室内气流分布

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1、第10章室内气流分布10.1 对室内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。室内气流组织设计的任务就是合理的组织室内空气的流 动与分布，使室内工作区空气的温度、湿度、速度和洁净度能更好的满足工艺要求及人们 舒适感的要求。空调房间内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，空间的几何尺寸及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 在空调或通风房间内，送入与房间温度不同的空气，以及房间内有热源存在，在垂 直方向通常有温度差异，即存在温度梯度。在舒适的范围内，按照IS07730标准，在工

2、作区内的地面上方1.1m和0.1m之间的温 差不应大于3C (这实质上考虑了坐着工作情况)；美国ASHRAE55-9标准建议18m和0. 1m之间的温差不大于3C (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。试验表明，风速05m/s时，人没有太明显的感觉。我国规范规定：舒适性空调冬季 室内风速02m/s,夏季0. 3m/s。工艺性空调冬季室内风速 0. 3m/s,夏季宜采用 0.2-0.5m/s 。10.1.4 吹风感和气流分布性能指标 吹风感是由于空气温度和风速(

3、房间的湿度和辐射温度假定不变)引起人体 的局部地方有冷感，从而导致不舒适的感觉。1. 有效吹风温度EDT美国ASHRAB有效吹风温度EDT(Effective Draft Temperature)来判断是 否有吹风 感，定义为EDT (txtm)7.8( x0.15)(10-1)式中t ,t 室内某地点的温度和室内平均温度，C；xmv -室内某地点的风速，m/sox对于办公室，当EDT=-1 7l C, VV 0. 35m/s时，大多数人感觉是舒适的，小于下限x值时有冷吹风感。EDT用于判断工作区任何一点是否有吹风感。2. 气流分布性能指标ADPI气流分布性能指标ADPI (Air Diffu

4、sion Perfomanee Index区内)，定义为工作 各点满足EDT和风速要求的点占总点数的百分比。对整个工作区的气流分布的评价用ADPI来判断对已有房间，ADPI可以通过实测各点的空气温度和风速来确定。 在气流分布设计时，可以利用计算流体力学的办法进行预测；或参考有关文献、手册 提供的数值。10.1.5 通风效率Ez通风效率E (Ventilation efficiency)又称混合效率，定义为实际参与工v作区内稀释污染物的风量与总送入风量之比，即E V VV CVV VVEv也表示通风或空调系统排出污染物的能力，因此Ev也称为排污效率。当送入房间空气与污染物混合均匀，排风的污染物浓

5、度等于工作区浓度时，E= 1vo一般的混合通风的气流分布形式，Ev1oEV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ttes(10-2)T rr式中t10.1.6、t、t分别为排风、工作区和送风的温度，Co es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 室内某点所经历的时间。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

6、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。女口用下降法(衰减法)测量，在房间内充以示踪气体，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0 c( )dr Ac(0)(10-3)全室平均空气龄：全室各点的局部平均空气龄的平均值丄dVVV(10-4)式中V为房间的容积。女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，Ce( )dr(10-5)Ce( )dr式中c ( T)即

7、为排风的示踪气体浓度随时间的变化规律。e局部平均滞留时间(Residenee time):房间内某微小区域内气体离开房间前在室内 的滞留时间，用T表示，单位为s。r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，用于全室平 表示。r 均滞留时间等于全室平均空气龄的2倍，即2 (10-6)r理论上空气在室内的最短的滞留时间为(10-7)式中v为房间体积，m； v为送入房间的空气量，m/s ； n为以秒计的换气次数，l/s ; T又称为名义时间常数(Nominal time constant)。n 空气从送

8、风口进入室内后的流动过程中，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。l0.l.7 换气效率换气效率(Air exchange e ffciency) n是评价换气效果优劣的一个指标，它是气a 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 n与实际全室平均滞留时间于J之，即(l0-8)式中实际全室平均空气龄，ST /2最理想的平均空气龄。n从式(10-8)可以看到：换气效率也可定义为最理想的平均空气龄T /2与全n 室平均空气龄一之比。T是基于空气

9、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T = aa 1， 一般的气流分布T Vloa10.2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 轴向型风口和孔板送风口。扩散型风 具有较大的诱导室内空气的作用，送风温度衰减快，但射程 诱导室 口、内气流的作用小，空气温度、速度的衰减慢，射程远;扩散型风 孔板送风口：在孔板上满布小孔的送风口，速度分布均匀，衰 口： 较短；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

10、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05m/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。调角喷口的喷嘴镶嵌在球形壳中，该球形壳（与

11、喷嘴）在风口的外壳中可转动，最大转动角度 300。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。仃长叶丿I1*3图10-1活动百叶风口b)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(b)所示，又称为流线型散流器。 叶片间的

12、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20o-30o,在散流器下方形成向下的气圆盘型散流器如图(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AX B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 如图所示。条形散流器用作顶送风口，也可用于侧送口。图 1

13、0-4 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me 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：诱导室内空气能力大、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。旋流式风口的起旋器位置可以上

14、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，诱导室内空气的能力很低，从而形成置换送风的流型。送风口角度：靠墙上放置时，在180o范围内送风；置于墙角处，在90o范 围内送 风；置于厅中央，在360o范围内送风。图10-7所示为180o范围送风口。图10-7置换送风口J II B II ifLfr)图10-8 回风口(a)2. 回风口格栅式回风口(b)为可开式百叶回风口1

15、-铰链2-过滤器挂钩由于回风口的汇流流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10-8中示出了两种专用于回风的风口。图(a)是格栅式风口，风口内用薄板隔成小方格，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，便于在风口内装卸过滤器。 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. 房间内空气流动模式的类型 (1)