室内气流分布101对室内气流分布的要求与评价一概述1.doc

第十章室内气流分布§ 10. 1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3C（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3C （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 0.5M\S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EDT =（tx -tm）-7.8（ x -0.15）式中各项见 p245对于办公室当EDT在-1.7~1C，： x<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Ev<1,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 Ev会大于1, Ev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Ev 增大Ev也是个指标Ev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， Ev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t -tEt二工亠各项见p245t -ts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C( ),A点的平均空气龄单位为S)为0C( )dC0)10— 3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dv10-4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 cd卩Ce（l）d T二 10-5Ce（ ）d ■0式中Ce（）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 r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。

r =210— 6V 1理论上空气在室内的最短滞留时间为.n二- 一 n . NV N各项见P246o n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a表示a 二—=-^10— 8r 2「2. 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. a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n/2,从式（10—8）看到，a是可定义为最短理想的平均空气龄（n/2 ）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a =1 一般a <1§ 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10— 9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 Ev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Ev<13. （c） •为上侧送风，同侧上部回风气流分布与（a）相似但Ev要稍低一些一般在 0.2~0.554. （ d） （e）分别相当于两个（a）（c）气流分布并列适用于房间宽度大，单侧送风达到 对侧墙场会5. （f）高大厂房采用中部侧通风，下部回风，上部排风，送冷风时，射流向下弯曲， 热风相反工作区气流分布于与 d相类似。

房间上部温湿度不需要控制，可进行排风 尤其热车间可有效排除余热6. (g)是典型的水平单项流的气流分布模式两侧都设静压箱使气在新面上均匀分布回风口附近空气污染物浓度等于排出空气污染物浓度 Ev=1在气流上游Ev.>1.靠近通风口处Ev —X a =1多用于洁净空调顶通风的气流分布图10—10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 Ev低于侧送a为0.3~0.62. (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Ev和a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Ev 1, ^14. (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Ev 1, a <1但比散流器高F部送风的气流分布图10—11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 EV和Et都很高a =0.5 ~ 0.6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<2m/s3)1.8m高以下的送风 量应大于热物体热射流所需卷吸的风量b)是下部低速侧通气流分布，送风速度很低，一般约为0.3m/s低温气候将沿地面扩散在下部形成较低的送风气候受热上升携带污染物从上部回风口排出室外形成接近单项的向上气流EV和Et都很高，a约为0.5~0.67下部送风垂直温度梯度大设计时应校核温度梯度是否符合中的要求送风温度也不应太低适用于计算机房，会议室， 观众厅等还有座椅送风方案，在坐椅下或椅背处送风，用于影剧院，体育馆等。

§ 10・4室内气候分布的设计计算设计目的：布置风口形状，数量，选择风口规格，校核室内气流速度，温度等一. 侧送风的计算1•自由射流：射流自由扩散，其边界不受固体影响，高大空间图 10-9 (f)2•受限射流：流射流不是自由扩散，其边界受到顶棚，墙的影响，大部分属于此种情况 如图 10-9 (a) ~ (e)3•受限射流的规律：实验表明，气候从风口喷出后的开始阶段仍按自由射流的特性扩散断面与流量逐渐增大边界为一直线；当射流断面扩展到房间的 20%~25%断 面扩展的速度比自由射流要慢(受限)当扩展到房间断面的40%~42%时，射流断 面和流量逐渐减小，直到消失4. 射流自由度：反映射流受限的程度表达式为 .AdoA为房间断面积(垂直于射流) m2，有多般射流时，A为射流的服务区的断面积：do为风口直径m.矩形风口时按面积折算成图的直径 d二a*b* 45. 工作区最大平均速度■- vmax与风口出口风速o的关系房间工作区都在回流区回流区中风速最大断面是射流扩展到最大断面处(图 10-12中I - I断面)此处是回流断面最小的地方实验表明：vmax与：o有如下关系U YTA'」1=0.69 (10-9)I。

丿ldo丿如果工作区允许最大风速0.2~0.3m/So代入上式，可得到允许最大的出口风速为omax = (0.29~ 0.43厂 A ( 10-10)do此外，出口风速还应考虑噪声要求，一般在 2~5m/s内噪声要求高的，应取小6•射流的温度变化，送风温度与室内温度有温差（送风温差 Ats）射流在流动过程中，不断掺混室内空气温度逐渐接近室内温度其温度衰减与射流自由度紊流系数，射程有关，对于室内温度波动允许大于 1C的空调房间可认为只与射程有 关表10—1给出建研院对受限空间非等温射流的实验研究， 温度衰减的变化规律7•贴附长度，送冷风时，射流将较早的脱离顶棚下落，贴附长度与阿基米德数Ar有关,A数为A do AtsAr = —2 —10—118•侧送风风口的房间高度风口应尽量靠近顶棚，是射流贴附顶棚，另外，为使射流不直接到达工作室，房间高度不得低于如下高度H ' = h • 0.07x 。