置换通风的原理与应用.ppt

置换通风的原理及置换通风的原理及应用应用v一、置换通风的原理一、置换通风的原理（（Displacement Ventilation) 置换通风置换通风是依靠密度差而形成热气流上升、是依靠密度差而形成热气流上升、 冷气流下降的原理实现通风换气的冷气流下降的原理实现通风换气的置换通风原理置换通风原理: : 置换通风是将新鲜空气直接置换通风是将新鲜空气直接送入工作区送入工作区( (温度通常低于室内温度通常低于室内工作区的温度工作区的温度) )，较凉的空气由，较凉的空气由于密度大而下沉到地表面于密度大而下沉到地表面, ,并在并在地板上形成一层较薄的由新鲜空地板上形成一层较薄的由新鲜空气扩散所形成的气扩散所形成的空气湖空气湖室内热源产生向上的对流气流，与较凉源产生向上的对流气流，与较凉的新鲜空气随对流气流向室内上的新鲜空气随对流气流向室内上部流动，从而形成室内空气运动部流动，从而形成室内空气运动的主导气流排风口设置在房间的主导气流排风口设置在房间的顶部，将污染空气排出热源的顶部，将污染空气排出热源引起的热对流气流使室内产生引起的热对流气流使室内产生垂垂直的温度梯度。

直的温度梯度 　置换通风的流态　置换通风的流态在暖通空调课本的室内气流分布那章节有讲到下部送风在暖通空调课本的室内气流分布那章节有讲到下部送风的气流分布，置换通风属于其中的一种而地板送风也的气流分布，置换通风属于其中的一种而地板送风也是下部送风的一种，大家可以考虑下这两种气流分布有是下部送风的一种，大家可以考虑下这两种气流分布有什么不同？什么不同？下面是置换通风的特点：下面是置换通风的特点： v二、置换通风的特性二、置换通风的特性 1.室内室内温度温度和污染物和污染物浓度浓度呈层状分布呈层状分布. 根据羽流理论，室内流场分为两个区域：根据羽流理论，室内流场分为两个区域： 下部区域为下部区域为低温单向流动区低温单向流动区，污染物浓度最低，，污染物浓度最低，空气品质好，存在垂直温度梯度和浓度梯度；上部空气品质好，存在垂直温度梯度和浓度梯度；上部区域为区域为紊流混合区紊流混合区，温度高，污染物浓度高，但温，温度高，污染物浓度高，但温度场和浓度场较均匀，接近排风；两个区域间还存度场和浓度场较均匀，接近排风；两个区域间还存在一定高度、一定厚度的界面在一定高度、一定厚度的界面——热力分层高度热力分层高度。

这一分层高度极重要这一分层高度极重要. .合理控制它才能保证置换通合理控制它才能保证置换通风的空气质量，达到节能效果风的空气质量，达到节能效果置换通风房间的热力分层置换通风房间的热力分层 在置换通风中，新鲜空气在置换通风中，新鲜空气q qs s以极低的流速从通风器流出通常送风温以极低的流速从通风器流出通常送风温度度低于室温低于室温2 2～～4 ℃4 ℃，送风的密度大于室内空气的密度在重力作用下，，送风的密度大于室内空气的密度在重力作用下，送风下沉到地面形成空气湖空气湖中的新鲜空气受热源上升气流的送风下沉到地面形成空气湖空气湖中的新鲜空气受热源上升气流的卷吸卷吸作用作用、后续新风的、后续新风的推动作用推动作用及排风口的及排风口的抽吸作用抽吸作用而缓慢上升而缓慢上升, ,形成向上形成向上单单向向流动 因此在顶部形成一个热浊空气层由连因此在顶部形成一个热浊空气层由连续性原理，在任一个标高平面上的上升气流续性原理，在任一个标高平面上的上升气流流量流量q qp p等于送风量等于送风量q qs s 与回返气流流量与回返气流流量q qr r之和因此必将在某一个平面上烟羽流量因此必将在某一个平面上烟羽流量q qp p 正好正好等于送风量等于送风量q qs s , ,在该平面上回返空气量为零在该平面上回返空气量为零。

在稳定状态时，这个界面将室内空气在流态在稳定状态时，这个界面将室内空气在流态上分成两个区域，即上部的紊流混合区和下上分成两个区域，即上部的紊流混合区和下部的单向流动清洁区部的单向流动清洁区 只要保证分层高度只要保证分层高度( (地面到界面的高度地面到界面的高度) ) 在人员工作区以上，就可以保证工作区优良在人员工作区以上，就可以保证工作区优良的空气品质的空气品质 　置换通风的热力分层　置换通风的热力分层v2.2.室内空气的流速低，速度场平稳，呈层流或低室内空气的流速低，速度场平稳，呈层流或低紊流状态紊流状态. .v3.3.污染物在人停留区不扩散，而被上升的气流直污染物在人停留区不扩散，而被上升的气流直接带到上部非人活动区接带到上部非人活动区. .①①与稀释通风相比，置换通风是以浮力控制为动力平与稀释通风相比，置换通风是以浮力控制为动力平推出室内污染物；推出室内污染物；②②具有较高的空气品质和热舒适性；具有较高的空气品质和热舒适性；③③具有较高的通风效率；具有较高的通风效率；④④室内有着截然不同的温度场、速度场和浓度场室内有着截然不同的温度场、速度场和浓度场特性特性：：三三. .置换通风房间室内温度、速度与浓度的分布置换通风房间室内温度、速度与浓度的分布 由于热源引起的上升气流使热气流浮向房间的顶部，因由于热源引起的上升气流使热气流浮向房间的顶部，因此房间此房间在垂直方向上形成温度梯度在垂直方向上形成温度梯度，如图，如图a a 中曲线中曲线D D 所示。

所示 该图中的水平虚线表示离地面该图中的水平虚线表示离地面1.1 m 1.1 m 的高度该高度表的高度该高度表示人坐姿时呼吸带高度室内垂直温度梯度形成了脚寒头暖示人坐姿时呼吸带高度室内垂直温度梯度形成了脚寒头暖的局面，这种现象有悖于人体的舒适性规律因此应控制离的局面，这种现象有悖于人体的舒适性规律因此应控制离地面地面0.1 m(0.1 m(脚踝高度脚踝高度) ) 至至1.1 m 1.1 m 之间的温差不能超过人体所之间的温差不能超过人体所容许的程度容许的程度 置换通风的温度、速度和相对浓度分布置换通风的温度、速度和相对浓度分布曲线曲线D D表示置换通风表示置换通风　　曲线曲线M M 表示稀释通风相对浓度以房间平均浓度为基准表示稀释通风相对浓度以房间平均浓度为基准 图图a a中曲线中曲线M M表示稀释通风时的表示稀释通风时的温度温度曲线其出口温度较低，曲线其出口温度较低，出口空气与周围空气充分混合后温度迅速提高并在垂直方向上出口空气与周围空气充分混合后温度迅速提高并在垂直方向上保持几乎相等的温度，即温度梯度极小保持几乎相等的温度，即温度梯度极小。

图图b b 中的曲线中的曲线D D 表示置换通风室内表示置换通风室内速度速度分布可见置换通风分布可见置换通风出口风速约为出口风速约为0.25 m/s ,0.25 m/s ,而在而在1.1 m 1.1 m 处的风速仅为处的风速仅为0.08m/s,0.08m/s,而而且在距地板且在距地板0.5m 0.5m 以上的高度其风速均低于以上的高度其风速均低于0.08 m/s0.08 m/s稀释通风稀释通风的速度分布如曲线的速度分布如曲线M M所示该种方法室内风速均高于置换通风该种方法室内风速均高于置换通风 图图c c 中的曲线中的曲线D D表示置换通风室内表示置换通风室内浓度浓度分布图中呈现浓度分布图中呈现浓度梯度的趋势与温度分布相似即上部浓度高梯度的趋势与温度分布相似即上部浓度高, ,下部浓度低下部浓度低, ,在在1.1m1.1m以下的工作区其浓度远低于上部的浓度当通风量相同时以下的工作区其浓度远低于上部的浓度当通风量相同时, ,稀释通风室内浓度分布如曲线稀释通风室内浓度分布如曲线M M所示由图可见，所示由图可见，在在1.1m1.1m以下工以下工作区，置换通风方式明显优于稀释通风作区，置换通风方式明显优于稀释通风。

v四、两种通风方式的比较四、两种通风方式的比较 1.1.混合通风以建筑空间为本，置换通风混合通风以建筑空间为本，置换通风以人为本以人为本. . 2. 2.混合通风以稀释原理为基础，置换通混合通风以稀释原理为基础，置换通风以浮力控制为动力风以浮力控制为动力. . 3. 3.在原理上，混合通风的送风仅作为动在原理上，混合通风的送风仅作为动量源，由此产生卷吸周围空气的射流，而量源，由此产生卷吸周围空气的射流，而置换通风的送风既是动量源，又是浮力源置换通风的送风既是动量源，又是浮力源. . 4.4.从目标和结果看，置换从目标和结果看，置换通风是要在工作区创造一通风是要在工作区创造一个近于新鲜的送风条件，个近于新鲜的送风条件，而混合通风则是在整个室而混合通风则是在整个室内空间形成一个近于排风内空间形成一个近于排风的空气条件的空气条件. . 5. 5.置换通风与传统通风方置换通风与传统通风方式相比具有较好的节能效式相比具有较好的节能效果（果（20%20%以上）以上）五五. .置换通风的设计置换通风的设计1 1）置换通风的设计应符合下列条件）置换通风的设计应符合下列条件: :①①污染源与热源共存时；污染源与热源共存时；②②房间高度不小于房间高度不小于2.4m2.4m；；③③冷负荷小于冷负荷小于120W/m120W/m2 2 的建筑物。

的建筑物2 2）置换通风的设计参数应符合下列条件）置换通风的设计参数应符合下列条件: :①①坐着时坐着时, ,头部与足部温差头部与足部温差⊿⊿t thfhf≤2℃≤2℃；；②②站着时站着时, ,头部与足部温差头部与足部温差ΔtΔthfhf≤3℃≤3℃；；③③吹风风险不满意率的值不大于吹风风险不满意率的值不大于15%15%；；④④热舒适不满意率的值不大于热舒适不满意率的值不大于15%15%；；⑤⑤置换通风房间内的温度梯度小于置换通风房间内的温度梯度小于2℃/m2℃/m3 3）置换通风器的选型，其面风速应符合下列条件）置换通风器的选型，其面风速应符合下列条件: :①①对工业建筑，取面风速对工业建筑，取面风速v v＝＝0.5m/s 0.5m/s ；；②②对高级办公室，取面风速对高级办公室，取面风速v v＝＝0.2m/s 0.2m/s ；；一般根据送风量和面风速一般根据送风量和面风速v=0.2v=0.2～～0.5m/s 0.5m/s 确定置换通风器的确定置换通风器的数量4 4）置换通风器的布置应符合下列条件）置换通风器的布置应符合下列条件: :①①置换通风器附近不应有大的障碍物；置换通风器附近不应有大的障碍物；②②置换通风器宜靠外墙或外窗；置换通风器宜靠外墙或外窗；③③圆柱形置换通风器可布置在房间中部；圆柱形置换通风器可布置在房间中部；④④冷负荷高时冷负荷高时, ,宜布置多个置换通风器；宜布置多个置换通风器；⑤⑤置换通风器布置应与室内空间协调。

置换通风器布置应与室内空间协调 置换通风房间内工作区的温度梯度置换通风房间内工作区的温度梯度⊿⊿t tn n 是影响人体舒适的重要因是影响人体舒适的重要因素在设计时应根据实际情况确定，可参考表素在设计时应根据实际情况确定，可参考表3.53.5和和3.63.6所示 活动方式活动方式散热量散热量（（W））tn（（℃））t1.1-t0.1（（℃））静坐静坐轻度劳动轻度劳动中度劳动中度劳动重劳动重劳动12015019027022191715≤2. 0≤2. 5≤3.0≤3.5表表3.5 3.5 室内温度室内温度tn tn 及工作区温度梯度及工作区温度梯度表表3.6 3.6 　欧洲及国际标准中的舒适性指标　欧洲及国际标准中的舒适性指标舒适指标舒适指标DIN1946/2(1/1994)SIAV382/1(1992)CIBSE(1990)ISO7730(1990)⊿⊿tn=t1.1-t0.1 /℃≤2＜＜2＜＜3＜＜3t0.1 min /℃211920－－5 5）置换通风房间内的温度梯度：）置换通风房间内的温度梯度： 以高度为以高度为3 m3 m的办公室为例，当室内采用置换通风时室的办公室为例，当室内采用置换通风时室内的温度梯度由三部分组成：内的温度梯度由三部分组成：①①即出风后地表层的温升即出风后地表层的温升⊿⊿t t0. 10. 1 = = t t0. 10. 1 - - t ts s ; ;②②工作区温度梯度工作区温度梯度⊿⊿t tn n = = t t1. 11. 1 - - t t0. 10. 1 ; ;③③室内上部温升室内上部温升⊿⊿t tp p = = t tp p - - t t1. 11. 1 。

室内送排风温差室内送排风温差ΔΔt t = = t tp p - - t ts s , ,工作区温差工作区温差⊿⊿t ts s = = k k⊿⊿t t + + c c⊿⊿t t , ,（（K K为地面区温升系数、为地面区温升系数、C C为停留区温升系数）为停留区温升系数） 置换通风房间内的上述温度梯度如图置换通风房间内的上述温度梯度如图3.14 3.14 所示图图 3.143.14　房间垂直温度梯度　房间垂直温度梯度6 6）送风温度的确定：）送风温度的确定：送风温度由下式确定送风温度由下式确定: :式中式中: : c c—停留区温升系数，停留区温升系数， k k—地面区温升系数，地面区温升系数， 也可分别见表也可分别见表3-73-7和表和表3-83-8所示 表表3.7 3.7 温升系数温升系数C C值值 表表3.8 3.8 温升系数温升系数K K值　值　 停留区温升停留区温升系数系数c c地表面部分地表面部分的冷负荷比的冷负荷比例例/%/%房间用途房间用途0.160.160 0～～2020天花板附近天花板附近照明的场合照明的场合0.250.252020～～6060办公室办公室0.330.336060～～100100置换通风场置换通风场合合0.40.46060～～100100高负荷办公高负荷办公室，冷却顶室，冷却顶棚、会议室棚、会议室地面区温升地面区温升系数系数k k房间所谓面房间所谓面积送风量积送风量/[m/[m3 3·(m(m2 2·h)h)-1-1] ]房间用途及房间用途及送风情况送风情况0.50.55 5～～1010仅送最小新仅送最小新风量风量0.330.331515～～2020使用诱导式使用诱导式置换通风器置换通风器的房间的房间0.200.20﹥25﹥25会议室会议室 7) 7) 新风量的确定：新风量的确定： ①①按室内人员确定新风量按室内人员确定新风量式中：式中： n n—室内人员数；室内人员数； q q—每个人所需新风量，每个人所需新风量，q q可按房间需要确定，可按房间需要确定，当室内空气品质要求较高时：当室内空气品质要求较高时： 室内空气品质要求中等时：室内空气品质要求中等时：室内空气品质要求低时：室内空气品质要求低时： ②②根据室内有害物发生量确定新风量根据室内有害物发生量确定新风量式中式中, , G G —室内有害物发生量，室内有害物发生量， ；； c cp p —排风的有害物浓度，排风的有害物浓度， ；； c cs s —送风的有害物浓度，送风的有害物浓度， 。

8) 8) 送风量的确定送风量的确定 根据置换通风热力分层理论，界面上的烟羽流量根据置换通风热力分层理论，界面上的烟羽流量q qp p与送风流量与送风流量q qs s相等，相等，即：即：分层高度分别为分层高度分别为Z Z1 1=1.1m=1.1m以及以及Z Z2 2=1.8m=1.8m时的烟羽流量时的烟羽流量 9) 9) 送排风温差的确定送排风温差的确定 在置换通风的房间内，在满足热舒适性要求条件下，送排风温差随着在置换通风的房间内，在满足热舒适性要求条件下，送排风温差随着顶棚高度的增高而变大列出了送排风温差与房间高度的关系顶棚高度的增高而变大列出了送排风温差与房间高度的关系 表送排风温差与房间高度的关系表送排风温差与房间高度的关系房间高度房间高度/m/m﹤3﹤33 3～～6 66 6～～9 9﹥9﹥9送排风温差送排风温差/℃/℃5 5～～8 88 8～～10101010～～12121212～～141410) 10) 置换通风末端装置的选择与布置置换通风末端装置的选择与布置 置换通风的置换通风的出口风速低、送风温差小出口风速低、送风温差小的特点导致置换通风系统的送风的特点导致置换通风系统的送风量大，其末端装置体积相对来说也较大。

置换通风末端装置通常有量大，其末端装置体积相对来说也较大置换通风末端装置通常有圆柱型圆柱型、、半圆柱型、半圆柱型、1/ 4 1/ 4 圆柱型、扁平型圆柱型、扁平型4 4种，如图所示种，如图所示 图图3.193.19是在工业厂房中应用的实例落地式置换通风末端装置在会议是在工业厂房中应用的实例落地式置换通风末端装置在会议厅的应用如图厅的应用如图3.203.20所示架空式置换通风器在办公室的应用如图所示架空式置换通风器在办公室的应用如图3.213.21所示 圆柱型置换通风器圆柱型置换通风器 半圆柱型置换通风器半圆柱型置换通风器  扁平型置换通风器扁平型置换通风器 圆柱型置换通风器圆柱型置换通风器 落地式置换通风在工业厂房的应用落地式置换通风在工业厂房的应用通风在上海某会议厅的应用通风在上海某会议厅的应用架空式通风器在办公室的应用架空式通风器在办公室的应用v六、置换通风与冷却顶板六、置换通风与冷却顶板(DV+CC)v 1.冷却顶板冷却顶板 所谓所谓冷却顶板技术冷却顶板技术是将全部或部分顶板的是将全部或部分顶板的温度降至并保持在室温之下，利用顶板来消温度降至并保持在室温之下，利用顶板来消除室内热负荷。

除室内热负荷 冷却顶板只能除去显热负荷，且没有提供冷却顶板只能除去显热负荷，且没有提供换气，一般与置换通风相结合换气，一般与置换通风相结合2.系统设计的特殊性系统设计的特殊性 1 1）减少了能量消耗）减少了能量消耗. . 2 2）冷却顶板的供水温度高（一般高于露点）冷却顶板的供水温度高（一般高于露点2℃2℃））. . 3 3）由于冷冻水温度高，有条件可采用天然冷源）由于冷冻水温度高，有条件可采用天然冷源. . 4 4）置换通风的气流是自下而上的，为架空地板也可采用侧向）置换通风的气流是自下而上的，为架空地板也可采用侧向送风，但要设计好气流组织送风，但要设计好气流组织. . 3.冷却顶板加置换通风的优缺点冷却顶板加置换通风的优缺点 1 1）热舒适性好，室内空气品质好）热舒适性好，室内空气品质好 2 2）处理空气少，可降低空调机组、风管等投资和建筑投资）处理空气少，可降低空调机组、风管等投资和建筑投资. . 3 3）风量小风机能耗小；供水温度高使机组的）风量小风机能耗小；供水温度高使机组的COPCOP提高，电耗提高，电耗 降低；过渡季节利用冷却塔也减少能耗降低；过渡季节利用冷却塔也减少能耗. . v该系统存在的不足：该系统存在的不足： 辐射式冷却顶板以辐射换热为主，只辐射式冷却顶板以辐射换热为主，只 能排除显热，故最大冷量受到可布置吊顶能排除显热，故最大冷量受到可布置吊顶 面积的限制，故在冷负荷较大的场合冷却面积的限制，故在冷负荷较大的场合冷却 顶板不适用。

另外，实际工程中，制冷顶顶板不适用另外，实际工程中，制冷顶 板技术要求高，施工较困难板技术要求高，施工较困难精品课件资料分享 SL出品。