单元7室内空气组织

供热工程

GONGREGONGCHENG7室内气流组织送风口和回风口的类型及应用场合目录对室内气流分布的要求与性能评价的概算7.17.2

空调房间的气流组织形式7.3空调区气流组织的设计计算7.47.1对室内气流分布的要求与性能评价的概算7.1.1概述有效的通风和合理的气流组织对于改善室内空气品质，控制室内污染物浓度，保证实现健康舒适性空调有着重要意义。由于室内气流分布受到诸多因素的影响，故揭示其分布规律比较困难。近年来随着计算机的发展和应用，数值求解的能力越来越高，为直接以理论流体力学计算气流组织创造了条件。7.1.2对温度梯度的要求

在空调或通风房间内通入与房间温度不同的空气，及在房间内有热源存在的情况下，在垂直方向上将有温度差异，即温度梯度。按照ISO7730的标准，考虑人坐着工作的情况，舒适范围是在工作区域内的地面以上1.1米和0.1米之间的温差不应大于3℃；但按照美国标准，考虑人站立工作的情况，建议在工作地面以上1.8米到0.1米之间的温差不应大于3℃。从可靠性角度来看，应该采用后者的控制指标。工作区风速也是影响热舒适的一个重要因素，随着人们对室内环境品质要求的不断提高，利用通风来改善室内空气品质已成为一个重要手段，因此对通风空调技术也提出了更高的要求。对空调工程这个领域而言，舒适和节能已成为当今建筑及建筑设备设计的基本课题，保护环境，尽可能地利用自然资源，削减能量负荷，已成为今后建筑环境设备设计的方向。如何应用新的技术手段，提高设计、施工水平，是建筑环境与设备专业人士所面临的一个重要课题。在温度较高的场所，通常采用加大风速的方式来改善环境的热舒适程度。但是，太大或过高的风速也常常令人烦躁不安，带来负面的影响。研究表明，风速小于0.5m/s时人没有什么感觉，因此，我国的规范规定，在冬季舒适性空调的室内风速大于0.2m/s，夏季大于0.3m/s；工艺性空调夏季的舒适风速为0.2~0.5m/s，冬季的舒适风速大于0.3m/s。7.1.3工作区风速

1、吹风感空调房间内引起人不适的吹风感，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。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：

..…..…………..（7-1）

——室内某地点的温度和室内平均温度，℃；

——室内某地点风速，m/s。对于办公室当EDT在-1.7～1℃，<0.35m/s，大多数人感觉舒适，小于下限值时有吹冷风感。2、气流分布性能指标有效吹风温度EDT用来判断任何一点是否有吹风感，但对于整个工作区用气流分布性能指标ADPT作为衡量指标，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。7.1.4吹风感和空气分布特性指标

通风效率是表示送风排除热和污染物的能力指标，就排热性能而言也称温度效率，对排除污染物来说也称排污效率。有些污染物温度与室温相同，有些污染物（如人体散发的CO2）臭味则高于室温。对相同的污染物，在相同的送风量时能维持较低的室内稳态浓度或能较快地将室内初始浓度降下来（非稳态）的气流组织，其排污效率就高。在衡量室内污染浓度变化时，常用稳态的工作区相对效率来反映最终能达到的浓度水平，用非稳态（瞬态）效率来反应浓度变化的快慢。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。一般情况下Ev<1，但当清洁空气由下方直接送到工作区时，工作区的污染物浓度可能小于排风的浓度，Ev会大于1。Ev不仅与气流分布密切相关，还与污染物的分布有关，如当污染物位于排风处，则Ev增大。同时Ev也是个经济指标，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。能耗愈小，设备费用和运行费也就愈低。7.1.5通风效率7.1.6空气龄空气的新鲜状况，可以用房间的换气次数来描述，但换气次数并不能表达真正意义上的空气新鲜程度，而空气龄却恰好能够反映出这一点。所谓空气龄，从表面意义上讲是空气质点自进入房间至到达室内某点所经历的时间，实际意义是指室内旧空气被新空气所代替的速度。对于室内气流分布情况以及空气出、入口不十分确定的房间空气龄，常采用示踪气体浓度自然衰减法来测定。在容积为V的房间内定义示踪气体，在A点起始时浓度为c(0)，然后对房间进行送风，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，则A点的平均空气龄为：

……………（7-2）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，即

……………（7-3）7.1.6空气龄换气效率是空气最短的滞留时间，即与实际全室平均滞留时间之比，用表示：

………..（7-4）换气效率是衡量室内某点或全室空气更换效果优劣的指标。换气效率愈高意味着入室空气停留时间愈短，表明它的清洁度愈高，是气流本身的特性参数，它不代表排除污染物的能力。是理论上的最短滞留时间，其空气龄为，则可定义为最理想的平均空气龄（）与全室平均空气龄（）之比，它反映了空气流动状态合理性。最理想气流分布，一般情况下。7.1.换气效率7.2送风口和回风口的类型及应用场合

7.2.1送风口送风口的型式及其紊流系数的大小，对射流的发展和室内气流的流型有较大的影响，因此，其类型较多，在进行室内气流组织的设计时，应当根据房间所需要的空调精度、气流流型、送回风口的安装位置，及建筑装修等条件合理选用。常用的送风口有以下几种。1、侧送风口侧送风口是指安装在空调房间侧墙或风道侧面上、可横向送风的风口，有格栅风口、百叶风口、条缝风口等。其中用得最多的是活动百叶风口，分为单层、双层和三层百叶。单层百叶和双层百叶风口的构造如图7-1所示。双层百叶中的叶片一层水平布置，另一层垂直布置。活动百叶片不仅可以调风量，而且可以调节出风的方向，通过调节叶片水平和垂直方向的倾角，改变射流的扩散性能和贴附长度。单层百叶风口在叶片后面增加过滤网可作回风口用。2、散流器散流器是一种安装在顶棚上的送风口。其送风气流从风口向四周呈辐射状送出，根据送出方向的不同分为平送散流器和下送散流器，如图7-2所示。平送散流器送出的气流是贴附着顶棚向四周扩散，适用于房间层高较低、恒温精度较高的场合。下送散流器送出的气流是向下扩散，适用于房间的层高较高、净化要求较高的场合。3、孔板送风口孔板送风口型式如图7-3所示。送入静压箱的空气通过开有一些圆形小孔的孔板送入室内。孔板送风口的主要特点是送风均匀，气流速度衰减快。因此，适用于要求工作区气流均匀、流速小、区域温差小和洁净度较高的场合，如高精度恒温室和平行流洁净室。4、喷射式送风口喷射式送风口是一个减缩的圆锥台形短管，如图7-4（a）所示。其特点是风口的减缩角很小，风口无叶片阻挡，噪声小，紊流系数小，射程长。适用于大空间公共建筑的送风，如体育馆、影剧院等场合。为了提高送风口的灵活性，可做成既能调节风量，又能调节出风方向的球形转动风口，如图7-4（b）所示。5、旋流送风口旋流送风口的构造如图7-5所示。送风经旋流叶片切向进入集尘器，形成旋转气流由格栅送出。旋流风口的特点是送风气流与室内空气混合好，速度衰减快。因此，适用于电子计算机房的地面送风等场合。回风口由于汇流速度衰减很快，作用范围小，回风口吸风速度的大小对室内气流组织的影响很小，因此，回风口的类型较少，但要求能调节风量和定型生产。常用的有格栅、单层百叶、金属格网等。图7-6是设在影院剧院座位下面的散点式回风口和设在地面上的格栅回风口的示意图。回风口的安装位置和形状应根据室内气流组织的要求确定。当设置在房间下部时，为了防止吸入灰尘和杂物，风口下边到地面距离应大于150mm以上。7.2.2回风口空调房间对工作区内的温度、相对湿度有一定的精度要求。除要求有均匀、稳定的温度场和速度场外，有的还要控制噪声水平和含尘浓度。这些都直接受气流流动和分布状况影响。由前述已知，这些又取决于送风口的构造型式、尺寸、送风温度、速度和气流方向、送回风口位置等。应该根据空调要求，结合建筑结构特点及工艺设备布置等条件，合理地确定气流组织形式。7.3空调房间的气流组织形式7.3.1顶部送风系统

顶部送风的气流分布1、上送风下回风上送风下回风是最基本的气流组织形式。空调送风由位于房间上部的送风口送入室内，而回风口设在房间的下部。上送风下回风方式的送风在进入工作区前就已经与室内空气充分混合，易于形成均匀的温度场和速度场。能够使用较大的送风温差，从而降低送风量。2、上送风上回风送回风管叠置在一起，明装在室内，气流从上部送下，经过工作区后回流向上进入回风管。如果房间进深较大，可采用双侧外送式或双侧内送式，这三种方式施工都较方便，但影响房间净空的使用。如果房间净高度许可，还可设置吊顶，将管道暗装，或采用送吸式散流器，这种布置适用于有一定美观要求的民用建筑。3、中送风对于高大空间的空调房间，采用前述方式要求送风量大，空调耗冷量、耗热量也大。因而可在房间高度的中部位置上，用侧送风口或喷口送风的方式。中送风形式是将房间下部作为空调区，上部作为非空调区。在满足工作区空调要求的前提下，有显著的节能效果。4、下送风此种方式送风直接进入工作区，为满足生产或人的要求，送风温差必然远小于上送方式，因而加大了送风量。同时考虑到人的舒适要求，送风速度也不能过大，一般不超过0.5~0.7m/s，这就必须增大送风口的面积或数量，给风口布置带来困难。此外，地面容易积聚脏物，将会影响送风的清洁度，但下送风方式能使新鲜空气首先通过工作区。同时由于是顶部排风，因而房间上部余热（照明散热、上部围护结构传热等）可不进入工作区而被直接排走，排风温度与工作区温度允许有较大的温差。因此在夏季，从人的感觉来看，虽然要求送风温度较小(例如2℃)，却能达到温差较大的上送下回方式的效果，这就为提高送风温度，使用温度不太低的天然冷源如深井水、地道风等创造了条件。顶部送风空调的送风方式四种典型顶送风气流分布模式：散流器平送，顶棚回风；散流器下送，下侧回风；典型垂直单向流；顶棚孔板送风，下侧部回风，如图7-7所示。1、散器气平送，顶棚回风。散流器底面与顶棚在同一平面上。送出气流为贴附射流，射流下侧卷吸室内空气射流在近墙下降。回风口应远离散热器。工作区处于混合空气中。通风效率低于侧送。为0.3~0.6。2、散流器下送，下侧回风。所用散流器有向下送风特点。散流器出口空气以夹角=30～30°喷出，在开始时不断卷入周围空气，不断扩大，当相邻射流相交时，气流呈向下流动模式。工作区位于向下风流动的气流中。这种流型的和都比1高。3、典型垂直单向流。上下空间送风、回风都有起稳压作用的静压箱。顶棚为孔板，下部是格棚地板，保证气流在横断面均匀。。4、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。不能保证完全单项流。但比散流器高。侧送风的气流分布图7-8给出了7种侧送风的气流分布模式。图（a）为上侧送，同侧下部回风，送风气流贴附于顶棚，工作区处于回流区中。送风与室内空气混合充分，工作区的风速较低，温湿度比较均匀，适用于恒温恒湿的空调房间。排出空气的污染物浓度和温度基本上等于工作区的浓度和温度，因此通风效率和温度效率接近于1。但换气效率较低，大约小于0.5。图（b）为上侧送风，对侧下部回风。工作区在回流和涡流区中，回风的污染物浓度低于工作区的浓度，<1。图（c）为上侧送风，同侧上部回风。这种气流分布形式与图（a）相类似，但要稍低一些，一般在0.2～0.55。图（d）、图（e）的模式分别相当于两个图（a）、图（c）气流分布的并列模式。它们适用于房间宽度大，单侧送风射流达不到对侧墙时的场合。对于高大厂房，可采用中部侧送风、下部回风、上部排风的气流分布，如图（f）所示。当送冷风时，射流向下弯曲。这种送风方式在工作区的气流分布模式基本上与图（d）相类似。房间上部区域温湿度不需要控制，但可进行部分排风，尤其是热车间中，上部排风可以有效排除室内的余热。图（g）是典型的水平单向流的气流分布模式。两侧都应设置起稳压作用的静压箱，使气流在房间的断面上均匀分布。7.3.2侧送风系统

在回风口附近，空气的污染物浓度等于排除空气的污染物浓度，=1；而在气流的上游侧，都大于1；在靠近送风口处，→∞。水平单向流的换气效率=1。这种气流分布模式多用于洁净空调。置换通风的发展及研究现状1.置换通风的发展历史置换通风起源于北欧，1978年德国柏林的一家铸造车间首先使用了置换通风装置。现在置换通风广泛应用于工业建筑、民用建筑和公共建筑，北欧的一些国家50%的工业通风系统、25%的办公通风系统采用了置换通风系统。我国的一些工程也开始采用置换通风系统，并取得了令人满意的效果。2.置换通风的基本特征置换通风的基本特征是水平方向会产生热力分层现象。置换通风下送上回的特点决定了空气在水平方向会分层，并产生温度梯度。如果在底部送新鲜的冷空气，那么最热的空气层在顶部，最冷的空气层在底部。置换空气在水平方向汇入上升气流，由于送风量有限，在某一高度送风会产生循环。我们把产生循环的分界面高度称为“分界高度”。这样，就形成了两个区域的气流形式，底部区域是相对清洁的空气，上部区域存在更多的污染。所以为了获得良好的空气品质，通风量必须满足一定要求。以使“分界高度”高于人员活动区，这样人们便处于清洁区。7.3.3置换通风系统

由此可见，置换通风不允许我们大量减少空气流量，而且这种通风方式也不是在任何地方都适用。我们发现，通常混合和置换通风系统要求相同的空气流量。不同的是，在同样的空气流量下置换通风通常提供更好的空气品质。下列情形更适合采用置换通风：污染物质比环境空气温度高或密度小；供给空气比环境空气温度低；层高大的房间，例如房间层高大于3米。浮升力作为驱动力的置换通风在下列情形效率较低：天花板的高度低于2.3米；房间空气扰动（湍流）强烈；污染物比环境空气冷密度大。3.置换通风在国外的发展置换式通风于20世纪70年代末首先在北欧使用。1978年德国柏林一个焊接车间首次使用了置换式通风方式。20世纪80年代中期，该方式又被用于办公室等商业建筑中。在过去的十几年里，国外对置换式通风系统做了大量研究：如英国的BSRIA对部分置换式通风系统进行了实地测试和计算机预测，并将两个结果的温度场和速度场进行了比较，用于预测热舒适度；挪威的SINTEF对已有的置换式通风系统进行了大量的实地测试，并对几种典型场所提出了置换通风系统的设计原则；法国最大的企业之一—法国电力（EDF）出资支持法国第三大国立LET实验室对置换式通风进行全面的、系统性的研究，并为此建立了置换式通风实验台，侧重于对置换式通风系统干扰因素如送风量、热气流的流量和热气流的温度对置换通风系统的影响进行了细致研究和系统的计算机仿真，开发仿真软件，为置换式通风系统的合理设计提供依据。EDF技术研究后指出：热源所处高度的不同，必将对室内温度产生较大的影响。随着热源所处高度的增加，热力分层高度也随之提高，同时在热源上方将产生较大的温度梯度。在置换通风与冷却顶板相结合方面，通过与传统通风方式相比较发现前者可节约30%左右。4.置换通风在国内的发展国内对置换式通风的研究起步较晚。不同学者就置换通风系统中有关问题做了不同的研究和讨论。其中以同济大学和东华大学的研究最具代表性。同济大学建立气流实验室对置换通风气流特性进行了试验研究。同时开展了置换空调系统的应用研究，并与企业合作开发了具有国际先进水平的“置换通风装置系列产品”，填补了国内空白。东华大学也多次参与法国LET实验室关于置换通风系统干扰因素的试验研究。东华大学的倪波博士对单一热源置换通风情况下的垂直方向温度梯度和三维温度场进行了实验研究，并对不同围护结构和不同的外环境温度作了4个对比实验。华中科技大学的张俊梅等学者应用CDF技术对置换通风系统的参数设计进行了研究，提出置换通风系统各项参数的确定方法，使得设计的系统既能保证室内较高的空气品质，又能防止出现垂直温差过大及吹风感等现象。同济大学的李强民，天津大学的朱能、刘珊等学者把置换通风系统与冷却顶板结合起来，使置换通风的理论研究和实际应用更向前推进了一步。随着计算流体力学在暖通中的运用，相应开展了大量置换通风流场、度场、度场和含湿量分布的数值模拟，取得了不少重要成果。置换通风与其他送风方式的比较1.置换通风与混合通风的比较通过对两种通风方式的特征、通风效果、室内空气品质以及能耗的比较，可以看出置换通风具有以下优点：置换通风比传统的混合通风具有更高的换气效率和通风效率；置换通风比混合通风具有更高的室内空气品质和舒适性；在能耗上置换通风可以比混合通风节能效果更好。2.地板送风与置换通风的比较通过对置换通风和地板送风的基本原理、气流组织形式、通风效率、空气品质和热舒适度的比较，得到以下结论：与置换通风相比，在处理较大负荷环境时地板送风具有优势；与置换通风相比，地板送风可以提高地板附近空气温度，并减小沿垂直方向的温度梯度；与传统送风方式相比，地板送风可以提高房间空气交换效率和室内空气品质，但逊于置换通风地板送风；散流器的个性化控制可以显著提高办公人员对环境的满意程度；地板送风散流器周围气流速度较大，一定程度上影响了人员的舒适性。送风速度在活动区的影响范围，以及对人员舒适性影响程度等方面的问题尚需进一步研究。综上所述，通过对以上二种通风与置换通风方式的比较，得出置换通风可使室内工作区得到较高的空气品质、较高的热舒适性，并具有较高的通风效率。空调节能和IAQ是当前暖通空调界面临的两大课题，而置换通风能在一定程度上较好地处理这两个问题。当然随着技术的发展，置换通风也必将被一些更理想的通风方式取代，如上述碰撞射流通风系统，不断完善前任的理论研究，使技术更加完善。置换通风的应用前景分析置换通风的应用是随着置换通风的概念被广泛接受和置换通风末端产品的大量开发、生产、应用而推广开来的。笔者认为置换通风在我国的广泛应用与以下两个方面有很大关系，一是与置换通风末端产品的发展和新产品的开发有关，二是与人们对它的深入了解，特别是设计人员和业主的深入了解有关。最初的置换通风末端装置仅考虑让新鲜空气平稳、均匀的送入室内，送风速度低、温差小，故送风末端体积较大，相应的末端装置有圆柱型、半圆柱型、1/4圆柱型、扁平型及平壁型等几种，末端装置一般落地安装。随着空调技术的发展，根据新的建筑特点和功能开发了地板送风、座椅下送风的末端装置。其后开发了结合置换通风和冷却吊顶的末端送风装置，并得到应用“置换通风末端装置+冷却吊顶”形式解决了脚冷头暖的不舒适感觉，置换通风末端用来保证卫生要求的通风量和消除湿负荷，冷却吊顶可以消除垂直温度梯度对人的不适感觉，冷却吊顶的应用相对传统的空调系统有特殊意义，就是其采用了辐射换热技术，传统的混合通风，是以采用对流为主的传热方式，而冷却顶板辐射换热的比例大大提高。置换通风的应用与发展是与置换通风末端装置的发展紧密相联系的。置换通风目前在我国运用还不十分广泛，究其原因，笔者认为国内生产置换通风末端的厂家少、产品单一、研发能力不强是一重要原因。设计置换通风的工程可选择的设备少，妨碍了置换通风的广泛使用。目前全球经济一体化进程加快，中国加入世界贸易组织后，关税下降，国内市场进一步开放，国外的末端产品逐渐进入中国市场，国内的研究开发也在进一步加强，这就使得置换通风有更广阔的发展空间。新一代末端装置要考虑的技术思路和问题是解决如下几个问题：a.在人员活动区域减少和消除热力分层对人的影响；b.减少空气输送量以降低空调机组、风管、风口的初投资，节省通风管道占用的建筑面积，减少空气输送量以减少输运动力，从而减少风机耗能。因此，末端装置的设计思路围绕解决以上问题而展开。为解决置换通风送风量大、送风温差小的问题，可借鉴诱导通风的原理，考虑提高一次送风温差，在送至室内之前，或在人员活动区将一次风与室内空气混合，以提高送风温度。采用强化传热技术，使得室内空气在人员活动区迅速分布均匀，减少温度梯度。TAC系统又称工作与环境相结合的调节系统，特点是降低非关键区域内周围环境的空调要求，只有在需要维持室内人员的舒适度的时间和场合里可单独控制的TAC送风口才能提供工位空调。TAC系统的送风方式：典型办公空间的TAC系统TAC散流器布置形式7.3.4工作与环境相结合的调节系统

地板送风的送风口一般与地面平齐设置，地面需架空，下部空间用作布置送风管或直接用作送风静压箱，送风通过地板送风口进入室内，与室内空气发生热质交换后从房间上部（顶棚或者工作区之上）的出风口排出。20世纪70年代以来，欧洲开始应用到办公楼建筑，特别是80年代中期，英国伦敦的Lloyds大楼和香港汇丰银行采用下送风空调系统引起各国空调界的关注。目前，地板送风系统在我国的研究和应用处于起步阶段。7.3.5地板下送风系统

图（7-9）为地板送风的气流分布。地面需架空，下部空间用作布置送风管，或直接用作送风静压箱，把空气分配到若干个地板送风口。地板送风口可以是旋流风口（有较好的扩散性能），或是格栅式、孔板式的其他风口。送出的气流可以是水平帖附射流或垂直射流。射流卷吸下部的部分空气，在工作区形成许多小的混合气流。当小型的地板送风口送风速度小于2m/s，且布置均匀时，也像低速侧送风一样，形成置换通风模式。应该指出，无论侧送，还是地板送风，当送风速度过大或工作区的气流分布很不均匀时，都有可能破坏上、下热力分层，上部的污染热空气卷吸到下部工作区，减弱了送风气流在工作区的置换作用，甚至不成为置换通风了。在高冷负荷密度的计算机房、程控机房等场所，即使形成不了置换通风的气流分布模式，采用地板送风仍然是一种最佳选择。它可以把冷风直接送入机柜，有效地将热量带走，并辅以其他地方的地板送风口，仍可以使工作区获得清洁的、良好的热环境。地板送风系统与传统送风系统的主要区别就冷热源设备和空气处理设备而言，地板送风系统与传统的上送风空调系统是相似的。地板送风系统主要区别在于：它是从地板下部空间送风，供冷时的送风温度较高(一般为17～18℃)，在同一大空间内可形成不同的局部气候环境，室内气流分布为从地板至顶棚的下送上回气流模式。地板送风系统的优点主要表现在以下几方面：（1）便于建筑物重新装修和现有建筑的翻新改造当办公室用途改变，需要重新布置、装修时，设置在活动地板上的送风口易于变动，且地板下部空间可方便电力线路、通讯线路、水管等的重新安装，这可大大地降低重新装修的费用。据日本长期的工程经验，仅劳动力就可节约32％。地板送风系统可用于建筑物翻新改造，虽然加高地板会遇到楼层高度、楼梯和电梯停靠位置的调整、卫生间地面的抬高等问题，但这些问题可得到解决。另外，静压箱的安装过程是一个相对干燥的过程，对其他建筑结构的破坏可以减小到最小。（2）局部气候环境的个人控制采用静压箱送风后，送风口一般与地面平齐设置散流器直接送风至工作岗位。使用者既能控制风量也能控制出风的方向，很明显提高了个人舒适度。用静压箱送风使混凝土楼板变成了一个蓄热层，因此减少了温度的波动和峰值冷负荷。（3）提高工作区空气品质由于回风口设于吊顶上，下送上回的气流组织形式，有利于从使用空间中排除余热、余湿和污染物，从而保证工作区较高的换气效率和空气质量。（4）节能地板送风系统的能耗是传统空调系统能耗的34％，其节能效果可体现在如下几个方面：1）静压箱送风系统使用较高的送风温度。有关研究表明，在达到相同的工作区温湿度环境时，地板送风系统比传统空调系统的送风温度高约4℃，这就允许在空气较为干燥的季节，采用较高的盘管冷却温度和蒸发器蒸发温度，提高了冷水机组的COP值。2）由于地板送风系统的热力分层特性，空气的混合区只要在人员停留的区域即可。对于该系统，大部分从安装在天花板的灯具所产生的热量还未到达地面就被排出，提高了排风温度，减少了总冷负荷，减小了制冷机组的容量。地板送风系统仅需处理整个空调房间显热的64％。3）由于地板下送风横截面较大，所以压力损失较小，从而减小了空气输送动力，减少了风机能耗。4）在过渡季节，使用较高的送风温度延长了使用室外新风的时间，减少了冷冻机的开启时间。5）建筑物使用地板送风系统，虽然需要送风静压箱，但不需要较大的顶棚空间来容纳送风管路及末端装置，与传统上送风空调系统相比，地板送风系统可降低5％～10％的楼层高度。尽管地板送风系统较传统送风系统具有上述诸多优点，但也有一些缺点，例如不舒适的吹风感，得不到满意的热力分层等。一般距地板散流器0.8m的区域会产生不适的吹风感。7.4空调区气流组织的设计计算

7.4.1侧送风的计算气流分布设计的主要目的是布置风口、选择风口规格、校核室内气流速度、温度等。受限气流的基本概念除高大空间中的侧送风气流可看作自由射流外，大部分房间的侧送风气流的边界受到房间顶棚、墙等限制影响，都是受限射流。受限射流断面图如图7-10所示。1、气流分布前苏联学者研究表明：气流从风口喷出后的开始阶段仍按自由射流的特性扩散，射流断面与流量逐渐增大，边界为一直线；当射流断面扩展到房屋断面的20％～25％时，射流断面扩展的速度比自由射流要缓慢；当射流断面扩展到房屋断面的40％～42％时，射流断面和流量都达到最大之后，断面和流量逐渐减小，直到消失，如图7-10Ⅰ-Ⅰ断面所示。2、射流自由度射流受限程度用射流自由度来表示，其中A为房间的断面积，当有多股射流时，A为射流服务区域的断面积（m2）；d0为风口的直径，当为矩形风口时按面积折算成圆的直径（m）。3、回流最大平均速度回流区中风速最大断面应在射流扩展到最大断面积的断面处，因这里是回流断面最小的地方。试验结果表明，回流最大平均速度(即工作区的最大平均速度)vr,max(m/s)与风口出口风速v0(m/s)有如下关系：

…………….（7-5）如果工作区允许最大风速为0.2～0.3m/s，则允许最大的出口风速为

………（7-6）另外，出口风速还应考虑噪声的要求，一般宜在2～5m/s内选取；对噪声控制要求高的场合，风速应取小值。4、温度衰减的变化规律在空调房间内，射流在流动过程中，不断掺混室内空气，其温度逐渐接近室内温度。射流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1℃的空调房间，可认为只与射程有关。5、射流的贴附长度当送冷风时，射流将较早地脱离顶棚而下落。射流的贴附长度与射流的阿基米德数Ar有关，即

………….（7-7）式中Δts——送风温差，即室内工作区温度tr与送风温度ts之差，℃；

Tr——Tr=273+tr，K；

g——重力加速度，m/s2。Ar数愈小，射流贴附长度愈长；Ar愈大，贴附射程愈短。6.房间高度在布置风口时，风口应尽量靠近顶棚，使射流贴附顶棚。另外，为了不使射流直接到达工作区，侧送风的房间高度H≥H′……..（7-8）式中h——工作区高度，1.8-2.0m；x——气流贴附长度，m；等于沿送风方向的房间长度减去1m；此处风口离墙0.5m，可以1m计算；s——送风口下缘到顶棚的距离，m；0.3m——为安全裕度，m。气流组织设计要求1、气流组织设计时，要求射流贴附长度达到对面墙0.5m处；2、要求该处的射流温度与工作区温度之差为1℃左右；如果是恒温恒湿空调房间，应根据允许温度波动值来确定。气流组织设计计算方法及计算步骤1、按允许的射流温度衰减值，求出射流最小相对射程x/do。对于舒适性空调，射流末端温差Δtx可取1℃左右。2、根据射流的实际长度和最小相对射程，计算风口允许的最大直径d0，max。从风口样本中预选风口的规格尺寸。对于非圆形的风口，按面积折算风口直径，即

……………..（7-9）3、设定风口数量n，计算风口的出风速度，即

…………….（7-10）式中ψ——风口有效断面系数，可根据实际情况计算确定，或从风口样本上查找，对于双层百叶风口约为0.72～0.82，出口风速一般不宜大于5m/s。4、根据房间的宽度B和风口数计算出射流服务区断面为

A=BH/n…………（7-11）由此可以计算射流自由度，。如，认为合适；如，则表明回流区平均风速超过了规定值。超过太多时，应重新设置风口数和风口尺寸。5、计算Ar，由表7-2确定射流贴附的射程x′，如x′≥x,认为设计合理，否则重新假设风口数和风口尺寸。重复上述计算。以上的计算步骤与实例适用于对温度波动范围的控制要求并不严格的空调房间。【例7-1】已知房间的尺寸为L=6m，B=21m，净高H=3.5；房间的高符合侧送风条件；总送风量=0.88m3/s，送风温度ts=20℃，工作区温度tr=26℃。试进行气流分布设计。【解】（1）设=1℃，因此=1/6=0.167。由表7-1查得射流最小相对射程x/d0=16.6。（2）设在墙一侧靠顶棚安装风管，风口离墙为0.5m，射流末端离墙0.5m，则射流的实际射程为x=6-0.5-0.5=5m。由最小相对射程求得送风口最大直径=5/16.6=0.3m。选用双层百叶风口，规格为300mm×200mm。根据式（7-2）计算与风口面积相当的直径：m（3）设有5个平行的风口，根据式（7-10）计算风口的出口速度：

（4）根据式（7-11），可以求出射流自由度：并由式（7-6）求出允许最大出口风速：所假定风口数量及规格达到回流区平均风速

≤0.2m/s的要求。（5）根据式（7-7）有：从表7-2可查得，相对贴附射程为33，因此，贴附射程为33×0.276=9.1m＞5m。满足要求。以上计算步骤与实例适用于对温度波动范围的控制要求大于±1.0℃的空调房间。多层平行叶片和盘式散流器送风多层平行叶片散流器的气流分布模式如图7-11所示（图7-11(a)对称布置，图7-11(b)梅花形布置），送出的气流贴附于顶棚。盘式散流器送出的气流扩散角大，接近平送流型。7.4.2散流器送风计算1、散流器的布置原则（1）要考虑建筑结构的特点，散流器平送方向不得有障碍物(如柱)。（2）一般按对称布置或梅花形布置(如图7-11所示)。（3）每个圆形或方形散流器所服务的区域最好为正方形或接近正方形；如果散流器服务区的长宽比大于1.25时，宜选用矩形散流器。（4）如果采用顶棚回风，则回风口应布置在距散流器最远处。2、散流器射流的速度衰减方程根据P.J杰克曼(P.J.Jackman)对圆形多层锥面和盘式散流器的实验结果，散流器射流的速度衰减方程为………………（7-12）式中x——以散流器中心为起点的射流水平距离，m；vx——在x处的最大风速，m/s；v0——散流器出口风速，m/s；x0——平送射流原点与散流器中心的距离，多层锥面散流器取0.07m；A——散流器的有效流通面积，m2；K——系数，多层锥面散流为1.4，盘式散流气为1.1。室内平均风速vm(m/s)与房间大小、射流的射程有关，即

……….（7-13）式中L——散流器服务区边长，m；H——房间净高，m；r——射流射程与边长L之比；rL——射程，即为散流器中心到风速为0.5m/s处的距离，通常把射程控制在到房间(区域)边缘之75％。等温射流的计算公式。当送冷风时，应增加20％，送热风时减少20％。3.气流分布设计步骤（1）布置散流器；（2）预选散流器；（3）校核射流的射程和室内平均风速。【例7-2】

一15m×15m的空调房间，净高3.5m，送风量为1.62m3/s，试选择散流器的规格和数量。【解】（1）布置散流器。采用图7-11（a）的布置方式，即每个散流器承担5m×5m的送风区域。（2）初选散流器。选用圆形平送型散流器，按颈部风速为2～6m/s选择散流器规格。层高低或要求噪声低时，应选低风速；层高高或噪声控制要求不高时，可选用高风速，甚至可用＞6m/s的风速。本例按3m/s左右选风口。选用颈部尺寸为

的圆形散流器，颈部面积为0.052m2，则颈部风速为：散流器实际出口面积约为颈部面积的90%，即A=0.052×0.9=0.0468m2。则散流器出口风速

（3）按式（7-12）求射流末端速度为0.5m/s的射程，即：（4）按式（7-13）计算室内平均速度：如果送冷风，则室内平均风速为0.24m/s；送热风时，室内平均风速为0.16m/s。所选散流器符合要求。流线型散流器送风1、混合层的高度hm为了使工作区位于向下的流动气流中，在布置散流器密度时，要使混合层的高度hm不得延伸到工作区，即H－hm≥工作区高度

（7-14）式中H——房间的净高，工作区高度按工艺要求确定，一般为1.8～2，m；L——散流器的中心距，m；d0——散流器颈部直径，m；θ——散流器射流边缘与中心线的夹角，取决于散流器叶片的竖向间距，查风口样本或手册。2、射流轴心速度衰减的规律

（Z>4d时)………………..（7-15）式中v——散流器颈部的风速，m/s；Z——从散流器出口算起的射程，m；vz——距风口Z处的轴心速度，m/s。3、射流的温度衰减规律

……….（7-16）式中Δts——送风温差，℃；Δtz——射程Z处的射流温度与工作区温度之差；Cz——实验系数。当L=2m时，Cz=1.3；L=3m时，Cz=3.5，其他间距时用插入法计算。条形散流器送风双条缝散流器平送风的气流分布模式。散流器可采用可调式散流器或固定叶片散流器。1、风口速度衰减方程根据P·J杰克曼的实验结果，条形风口速度衰减方程为

…………（7-17）式中x——从条缝中心为起点的射流水平距离，m，由于条缝很小，射流原点与条缝中心很近，可视为同心；K——系数，K＝2.35；b——条形宽度，m。2、室内的平均风速室内平均风速与房间尺寸、射流长度有关，可按下式计算：

………….（7-18）式中L——风口中心到房间墙边或服务区域边缘的距离，m；r——射流末端风速为0.5m/s的射程与风口到墙边(或服务区域边缘)距离L之比，一般取0.75。当送冷风时，vm应增加20％；送热风时，减少20％。散流器的设计布置原则1、气流分布设计步骤：（1）首先布置散流器（位置）；（2）预选散流器（形状）；（3）校核射流射程和室内平均风速。2、散流器的布置原则：（1）布置时充分考虑建筑结构、装修特点与其专业配合（形状、位置），平送方向不得有障碍物（柱）；（2）一般按对称布置或梅花形；（3）每个散流器所服务的区域最好为正方形；（4）如果服务区的长宽比大于1.25时，宜选用矩形散热器；（5）如果采用顶棚回风，回风口尽可能距散热器远一些。3、散流器送风气流分布计算原则：（1）选用合适的散流器。使房间内风速满足要求，射流的速度衰减

方程为

；（2）室内平均风速

与房间大小，射流的射程有关。可按式

计算。【例7.3】已知空调房间的尺寸为L=5m，B=21m，净高H=3.5m，送风量为V=1.62，试选择散流器的规格和数量。解：（1）布置散流器。每个散流器承担5m×5m的送风区域。初选散流器，选用圆形散流器，按颈部风速2～6m/s，层高低或要求噪声低，用低风速，本例按3m/s选风口，选用颈部尺寸为

的圆形散流器。颈部面积为0.052m2则颈部风速为散流器实际出口面积约为颈部面积的90%即散流器出口风速

（2）求射流末端速度为0.5m/s的射程，即服务区一半2.5m×0.75=1.875m2.26m>1.875m可行（3）计算室内平均速度如果送冷风。室内平均风速为0.24m/s(加20%)送热风为0.16m/s（减少20%）符合要求。大空间空调或通风常用喷口送风，可以侧送或垂直下送，通风口同程平行布置，当喷口相距较近时，射流达到一定射程时会互相重叠而汇合成一片气流。对于这种多股平行非等温射流的计算可采用中国建筑科学研究院实验研究综合的计算公式。许多场合，多股射流在接近工作区附近重叠，为简单起见，可以利用单股自由射流计算公式进行计算。喷口垂直向下送风1、轴心速度衰减方程

………………（7-21）式中d0——喷口出口直径，对于矩形喷口，按面积进行折算，m；x——离风口的距离，m；K——射流常数，送冷风取“十”，送热风取“—”。7.4.3喷口送风计算2、轴心温度衰减方程

…………………（7-22）3、设计计算步骤：气流分布设计的已知条件为房间总送风量，房间尺寸及净高，送风温度和工作区温度及对风速，温度波动的要求。（1）根据建筑平面特点布置风口，确定每个风口的送风量。（2）假定喷口出口直径d0，计算