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1、. . .第10章室气流分布10.1 对室气流分布的要求与评价10.1.1 概述空气分布又称为气流组织。室气流组织设计的任务就是合理的组织室空气的流动与分布，使室工作区空气的温度、湿度、速度和洁净度能更好的满足工艺要求与人们舒适感的要求。空调房间的气流分布与送风口的型式、数量和位置，回风口的位置，送风参数，风口尺寸，空间的几何尺寸与污染源的位置和性质有关。下面介绍对气流分布的主要要求和常用评价指标。10.1.2 对温度梯度的要求在空调或通风房间，送入与房间温度不同的空气，以与房间有热源存在，在垂直方向通常有温度差异，即存在温度梯度。在舒适的围，按照ISO7730标准，在工作区的地面上方1.1m
2、和0.1m之间的温差不应大于3(这实质上考虑了坐着工作情况)；美国ASHRAE55-92标准建议18m和01m之间的温差不大于3(这是考虑人站立工作情况)。10.1.3 工作区的风速工作区的风速也是影响热舒适的一个重要因素。在温度较高的场所通常可以用提高风速来改善热舒适环境。但大风速通常令人厌烦。试验说明，风速1。EV不仅与气流分布有着密切关系，而且还与污染物分布有关。污染源位于排风口处，Ev增大。以转移热量为目的的通风和空调系统，通风效率中浓度可以用温度来取代，并称之为温度效率ET，或称为能量利用系数，表达式为 (10-2)式中 te、t、ts-分别为排风、工作区和送风的温度，。10.1.6
3、 空气龄 空气质点的空气龄：简称空气龄(Age of air)，是指空气质点自进入房间至到达室某点所经历的时间。局部平均空气龄：某一微小区域中各空气质点的空气龄的平均值。空气龄的概念比较抽象，实际测量很困难，目前都是用测量示踪气体的浓度变化来确定局部平均空气龄。由于测量方法不同，空气龄用示踪气体的浓度表达式也不同。如用下降法(衰减法)测量，在房间充以示踪气体，在A点起始时的浓度为c(0)，然后对房间进行送风(示踪气体的浓度为零)，每隔一段时间，测量A点的示踪气体浓度，由此获得A点的示踪气体浓度的变化规律c(r)，于是A点的平均空气龄(单位为s)为 (10-3)全室平均空气龄：全室各点的局部平均
4、空气龄的平均值（10-4）式中V为房间的容积。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 (10-5)式中ce()即为排风的示踪气体浓度随时间的变化规律。 局部平均滞留时间(Residence time)：房间某微小区域气体离开房间前在室的滞留时间，用r表示，单位为s。空气流出室外的时间微小区域的空气流出室外的时间：某一微小区域平均滞留时间减去空气龄。全室平均滞留时间：全室各点的局部平均滞留时间的平均值，用于表示。全室平均滞留时间等于全室平均空气龄的2倍，即（10-6）理论上空气在室的最短的滞留时间为（10-7）式中 V为房间体积，m3；为送入房间的空气量，
5、m3/s；N为以秒计的换气次数，1/s；n又称为名义时间常数(Nominal time constant)。空气从送风口进入室后的流动过程中，不断掺混污染物，空气的清洁程度和新鲜程度将不断下降。空气龄短，预示着到达该处的空气可能掺混的污染物少，排除污染物的能力愈强。显然，空气龄可用来评价空气流动状态的合理性。10.1.7 换气效率换气效率（Air exchange effciency)a是评价换气效果优劣的一个指标，它是气流分布的特性参数，与污染物无关。其定义为：空气最短的滞留时间n与实际全室平均滞留时间于之，即（10-8）式中-实际全室平均空气龄，s。n/2-最理想的平均空气龄。从式(10-
6、8)可以看到：换气效率也可定义为最理想的平均空气龄n/2与全室平均空气龄之比。a是基于空气龄的指标，它反映了空气流动状态合理性。最理想的气流分布a1，一般的气流分布al。1O.2 送风口和回风口1 送风口的型式按安装位置分为侧送风口、顶送风口(向下送)、地面风口(向上送)。 按送出气流的流动状况分为扩散型风口、轴向型风口和孔板送风口。扩散型风口：具有较大的诱导室空气的作用，送风温度衰减快，但射程较短；轴向型风口：诱导室气流的作用小，空气温度、速度的衰减慢，射程远；孔板送风口：在孔板上满布小孔的送风口，速度分布均匀，衰减快。按形状分为格栅、活动百叶窗、喷口、散流器、旋流式喷口和置换送风口。格栅送
7、风口叶片或空花图案的格栅，用于一般空调工程。活动百叶窗如图10-1所示。通常装于侧墙上用作侧送风口。双层百叶风口：有两层可调节角度的活动百叶，短叶片用于调节送风气流的扩散角，也可用于改变气流的方向；调节长叶片可以使送风气流贴附顶棚或下倾一定角度(当送热风时)。单层百叶风口：只有一层可调节角度的活动百叶。这两种风口也常用作回风口。 喷口如图10-2所示，有固定式喷口和可调角度喷口。用于远程送风，属于轴向型风口。射程(末端速度0.5m/s处)一般可达到10-30m，甚至更远。通常在大空间(如体育馆、候机大厅)中用作侧送风口；送热风时可用作顶送风口。如风口既送冷风又送热风，应选用可调角喷口。调角喷口
8、的喷嘴镶嵌在球形壳中，该球形壳(与喷嘴)在风口的外壳中可转动，最大转动角度30。可人工调节，也可电动或气动调节。在送冷风时，风口水平或上倾；送热风时，风口下倾。图10-1 活动百叶风口(a)双层百叶风口 (b)单层百叶风口图10-2 喷口(a)固定式喷口 (b)可调角度喷口 散流器图10-3为三种比较典型的散流器。直接装于顶棚上，是顶送风口。 平送流型的方形散流器如图(a)所示，有多层同心的平行导向叶片，使空气流出后贴附于顶棚流动。可以做成方形，也可做成矩形；可四面出风、三面出风、两面出风或一面出风。平送流型的圆形散流器与方形散流器相类似。平送流型散流器适宜用于送冷风。 下送流型的圆形散流器图
9、(b)所示，又称为流线型散流器。叶片间的竖向间距是可调的。增大叶片间的竖向间距，可以使气流边界与中心线的夹角减小。送风气流夹角一般为20-30，在散流器下方形成向下的气流。 圆盘型散流器如图(c)所示，射流以45夹角喷出，流型介于平送与下送之间。适宜于送冷、热风。各类散流器的规格都按颈部尺寸AB或直径D来标定。图10-3 方形和圆形散流器(a)平送流型方形散流器 (b)向下送流型的圆形散流器 (c)圆盘型散流器 可调式条形散流器如图10-4所示。条缝宽19mm，长度500-3000mm，据需要选用。调节叶片的位置，可改变出风方向或关闭；可多组组合(2、3、4组)在一起使用，如下图。条形散流器用
10、作顶送风口，也可用于侧送口。图10-4 可调式条形散流器(a)左出风 (b)下送风 (c)关闭 (d)多组左右出风 (e)多组右出风固定叶片条形散流器如图10-5所示，颈宽50-150mm，长度500-3000mm。根据叶片形状可有三种流型：直流式、单侧流和双侧流。可以用于顶送、侧送和地板送风。图10-5 固定叶片条形散流器(a)直流式 (b)单侧流 (c)双侧流旋流式风口如图10-6所示，有顶送式风口和地板送风的旋流式风口。 顶送式风口如图(a)，风口中有起旋器，空气通过风口后成为旋转气流，并贴附于顶棚流动。特点：诱导室空气能力大、温度和风速衰减快。适宜在送风温差大、层高低的空间中应用。旋流
11、式风口的起旋器位置可以上下调节，当起旋器下移时，可使气流变为吹出型。 地板送风的旋流式风口如图(b)，工作原理与顶送形式相同。图10-6 旋流式风口1-起旋器 2-旋流叶片 3-集尘箱 4-出风格栅 置换送风口如图10-7所示。风口靠墙置于地上，风口的周边开有条缝，空气以很低的速度送出，诱导室空气的能力很低，从而形成置换送风的流型。 送风口角度：靠墙上放置时，在180围送风；置于墙角处，在90围送风；置于厅中央，在360围送风。图10-7所示为180围送风口。图10-7 置换送风口 图10-8 回风口(a)格栅式回风口 (b)为可开式百叶回风口1-铰链 2-过滤器挂钩2回风口由于回风口的汇流流
12、场对房间气流组织影响比较小，因此风口的形式比较简单。上述活动百叶风口、固定叶片风口等都可以做回风口。也可用铝网或钢网做成回风口。图l0-8中示出了两种专用于回风的风口。图(a)是格栅式风口，风口用薄板隔成小方格，流通面积大，外形美观。图(b)为可开式百叶回风口。百叶风口可绕铰链转动，便于在风口装卸过滤器。适宜用作顶棚回风的风口，以减少灰尘进入回风顶棚。还有一种固定百叶回风口，外形与可开式百叶风口相近，只是不能开启。10.3 典型的气流分布模式 1影响气流分布的流动模式的因素气流分布的流动模式取决于送风口和回风口位置、送风口形式等因素。其中送风口(位置、形式、规格、出口风速等)是气流分布的主要影响因素。2房间空气流动模式的类型(1)单向流：空气流动方向始终保持不变；(2)非单向流：空气流动的方向和速度都在变化；
