气流组织分布及计算

1、第十章室内空气分布10.1室内气流组织的要求和评价10.1.1概述空气分布也称为气流组织。室内气流组织设计的任务是合理组织室内空气的流动和分布，使室内工作区空气的温度、湿度、速度和洁净度能更好地满足技术和人们舒适性的要求。空调房间的气流组织与送风出口的类型、数量和位置、回风出口的位置、送风参数、出风口的尺寸、空间的几何尺寸以及污染源的位置和性质有关。以下描述了气流分布的主要要求和常用评估指标。10.1.2温度梯度要求在有空调或通风的房间里，供给与房间温度不同的空气，房间里有热源。通常，在垂直方向上存在温度差，即存在温度梯度。在舒适的范围内，根据ISO7730标准，工作区地面以上1.1米和0.1

2、米之间的温差不应大于3(这主要考虑到坐着工作的情况)；美国ASHREAE 55-92标准建议1.8米和0.1米之间的温差不应大于3(这是考虑到人的站立工作)。10.1.3工作区域的风速工作区域的风速也是影响热舒适性的一个重要因素。在温度较高的地方，通常可以通过提高风速来改善热舒适环境。但是高风速通常很无聊。测试表明，当风速为0.5m/s时，人们没有明显的感觉。中国法规规定，舒适性空调的室内风速冬季为0.2米/秒，夏季为0.3米/秒。技术空调室内风速冬季0.3m/s，夏季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(假设房间的湿度和辐射温度相同)导致人体某

3、些部位有冷的感觉，从而导致不舒服的感觉。1.有效吹风温度美国ASHRAE使用有效通风温度EDT(有效通风温度)来确定是否有吹风感，定义为(10-1)其中Tx，Tm-某一地点的室内温度和室内平均温度，；Vx -室内某个地方的风速，米/秒。对于办公室来说，当EDT=-1.7l，VX 0.35米/秒时，大多数人感到舒适，而当它低于下限时，他们感到冷风吹过。EDT用于判断工作区域的任何一点是否有吹气的感觉。2.ADPI气流分布性能指数空气分布性能指数ADPI(空气扩散性能指数)被定义为工作区域内每个点满足环境温度和风速要求的总点数的百分比。ADPI用于判断整个工作区域的气流分布。对于现有房间，ADPI

4、可以通过测量每个点的气温和风速来确定。在气流分布设计中，计算流体动力学方法可用于预测。或参考相关文件和手册中提供的数值。10.1.5通风效率Ev通风效率Ev(通风效率)，也称为混合效率，定义为稀释污染物的空气量与实际工作区域总空气量的比率，即Ev还表示通风或空调系统排放污染物的能力，因此Ev也称为排放效率。(1)当送入室内的空气与污染物均匀混合，且废气中的污染物浓度等于工作区域的浓度时，EV=1。混合通风的一般气流分布形式，ev 1。如果清洁空气从下部直接输送到工作区，工作区内的污染物浓度可能低于废气的浓度，Ev1。电动汽车不仅与气流分布密切相关，还与污染物分布密切相关。污染源位于出风口，Ev

5、增加。对于以传热为目的的通风和空调系统，通风效率中的浓度可以用温度代替，称为温度效率ET，或能量利用系数，表达式为(10-2)其中，te、t和ts -分别为排气温度、工作区域温度和供气温度，。10.1.6空气老化(1)空气粒子的空气年龄：参照t由于测量方法不同，空气年龄示踪气体的浓度表达式也不同。例如，如果通过下降法(衰减法)将示踪气体填充在房间中，则点a开始处的浓度为c(0)，然后房间被供应空气(示踪气体的浓度为零)，并且点a处的示踪气体的浓度被间隔测量，从而获得点a处的示踪气体浓度的变化规则c(r)，并且点a处的平均空气年龄(单位s)为(10-3)整个房间的平均空气龄：整个房间内所有点的局

6、部平均空气龄的平均值(10-4)其中v是房间的容积。如果采用示踪气体衰减法进行测量，则根据排气口示踪气体浓度的变化规律确定整个燃烧室的平均空气龄，即(10-5)其中ce()是废气中微量气体浓度随时间的变化规律。局部平均停留时间：气体离开房间前在房间小范围内的停留时间，用r表示，单位为秒(5)空气流出房间的时间小区域空气流出房间的时间：小区域的平均停留时间减去空气龄。在整个反应室中的平均停留时间：在整个反应室中每个点的局部平均停留时间的平均值，用于表示。整个燃烧室的平均停留时间等于整个燃烧室平均空气龄的2倍，即(10-6)理论上，空气在室内的最短停留时间是(10-7)其中，V是房间容积，m3；为

7、房间提供空气，m3/s；n是以秒为单位的空气变化数，1/s；n也称为标称时间常数。当空气从供气口进入房间时，它将不断地与污染物混合，空气的清洁度和新鲜度将继续下降。空气的短暂老化表明，到达这个地方的空气混合的污染物越少，清除污染物的能力越强。显然，空气年龄可以用来评估空气流动的合理性。10.1.7通风效率空气交换效率 a是评价空气交换效果的一个指标，是气流分布的一个特征参数，与污染物无关。定义为：空气的最短停留时间n等于整个燃烧室的实际平均停留时间，即(10-8)其中-整个房间的实际平均空气年龄，s .n/2-最理想的平均空气年龄。从方程(10-8)可以看出，通风效率也可以定义为最理想平均空气

8、龄n/2与整个房间平均空气龄的比值。a是基于空气年龄的指标，反映了空气流动状态的合理性。最理想的气流分布 a=1，一般气流分布 a l。1O.2空气供应和回流出口1.供气出口的类型(1)按安装位置分为侧送风出口、顶部送风出口(向下)和地面送风出口(向上)。(2)根据出风气流的流动情况，分为扩散风口、轴向风口和孔板送风风口。扩散风口：具有较大的诱导室内空气的功能，送风温度衰减快，但范围短。轴向风口：诱导室内气流效果小，空气温度和速度衰减慢，范围长。孔板送风口：孔板上布满小孔的送风口，速度分布均匀，衰减快。(3)按形状分为格栅、活动百叶窗、喷口、扩散器、旋流喷口和替换供气口。格栅送风口叶或花的网格

9、，用于一般的空调工程。威尼斯百叶窗如图10-1所示。它通常安装在侧壁上，用作侧送风出口。双层百叶风口：有两层角度可调的活动百叶。短叶片用于调节空气供应流的扩散角度，也用于改变空气流动的方向。调节长叶片可以使送风气流附着在天花板上或以一定角度向下倾斜(当送风时)。单层百叶风口：只有一层可调角度的活动百叶。这两个风口也常用作回风风口。(3)喷口如图10-2所示，有固定喷嘴和可调角度喷嘴。用于远距离送风，属于轴向出风口。该范围(在0.5m/s的最终速度下)通常可以达到10-30m或更远。通常用作大型空间(如体育馆和候车厅)的侧出风口；当热气送来时，可能是我们角度调节喷嘴的喷嘴嵌入球形壳体内，球形壳体

10、(和喷嘴)可以在风口壳体内旋转，最大旋转角度为30。它可以手动、电动或气动调节。输送冷空气时，风口水平或向上倾斜；输送热空气时，风口向下倾斜。图10-1活动百叶窗风口(a)双百叶窗风口(b)单百叶窗风口图10-2喷嘴(a)固定喷口(b)可调角度喷口(4)扩散器图10-3显示了三种典型的扩散器。顶部送风出口直接安装在天花板上。平流式方形扩散器如图(a)所示，有多个同心平行的导向叶片，以允许空气流出并附着在天花板上。可以做成正方形或长方形；四面、三面、两面或一面都有风。平流式圆形扩散器类似于方形扩散器。平流扩散器适用于冷空气输送。下流式圆形扩散器如图(b)所示，它也被称为流线型扩散器。叶片之间的垂

11、直间距是可调的。增加叶片之间的垂直间距可以减小气流边界和中心线之间的夹角。送风气流之间的夹角通常为20-30，在扩散器下方形成向下的气流。圆盘扩散器如图(c)所示，射流以45的夹角喷射，流型介于水平进料和向下进料之间。适合输送冷热空气。各种扩散器的规格根据颈部尺寸AB或直径d进行校准图10-3方形和圆形扩散器(a)平流式方形扩散器(b)向下流式圆形扩散器(c)圆盘形扩散器可调条形扩散器如图10-4所示。接缝宽度为19毫米，长度为500-3000毫米，根据需要选择。调整叶片的位置以改变风向或关闭；如图所示，它可以用于多个组(2、3和4个组)。条形扩散器可用作顶部供气口和侧面供气口。图10-4可调

12、条形扩散器(a)左出风口(b)下送风(c)关闭(d)多组左出风口和右出风口(e)多组右出风口固定叶片条扩散器如图10-5所示，颈部宽50-150毫米，长500-3000毫米。根据叶片形状，有三种流型：直接流、单向流和双向流。可用于顶部、侧面和地板下送风。图10-5固定叶片带扩散器(a)直流型(b)单向流动(c)双向流动旋流风口如图10-6所示，有顶部送风风口和底部送风旋流风口。顶起风口如图(a)所示，风口上有一个旋转器，空气穿过风口，成为旋转气流，沿着天花板流动。特点：诱导室内空气能力大，温度和风速衰减快。适用于温差大、层高高的空间。旋流风口的旋转器位置可以上下调节，当旋转器向下移动时，气流可

13、以变成吹出型。地板送风旋流风口如图(b)所示，其工作原理与顶起相同。图10-6旋流风口1-旋转器2-旋风叶片3-集尘盒4-出口型格栅更换供气出口如图10-7所示。风口靠墙放在地上，风口周围有一个缝隙。空气以非常低的速度送出，并且引入室内空气的能力非常低，从而形成替换空气供应的流动模式。送风出口角度：靠墙放置时，送风在180范围内；把它放在墙角，在90度范围内送风。将它放在大厅中央，并在360范围内送风。图10-7显示了180范围的供气出口。图10-7更换供气出口图10-8回风出口(a)格栅式回风口(b)是可打开的百叶窗式回风口1-铰链2-过滤钩2.空气回流口由于回风口的合流流场对室内气流组织的

14、影响很小，回风口的形式相对简单。上述活动百叶窗风口和固定叶片风口均可用作回风风口。铝网或钢网也可用作回风口。两个专用于回风的风口如图10-8所示。图(一)是网格型风口。风口内部用薄板分成小方块，流通面积大，外形美观。图(b)显示了可打开的百叶窗回风口。T1.影响气流分布流型的因素气流分布的流态取决于送风出口和回风出口的位置以及送风出口的形式等因素。其中，送风出风口(位置、形式、规格、出风口风速等。)是气流分布的主要影响因素。2.房间内气流模式的类型(1)单向流动：气流方向保持不变；(2)非单向流动：气流的方向和速度在变化；(3)两种流动模式的混合。下面介绍几种常见风口布置的气流分布模式。10.

15、3.1侧送风的气流分布图l0-9显示了7种侧送风的气流分布模式。1.上侧送，下侧回风同侧(1)气流分布如图(a)所示，送风气流附着在天花板上，工作区位于回风区。(2)特点送风与室内空气充分混合，工作区风速相对较低，温湿度相对均匀。适用于恒温恒湿的空调房间。排放空气的污染物浓度或温度基本上等于工作区域的浓度和温度，因此通风效率EV和温度效率ET接近1。然而，通风效率a相对较低，约小于0.5。2.上部空气供应，相对侧的下部空气回流(1)气流分布如图(b)所示，工作区位于回流区和涡流区。特点：回风中的污染物浓度低于工作区，e v 1。3.上部送风，上部回风在同一侧(1)气流分布如图(c)所示，气流分布与图(a)相似。特点：电动汽车略低于图(A)，a=0.2-0.55。4.双侧分娩，双侧下回如图d所示，这对应于图a中气流分布的平行模式5.上两方送，最后一次如图e所示，这对应于图c中气流分布的平行模式图(d)和(e)适用于房间宽度较大且单侧送风气流无法到达对面侧壁的情况。6.中间侧送风、下部回风和上部排风这种气流分布可用于