;•2送风温度不宜低于18.0℃;•3空调区的单位面积冷负荷不宜大于120W/m2;•4污染源宜为热源，且污染气体密度较小;•5室内

活动区O.lm至1.1m高度的空气垂直温差不宜大于3.0℃;•6空调区内不宜有其他气流组织。师培训主讲：蒋老师19/3博客例题5例题6培训主讲：蒋老师20/3博客三、气流组织计算空调房间的气流大多属于受限射流，目前所用的公式主要是基于实验条件下的半经验公式，公式的局限性较大。1、侧送风的计算由于侧向送风射流的作用，在室内形成大回旋涡流。大回旋涡流流速较射流流速小，温度也较均匀。工作地带处于回流区，温度场和速度场比较均匀、稳定。民规7.4.3

采用贴附侧送风时，应符合下列规定:1送风口上缘与顶棚的距离较大时，送风口应设置向上倾斜10°-20°的导流片。2送风口内宜设置防止射流偏斜的导流片;3射流流程中应无阻挡物。师培训主讲：蒋老师21/3博客：1

计算方法：计算应满足的两个条件：①工作区空气流速符合工艺条件和

卫生要求；②

温差(

温度与室温差)小于空调精度范围。工作区最大无因次回流平均速度射流

度：房间尺寸和射流尺寸的相对大小对射流的影响计算的步骤：根据工作区运行风速确定送风速度；根据送风末端温差确定风口个数。校验贴附长度是否满足要求。校核房间高度。师培训主讲：蒋老师22/3博客2、散流器送风计算散流器平送：可用于一般空调工程，也可用于精度≥±0.5℃的空调工程。散流器下送：主要用于有较高净化要求的车间。混合层应尽量位于工作区之上，因此，房间净高要求较高,一般以大于3.5-4m为宜。民规7.4.6

采用散流器送风时，应满足下列要求:1风口布置应有利于送风气流对周围空气的诱导，风口中心与侧墙的距离不宜小于1.0m;2采用平送方式时，贴附射流区无阻挡物;3兼作热风供暖，且风口安装高度较高时，宜具有改变射流出口角度的功能。(3)平送风散流器设计计算步骤师培训主讲：蒋老师23/3博客3、孔板送风计算空调房间的高度小于5m，又要求有较大的送风量时，宜采用孔板送风。在工作区能够形成比较均匀的速度场和温度场。全面孔板下送直流送风：主要用于有较高净化要求的空调全面孔板不稳定流：适用于高精度和低流速要求的空调工程局部孔板不稳定流：适用于工艺布置分布在部分区域内或有局部热源的空调房间，以及仅在局部区域要求较高的空调精度和较小气流速度的空调工程。孔板送风计算的主要内容和步骤民规7.4.4

采用孔板送风时，应符合下列规定：1孔板上部稳压层的高度应按计算确定，且净高不应小于O.2m;2向稳压层内送风的速度宜采用3m/s-5m/s。除送风射流较长的以外，稳压层内可不设送风分布支管。稳压层的送风口处，宜设防止送风气流直接吹向孔板的导流片或挡板;3孔板布置应与局部热源分布相适应。师培训主讲：蒋老师24/3博客4、集中送风（喷口送风）计算又称喷口送风。它一般是将送、回风口布置在同侧，空气以较高的速度、较大的风量集中在少数的风出，射流行至一定路程后折回，工作区通常为回流。与室内空气强烈混合，保证了大面积工作区新鲜空气、温度场和速度场的均匀。同时，由于工作区为回流，因而能满足一般舒适要求。该方式的送风口数量少、系统简单、投资较省。因此对于高大空间的一般空调工程．宜采用集中送风方式。师培训主讲：蒋老师25