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1、Air ConditioningChapter 5空调房间的气流组织空调房间的气流组织(Air Distribution in Air-Conditioning Room )第一节、送风射流的流动规律第一节、送风射流的流动规律第二节、回风口的气流流动第二节、回风口的气流流动第三节、空气分布器及房间气流分布形式第三节、空气分布器及房间气流分布形式 第四节、房间气流分布的计算第四节、房间气流分布的计算第五节、气流分布性能的评价第五节、气流分布性能的评价第六节、第六节、CFDCFD技术简介技术简介主要内容主要内容Air ConditioningChapter 5空气从孔口吹出，在空间形成一股气流称为
2、吹出气流或射流。空气从孔口吹出，在空间形成一股气流称为吹出气流或射流。第一节 送风射流的流动规律 研究内容研究内容：在一定的出风口面积、形式和出风速度条件下，研：在一定的出风口面积、形式和出风速度条件下，研究气流速度和温度的沿程变化。究气流速度和温度的沿程变化。目的：目的：根据射流规律，合理布置送风口的数量和位置，保证人根据射流规律，合理布置送风口的数量和位置，保证人呼吸区或者某个特定区域内的空气的温度、速度、洁净度等参呼吸区或者某个特定区域内的空气的温度、速度、洁净度等参数满足要求。数满足要求。 在室内的气流流场中，回风口汇流的影响范围很小，影响室在室内的气流流场中，回风口汇流的影响范围很小
3、，影响室内气流运动规律和室内空气参数分布的主要因素是送风射流。因内气流运动规律和室内空气参数分布的主要因素是送风射流。因此合理选择送风口的形式和数量、布置位置具有重要意义。此合理选择送风口的形式和数量、布置位置具有重要意义。Air ConditioningChapter 5是否受限是否受限温度状况温度状况射流射流等温射流等温射流非等温射流非等温射流自由射流自由射流受限射流受限射流Flash演示Flash演示1、2 在空调工程中常见的情况，多为非等温受限射流。现简要说在空调工程中常见的情况，多为非等温受限射流。现简要说明紊流射流的一般规律。明紊流射流的一般规律。 Air Conditioning
4、Chapter 5一、自由射流 射流断面直径：射流断面直径：射流扩散角：射流扩散角：（1 1）等温自由射流）等温自由射流射流轴心速度：射流轴心速度：自由射流的数学描述自由射流的数学描述Air ConditioningChapter 5（2 2）非等温自由射流）非等温自由射流轴心温度：轴心温度：射流落差：射流落差：二、受限射流二、受限射流三、平行射流的叠加 FlashFlash演示演示Air ConditioningChapter 5研究内容：在一定的回风口面积、形式和回风速度条件下，研究研究内容：在一定的回风口面积、形式和回风速度条件下，研究气流速度和温度的沿程变化。气流速度和温度的沿程变化。
5、目的：根据汇流规律，合理布置回风口的数量和位置，使其与送目的：根据汇流规律，合理布置回风口的数量和位置，使其与送风口相配合，保证室内气流的均匀性和稳定性，不出现风口相配合，保证室内气流的均匀性和稳定性，不出现“死角或死角或短路短路”现象。现象。第二节 回风口的气流流动Air ConditioningChapter 5Air ConditioningChapter 5一、空气分布器的型式一、空气分布器的型式空空气气分分布布器器的的型型式式集中射流风口集中射流风口喷喷 口口百叶风口百叶风口散流器散流器扇形射流风口扇形射流风口柱型风口柱型风口平面扁型射流风口平面扁型射流风口条缝风口条缝风口孔板、格栅
6、风口孔板、格栅风口其他风口其他风口旋流风口旋流风口座椅风口座椅风口球型风口球型风口台式送风口台式送风口第三节第三节 空气分布器及房间气流分布形式空气分布器及房间气流分布形式 Air ConditioningChapter 5用于自由射流，高大空间集中送风用于自由射流，高大空间集中送风根据工作区长度与落差来选取喷口根据工作区长度与落差来选取喷口1 1、喷口、喷口Air ConditioningChapter 5单层：百叶调角度，一般空调单层：百叶调角度，一般空调双层：对开叶片调风量，两层百叶调角度，高精度空调双层：对开叶片调风量，两层百叶调角度，高精度空调三层：对开叶片调风量，两层百叶调角度，高
7、精度空调三层：对开叶片调风量，两层百叶调角度，高精度空调 适用：侧送，有导向功能。上侧送适用：侧送，有导向功能。上侧送ADPI好的范围小，不适于好的范围小，不适于VAV。2 2、百叶风口（、百叶风口（blades)blades)Air ConditioningChapter 5活动双层百叶送风口活动双层百叶送风口可与风机盘管配套，或者用于集中式空调系统可与风机盘管配套，或者用于集中式空调系统风口的叶片可在风口的叶片可在0-90度的范围内任意调节，从而得到不同的送风度的范围内任意调节，从而得到不同的送风距离和扩散角距离和扩散角配合对开多叶调节阀，可以调节风量配合对开多叶调节阀，可以调节风量Air
8、 ConditioningChapter 5Air ConditioningChapter 5固定百叶侧壁格栅风口固定百叶侧壁格栅风口常用于卫生间的回风、电梯、管道口和检修口的装饰常用于卫生间的回风、电梯、管道口和检修口的装饰Air ConditioningChapter 5可开百叶侧壁格栅风口可开百叶侧壁格栅风口整个风口呈活门形式，活门与边框间开关自如，有利于安整个风口呈活门形式，活门与边框间开关自如，有利于安装和与过滤器的配套使用，常用于客房的回风装和与过滤器的配套使用，常用于客房的回风Air ConditioningChapter 5固定叶片斜百叶式送风口固定叶片斜百叶式送风口叶片固定，
9、倾斜角叶片固定，倾斜角24度。度。可作为送风口或回风口可作为送风口或回风口有单向和双向斜送风两种有单向和双向斜送风两种Air ConditioningChapter 5自垂百叶风口自垂百叶风口用于有正压的空调房间的自动排气用于有正压的空调房间的自动排气百叶依靠自重自然下垂，隔绝室内外的空气交换，当室内气压高百叶依靠自重自然下垂，隔绝室内外的空气交换，当室内气压高于室外时，气流将百叶吹开，排气，反之，则不行。于室外时，气流将百叶吹开，排气，反之，则不行。Air ConditioningChapter 5遮光百叶风口遮光百叶风口用于暗室通风用于暗室通风Air ConditioningChapter
10、 5适用：吊顶送风适用：吊顶送风根据顶棚形状和定型产品样本建议的流程、间距，面积不超过根据顶棚形状和定型产品样本建议的流程、间距，面积不超过1：1.5盘式：平送盘式：平送送吸式：上送上回送吸式：上送上回直片式：上送或平送直片式：上送或平送流线型：下送流线型：下送3 3、散流器（、散流器（cellingcelling diffusers) diffusers)Air ConditioningChapter 5方矩形散流器方矩形散流器: :气流形式为贴附（平送）型气流形式为贴附（平送）型一般用于冷暖送风一般用于冷暖送风吹出气流贴附型吹出气流贴附型结构多为多层锥面型结构多为多层锥面型室内诱导气流量大
11、，室内诱导气流量大，出风气流速度和温度出风气流速度和温度衰减快衰减快圆形散流器圆形散流器Air ConditioningChapter 5圆盘散流器圆盘散流器:一般用于冷暖送风一般用于冷暖送风吹出气流散流（下送）型吹出气流散流（下送）型圆形斜片散流器圆形斜片散流器:圆形外框，直形叶片，叶片倾斜角圆形外框，直形叶片，叶片倾斜角24度度圆环形叶片散流器圆环形叶片散流器:叶片圆环形叶片圆环形Air ConditioningChapter 5送风速度送风速度3m/s3m/s以上全面孔板，送风温差大于等于以上全面孔板，送风温差大于等于33，出现平行，出现平行流，适于超净。流，适于超净。小风速、小温差出现
12、不稳定流，衰减好，适于温、速精度高。小风速、小温差出现不稳定流，衰减好，适于温、速精度高。用法有全面和局部用法有全面和局部送风均匀，速度衰减快，一般与静压箱一起使用送风均匀，速度衰减快，一般与静压箱一起使用4.14.1、孔板、孔板Air ConditioningChapter 5垂直送风，侧送，上送，一般空调工程垂直送风，侧送，上送，一般空调工程4.24.2、格栅风口（、格栅风口（Grille)Grille)Air ConditioningChapter 55.5.柱型风口柱型风口适用于下部工作区送风适用于下部工作区送风Air ConditioningChapter 5条缝散流器条缝散流器(L
13、inear slot diffusers) ADPI好的范围大，好的范围大，VAV合适合适灯具送风散流器灯具送风散流器(Light troffer diffusers) ADPI好的范围大，好的范围大，VAV合适合适条缝隔栅风口（条缝隔栅风口（Linear Bar Grille)：一般空调：一般空调适用：内区吊顶，周边吊顶，窗台，地板，上侧送适用：内区吊顶，周边吊顶，窗台，地板，上侧送6 6、条缝风口、条缝风口(Linear slot outlets)(Linear slot outlets)Air ConditioningChapter 5活叶条形风口活叶条形风口送风口或回风口送风口或回风口
14、每一组叶片槽内有两个可调节的叶片，控制气流的方向和大小每一组叶片槽内有两个可调节的叶片，控制气流的方向和大小一般安装在天花板上和侧壁上一般安装在天花板上和侧壁上单组型单组型多组型多组型Air ConditioningChapter 5条形直片风口条形直片风口用于室内和环形分布的送、回风口用于室内和环形分布的送、回风口安装在天花板或侧壁上安装在天花板或侧壁上Air ConditioningChapter 5条缝活芯回风口条缝活芯回风口叶片整体的内芯可以取出，便于安装过滤器叶片整体的内芯可以取出，便于安装过滤器Air ConditioningChapter 57 7、旋流风口、旋流风口适用于下送风
15、适用于下送风出风是旋转射流，诱导比大，速度衰减出风是旋转射流，诱导比大，速度衰减大，可用于大风量、大温差送风，安装大，可用于大风量、大温差送风，安装在天花板上或顶棚上，可用于在天花板上或顶棚上，可用于3米以内空米以内空间，也可用于间，也可用于10米以上空间。米以上空间。 顶送冷风散流型顶送冷风散流型 顶送热风贴附型顶送热风贴附型顶送冷风吹出型顶送冷风吹出型Air ConditioningChapter 58.8.座椅风口座椅风口Air ConditioningChapter 59.9.球型风口球型风口喷口型，高速气流，对指定方向送风，方向可调喷口型，高速气流，对指定方向送风，方向可调Air C
16、onditioningChapter 510.10. 台式送风口台式送风口Air ConditioningChapter 5Air ConditioningChapter 5二、空间气流分布的形式二、空间气流分布的形式空间气流分布的形式空间气流分布的形式上送下回上送下回侧侧送送侧侧回回上送上回上送上回下送上回下送上回中送中送散散流流器器送送风风孔孔板板送送风风同同侧侧送送回回异异侧侧送送回回中中部部上上送送上上回回散散流流器器平平送送上上回回地地板板下下送送末末端端装装置置下下送送置置换换式式下下送送Air ConditioningChapter 5（一）上送下回（一）上送下回1、送风形式、送
17、风形式 百叶风口侧送百叶风口侧送顶送顶送侧喷口侧喷口孔板送风孔板送风其他其他下回：工作区在回流区，衰减好，可利用走廊下回：工作区在回流区，衰减好，可利用走廊回风：用于办公室、居住建筑回风：用于办公室、居住建筑上回：适用于主要热源在上部，如照明；或回风道上回：适用于主要热源在上部，如照明；或回风道 不好布置的场合，可利用吊顶不好布置的场合，可利用吊顶单侧：百叶风口上下送，风机盘管，条缝风口单侧：百叶风口上下送，风机盘管，条缝风口异侧：条缝风口，条缝散流器，风机盘管异侧：条缝风口，条缝散流器，风机盘管送吸散流器送吸散流器2 2、回风形式搭配、回风形式搭配Air ConditioningChapte
18、r 5特点特点工作区为回流区工作区为回流区噪声限制了射流速度噪声限制了射流速度射流可贴附吊顶以便延长射流距离射流可贴附吊顶以便延长射流距离n风口与吊顶距离风口与吊顶距离n风口射流速度风口射流速度n风口射流出口角度风口射流出口角度适用跨度有限，高度不太低的空间，如客适用跨度有限，高度不太低的空间，如客房、办公室、小跨度中庭，以及工业建筑。房、办公室、小跨度中庭，以及工业建筑。常用百叶风口常用百叶风口（1 1）上侧送风）上侧送风Air ConditioningChapter 5特点特点工作区为回流区，回风可下可上工作区为回流区，回风可下可上散流器的类型决定了工作区的特性散流器的类型决定了工作区的特
19、性适用于大跨度、低层高空间，如购物适用于大跨度、低层高空间，如购物中心、大型办公室、展馆等。中心、大型办公室、展馆等。常用风口：方常用风口：方/圆形散流器（贴附型、圆形散流器（贴附型、非贴附型）、条缝散流器非贴附型）、条缝散流器要求吊顶空间。要求吊顶空间。（2 2）散流器吊顶送风）散流器吊顶送风Air ConditioningChapter 5特点特点通常同侧回风，工作区在回流区通常同侧回风，工作区在回流区喷口出流速度高喷口出流速度高适用于高大空间，如影剧院、体育场馆适用于高大空间，如影剧院、体育场馆（3 3）喷口送风）喷口送风Air ConditioningChapter 5特点特点通常采用
20、下回风通常采用下回风温度场和速度场均匀温度场和速度场均匀送风量大（送风量大（20-15020-150次次/ /小时），运行费高小时），运行费高要求吊顶空间作送风静压箱要求吊顶空间作送风静压箱适用于高精度空调或净化空调适用于高精度空调或净化空调（4 4）孔板送风）孔板送风Air ConditioningChapter 5（a a）（b b）（c c）（a a）侧送侧回）侧送侧回 （b b）散流器送风）散流器送风 （c c）孔板送风）孔板送风上送下回气流分布上送下回气流分布Air ConditioningChapter 5（二）上送上回（二）上送上回（a a）单侧上送上回）单侧上送上回 （b b）
21、异侧上送上回）异侧上送上回 （c c）散流器上送上回）散流器上送上回Air ConditioningChapter 5Air ConditioningChapter 5地板下送地板下送末端装置下送末端装置下送置换通风下送上回置换通风下送上回（三）下送上回（三）下送上回末端装置下送末端装置下送Air ConditioningChapter 5区分地板送风和置换通风？区分地板送风和置换通风？地板下送风地板下送风Air ConditioningChapter 5地板送风空调系统示意图 Air ConditioningChapter 5CAM空调机工作示意图 Air ConditioningChapt
22、er 5 区域置换通风空调原理示意图 Air ConditioningChapter 5置换通风空调效果模拟图 Air ConditioningChapter 5实际气流分布形式三种典型的送风形式：混合通风、置换通风、个性化送风Air ConditioningChapter 5可采用上下回风或下回（不管上部空间）可采用上下回风或下回（不管上部空间）适用于高大空间，如高大中庭、高大厂房适用于高大空间，如高大中庭、高大厂房（四）中送（四）中送（a a）（b b）Air ConditioningChapter 51. 回风口回风口汇流，位置、形状影响不大汇流，位置、形状影响不大不应布置在射流区，防止
23、短路不应布置在射流区，防止短路有集中负荷处要尽量把回风口布置在负荷处有集中负荷处要尽量把回风口布置在负荷处2. 回风形式回风形式走廊回风走廊回风吊顶回风吊顶回风管道回风管道回风（五）回风口和回风形式（五）回风口和回风形式Air ConditioningChapter 5走廊回风走廊回风Air ConditioningChapter 5（六）风口选择、布置的要点（六）风口选择、布置的要点（1 1）考虑工作区的温度衰减、速度衰减，贴附长度）考虑工作区的温度衰减、速度衰减，贴附长度, ,送风可到达送风可到达的区域的区域1、由室内负荷确定送风量、送风温差、由室内负荷确定送风量、送风温差2、根据建筑空间
24、的特点选择流型和风口类型、根据建筑空间的特点选择流型和风口类型3、确定每个风口的流程或服务范围确定每个风口的流程或服务范围4、由工作区最大允许风速、流程求送风速度、由工作区最大允许风速、流程求送风速度 5、求工作区最大温度波动。若超标准、求工作区最大温度波动。若超标准 , 需要需要 调整设计调整设计 , 再重新核再重新核算算 6、由每个送风口的服务范围求送风口个数和每个送风口的送风量、由每个送风口的服务范围求送风口个数和每个送风口的送风量 7、由每个送风口的送风量和送风速度求送风口规格、由每个送风口的送风量和送风速度求送风口规格 8 、对于贴附射流需要校核贴附长度、对于贴附射流需要校核贴附长度
25、 。若不满足要求。若不满足要求 , 加大加大 Vo 或或减小送风温差减小送风温差 ；还要根据房间高度调整风口至顶棚的距离；还要根据房间高度调整风口至顶棚的距离 ( 2 ) ( 2 ) 风口选择的方法风口选择的方法Air ConditioningChapter 5达到控制速度和温度达到控制速度和温度时气流位置时气流位置扩散距离 射 程范例：顶送范例：顶送Air ConditioningChapter 5第四节 房间气流分布的计算5-12 a 5-12 a 空气分布方式及计算条件空气分布方式及计算条件一、一、 一般气流分布的计算方法一般气流分布的计算方法Air ConditioningChapte
26、r 55-12 b 5-12 b 空气分布方式及计算条件空气分布方式及计算条件Air ConditioningChapter 55-12 c 5-12 c 空气分布方式及计算条件空气分布方式及计算条件Air ConditioningChapter 55-12 d 5-12 d 空气分布方式及计算条件空气分布方式及计算条件Air ConditioningChapter 5二、二、 孔板送风的计算方法孔板送风的计算方法Air ConditioningChapter 55-19 a 5-19 a 管道式局部孔板管道式局部孔板Air ConditioningChapter 55-19 b 5-19 b
27、 静压室局部孔板静压室局部孔板Air ConditioningChapter 55-19 c 5-19 c 静压室全面孔板静压室全面孔板Air ConditioningChapter 5第五节 气流分布性能的评价一、不均匀系数一、不均匀系数Air ConditioningChapter 5Air ConditioningChapter 5针对舒适性空调针对舒适性空调Air Diffusion Performance IndexADPI=（-1.7ET1100(a)(a)近似活塞流近似活塞流(b)(b)下送上回下送上回150100三、换气效率三、换气效率Air ConditioningChapt
28、er 5四、能量利用系数四、能量利用系数Air ConditioningChapter 5Computational Fluid Dynamics（计算流体动力学）（计算流体动力学） 简简单单地地说说，CFD相相当当于于虚虚拟拟地地在在计计算算机机做做实实验验，用用以以模模拟拟仿仿真真实实际际的的流流体体流流动动情情况况。而而其其基基本本原原理理则则是是数数值值求求解解控控制制流流体体流流动动的的微微分分方方程程，得得出出流流体体流流动动的的流流场场在在连连续续区区域域上上的的离离散散分分布布，从从而而近近似似模模拟拟流流体体流流动动情情况况。可可以以认认为为CFD是是现代模拟仿真技术的一种。
29、现代模拟仿真技术的一种。 第六节 、CFD技术简介1、what is CFD? Air ConditioningChapter 5Air ConditioningChapter 5CFD是是一一种种模模拟拟仿仿真真技技术术，在在暖暖通通空空调调工工程程中中的的应应用用主主要要在在于于模模拟拟预预测测室室内内外外或或设设备备内内的的空空气气或或其其他他工工质质流流体体的的流流动动情情况况。以以预预测测室室内内空空气气分分布布为为例例，目目前前在在暖暖通通空空调调工工程程中中采采用用的的方方法法主主要要有有四四种种：射射流流公公式式，Zonal model，CFD以以及及模模型实验。型实验。 2
30、2、为什么用、为什么用CFD?CFD?Air ConditioningChapter 5 预测方法预测方法 比较项目比较项目射流公式射流公式ZONAL MODELZONAL MODELCFDCFD模型实验模型实验房间形状复杂房间形状复杂程度程度简单简单较复杂较复杂基本不限基本不限基本不限基本不限对经验参数的对经验参数的依赖性依赖性几乎完全几乎完全很依赖很依赖一些一些不依赖不依赖预测成本预测成本最低最低较低较低较昂贵较昂贵最高最高预测周期预测周期最短最短较短较短较长较长最长最长结果的完备性结果的完备性简略简略简略简略最详细最详细较详细较详细结果的可靠性结果的可靠性差差差差较好较好最好最好适用性适
31、用性机械通风，且机械通风，且与实际射流条与实际射流条件有关件有关机械和自然机械和自然通风，通风，一定条件一定条件机械和机械和自然通风自然通风机械和自机械和自然通风然通风Air ConditioningChapter 5通风空调空间气流组织设计通风空调空间气流组织设计 建筑外环境分析设计建筑外环境分析设计 建筑设备性能的研究改进建筑设备性能的研究改进 3 3、CFDCFD在暖通空调中的应用在暖通空调中的应用 Air ConditioningChapter 5IntroductionCFD is rapidly becoming a practical tool to optimise the d
32、esign of HVAC by predicting the thermal environment within buildings.Software has developed to a stage where standard models can be set up that designers and even sales engineers can use. Air ConditioningChapter 53DtraverseapparatusAir-ConditioningunitSchematic DiagramModel Room Artificial Climate R
33、oomAir ConditioningChapter 5Living Room TypeTemp. = 46C Sink Air-Conditioning unitOutside of Temp. = 0 C Neighboring Temp. = 10 CAir ConditioningChapter 5MeasuredComputedCenter Plane of Air ConditionerAir ConditioningChapter 5Center Plane of Model RoomMeasuredComputedAir ConditioningChapter 5 Temper
34、ature ProfilesAir ConditioningChapter 5某体育馆空调送风速度分布图 Air ConditioningChapter 5某会议室侧送风形成的速度分布 Air ConditioningChapter 5某空调客车内部空气气流组织图某空调客车内部空气气流组织图Air ConditioningChapter 5基础研究基础研究室内空气流动的简化模拟：美国室内空气流动的简化模拟：美国MIT，中国清华大学，中国清华大学室内外空气流动的大涡模拟：美国室内外空气流动的大涡模拟：美国MIT、日本东京大学、日本东京大学室内空气流动模拟和建筑能耗的耦合模拟：美国室内空气流动模拟
35、和建筑能耗的耦合模拟：美国MIT4 4、国内外研究动态、国内外研究动态 Air ConditioningChapter 5应用研究应用研究VOC散发的数值模拟：美国散发的数值模拟：美国MIT等，借助等，借助CFD研究室内有机散研究室内有机散发污染物在室内的分布，研究室内发污染物在室内的分布，研究室内IAQ问题；问题；洁净室的数值模拟：中国清华大学等；对型式比较固定的洁净室洁净室的数值模拟：中国清华大学等；对型式比较固定的洁净室空调气流组织形式进行数值模拟，指导工程设计；空调气流组织形式进行数值模拟，指导工程设计；自然通风的数值模拟：美国自然通风的数值模拟：美国MIT、香港大学等，主要借助大涡模
36、、香港大学等，主要借助大涡模拟工具研究自然通风问题；拟工具研究自然通风问题；置置换换通通风风的的数数值值模模拟拟：美美国国MIT、丹丹麦麦Aalborg大大学学、中中国国清清华华大学等，如地板置换通风、座椅送风等；大学等，如地板置换通风、座椅送风等；高高大大空空间间的的数数值值模模拟拟：中中国国清清华华大大学学等等，以以体体育育场场馆馆为为主主的的高高大大空间的气流组织设计及其与空调负荷计算的关系研究空间的气流组织设计及其与空调负荷计算的关系研究Air ConditioningChapter 5风风机机盘盘管管上上侧侧送送风风，气气流流分分布布按按最最高高风风速速时时设设计计。部部分分负负荷荷运运行行时时不不改改变变水水温温，只只减减少少风风量量，气气流流分分布布可可能能出出现何种变化？现何种变化？上送百叶冬天送热风送不下来，有什么办法可以改善？上送百叶冬天送热风送不下来，有什么办法可以改善？上上送送热热风风，用用公公式式计计算算发发现现衰衰减减很很好好，是是不不是是说说明明气气流流分布好？为什么？分布好？为什么？变风量系统对风口有什么要求？变风量系统对风口有什么要求？思考题思考题
