第6讲气流分布与室内环境
空调房间气流组织[高级课件]
![空调房间气流组织[高级课件]](https://img.taocdn.com/s3/m/79abe40c71fe910ef02df857.png)
严选内容
13
xe
§6 气流组织
6.3对室内气流分布的要求与评价
6.3.2 评价 一、吹风感和空气分布特性指标 1、吹风感（有效吹风温度）
θ=（tx-tr)-7.8(vx-0.15)
tx、tr：室内某地点的温度与室内平均温度℃；
vx：室内某地点的风速,m/s。
（1）θ=-1.7-1.1℃，vx<0.35m/s，大部人感觉舒适，小于下 限时有吹冷风感。 （2）θ用于评价工作区任一点的吹风感。 2、空气分布特性指标 (ADPI )：用于整个工作区的评价。
H
0.5H
x xo
严选内容
8
xe
§5 气流组织
2、贴附射流
5.2送、回风口气流运动规律
严选内容
9
xe
§6 气流组织
6.2送、回风口气流运动规律
（1）无因次距离
x′=ax0/（Fn）0.5 或 x1′=ax/（Fn）0.5 ① x′≤0.1时，射流扩散规律与自由射流同，x′=0.1的界面
称为第Ⅰ临界断面。
② x′>0.1时，射流扩散受限，当x′=0.2时，射流流量达到
最大，射流断面稍后达到最大，称为第Ⅱ临界断面。 （2）回流区最大回流平均流速
vhp /vo .Fn0.5 / do=0.69
Fn：垂直射流的空间断面面积。
Fn0.5 / do：射流自由度
严选内容
10
xe
§6 气流组织
四、多股平行射流
6.2送、回风口气流运动规律
第六章 空调房间的气流组织
严选内容
1
§6 气流组织（空气分布） 6.1任务及影响因素
6.1 气流组织的目的、任务和要求 1、气流组织（空气分布）：是指合理地组织室内空气的流动与分布， 使室内工作区的温度、相对湿度、和洁净度能更好的的满足人体舒适
室内气流分布
第十章 室内气流分布§10．1对室内气流分布的要求与评价一． 概述1．空气分布：流速分布，温湿度分布和污染物的浓度分布2．影响空气分布的因素：房间形状，送回风的形式和布置，送风量的大小。
3．For personal use only in study and research; not for commercial use4．5．对空气分布的要求与评价：对有害物发生的车间，用有关污染物指标来评价气流分布效果。
如污染物最大浓度区（应小于允许浓度），当量扩散半径（相当球体的半径），实际的不均分布工作区的平均浓度与排风浓度的比值等。
温湿度均匀一致，并保持与基准的温湿度最小。
要求主要针对“工作区”距地面2M 以下，工艺性根据情况而定，介绍主要要求和评价指标。
二． 对温度梯度的要求1．温度梯度：垂直方向的温度梯度，上高、下低。
2．要求：按ISO7730标准，工作区的地面上方1.1M 和0.1M 之间温度差不应大于3℃（考虑坐着工作）；美国ASHRAE5592标准建议1.8M 和0.1M 之间温差不大于3℃（考虑人站立）。
从可靠性角度，宜采用后者的控制指标。
三． 工作区的风速风速是影响热舒适的一个重要因素。
在温度高的场所常用提高风速来改善热舒适度的环境，但太大的风速不舒服。
实验表明，风速在0.5M\S 以下，人没有太明显的感觉，我国规定见P244.四． 吹风感和气流分布性能指标1．吹风感：人在空调房间内的常见的不满足有吹风感，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。
2．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)15.0(8.7)(---=x m x t t EDT υ式中各项见p245对于办公室当EDT 在-1.7~1℃，x υ<0.35m/s.大多数人感觉舒适，小于下限值时有吹冷风感。
3．气流分布性能指标ADDI ，EDT 用来判断任何一点是否有吹风感，对于整个工作区用ADPT ，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。
第六讲 空全空气系统和空气-水系统
6．第六讲空气调节系统主要内容：系统的分类；送风量确定；新风量确定；空调系统；空气处理设备；运行调节；系统控制与选择。
本讲的内容教较多，不是很容易掌握，比较散，应采用一条主线将各节内容循序渐进的连贯起来。
这条主线就是怎样使空气调节系统达到最佳要求？怎样来达到？有哪些途径？系统的特点和作用？提出问题：什么是空气调节系统？系统有何种作用？建立空气调节系统的意义和目的？系统的节能？优化运行？在每节中一般都设置思考题，本将最后设置三个专题的论文，学生可以任选自己感兴趣的专题撰写论文。
6.1 空气调节系统的分类◆空调系统的组成1、进风部分2、过滤部分3、加热和冷却部分4、加湿和减湿部分5、送风部分6、供水部分7、热回收装置8、热源部分9、冷源部分10、控制、调节装置★按送风参数的数量分类：单参数系统→单风道；双参数系统→双风管、多区系统★按送风量是否恒定分类：定风量系统；变风量系统；★按空气处理设备的集中程度分类：集中式；半集中式；分散式；★按负担室内负荷所用的介质种类分类：全空气；全水；空气-水；冷剂；冷剂-空气；★根据空调系统使用的空气来源分类：封闭式；直流式；混合式；★按房间的控制要求分类：全空气空调系统：热风采暖系统：除尘系统：防火排烟思考研究题空调系统是如何分类的？为什么这样分类？各种类型空调系统的特点与区别？如果综合楼安装空调系统，可以采用什么类型的空调系统?6.2 全空气系统的送风量确定本节主要讨论：* 送入空气的状态及空气量的确定：以计算出的空调冷、热、湿负荷为基础；利用不同的送风和排风状态来消除室内余热余湿；维持空调房间所要求的空气参数。
☆夏季送风状态及送风量确定* 空调房间送风过程；热量平衡式；湿量平衡式。
*《规范》规定的送风温差* 空调房间换气次数* 风口速度：《规范》6.5.9、6.5.11条连接* 送风量必须满足下式：.)4(1000sRwsRcsddMhhQM-=-=∙∙∙送入空气状态变化过程分析* 由热量平衡时与式(4)关系分析，凡是位于R点以下的该过程线上的诸点直到S点，均可作为送风状态点；S点距R点愈近，送风量愈大，反之亦然；送风量小，空气处理设备与输送风道均可减小；设备小，投资减少，且运行费用相对减少；送风温度过低，送风量过小时，会使人感受到冷气流的作用，影响室内温度和湿度分布的均匀性和稳定性。
室内气流分布
第10章室内气流分布10、1对室内气流分布得要求与评价10、1、1概述空气分布又称为气流组织。
室内气流组织设计得任务就就是合理得组织室内空气得流动与分布，使室内工作区空气得温度、湿度、速度与洁净度能更好得满足工艺要求及人们舒适感得要求。
空调房间内得气流分布与送风口得型式、数量与位置，回风口得位置，送风参数，风口尺寸，空间得几何尺寸及污染源得位置与性质有关。
下面介绍对气流分布得主要要求与常用评价指标。
10、1、2对温度梯度得要求在空调或通风房间内，送入与房间温度不同得空气，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。
在舒适得范围内，按照ISO7730标准，在工作区内得地面上方1、1m与0、1m 之间得温差不应大于3C (这实质上考虑了坐着工作情况)；美国ASHRAE55-9标准建议1. 8m与0. 1m之间得温差不大于3C (这就是考虑人站立工作情况)。
10、1、3工彳乍区得风速工作区得风速也就是影响热舒适得一个重要因素。
在温度较高得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v0、5m/s时，人没有太明显得感觉。
我国规范规定：舒适性空调冬季室内风速〉0、2m/s,夏季〉0、3m/So工艺性空调冬季室内风速〉0、3m/s,夏季宜采用0、2-0> 5m/So10、1、4吹风感与气流分布性能指标吹风感就是由于空气温度与风速(房间得湿度与辐射温度假定不变)引起人体得局部地方有冷感，从而导致不舒适得感觉。
1・有效吹风温度EDT美国ASHRAB有效吹风温度EDT(Effective Draft Temperature) 来判断就是否有吹风感，定义为EDT (txtm) 7.8(x0.15) (10-1)式中tx,t卄室内某地点得温度与室内平均温度，C； v X-室内某地点得风速，m/s。
对于办公室，当EDT=-1. 7~IC,VxV0、35m/s时，大多数人感觉就是舒适得，小于下限值时有冷吹风感。
第6讲气流分布与室内环境
V
0
Ce ( )d
[
1 Q
M
' ( )]d
1 Q
d (M ( ))
0
0
0
1 Q
M
(
)
0
1 Q
M ( )d
1 Q
M ( )d
0
0
25
以下降法为例证明平均 空气龄公式（2）
Cp ( )dVd M ( )d
p
1 V
pdV 0 V
V
VC(0)
0 M (0)
QCe ( )d Ce ( )d
15
示踪气体
利用示踪气体研究建筑物空气分布与渗透特性是 通风实验测量的重要手段。
示踪气体的目的是准确标识室内空气流动特性， 因此必须具有被动特性，即能够完全跟随空气流 动。同时，作为在实验研究中的气体，必须具有 可测性，即能够使用现有仪器比较方便地测量出 气体的浓度。另外，实验中应用的示踪气体需要 具有稳定性，一般情况下不与空气及其他物质发 生物理或化学反应，以及无毒性等。
31
送风污染物浓度的表达式
当房间初始浓度均匀时，若已知各入口 的送风浓度且无内部源时，各点从开始 时刻到目前的时平均浓度可表达为：
M
C( ) C0 (Cs,i C0 ) As,i ( )
i 1
32
稳态送风可及性
稳态时的送风可及性反映了空间各点的 空气有多少来自这个风口，有多少来自 那个风口
Cp (0)
20
2 换气效率
对于理想“活塞流”的通风条件，房间 的换气效率最高。此时，房间的平均空 气龄最小，它和出口处的空气龄、房间 的名义时间常数存在以下的关系 ：
p
1 2
e
1 2
空调房间的气流分布
特点
由于下送上回时的排风温度大于工作区温 度，故而室内平均温度较高，经济性好。 但是，下部送风温差不能太大。
为此
可采用旋流送风口。
第四节 房间气流分布的计算
选择气流分布的形式 确定送风口的形式 确定送风口的数目和尺寸 计算工作区的风速和温度 检验工作区的风速和温差 调整
1.侧送风
射流与室内空气充分混合后 进入空调区，使空调区具有 稳定而均匀的温度和风速。
下送型散流器
散流器下送送出的射流扩散 角在20～30度之间 只有采用密集布置向下送风， 工作区风速才能均匀 密集布置有可能形成平行流
4.喷口
喷口送风口是一种出口风速大，风量大的送风口。 送风射流较长，可以不贴顶送风，在送风温差的 作用下，送风射流形成弯曲。
风口的类型风口的布置方式数量位置送风参数送风温差送风口速度层流射流紊流射流等温射流非等温射流自由射流受限射流雷诺数的大小t0tn进入空间受限情况特征由于紊流的横向脉动和涡流的出现射流卷吸周围空气射流流量逐渐扩大呈锥体状扩散角速度不断减小边界速度首先减小轴心速度不变起始段根据动量守恒轴心速度减小主体段紊流系数取决于风口型式以风口为起点的轴心速度射流会发生弯曲阿基米德数arar浮升力与惯性力之比ar大则射流弯曲大空调送风温度与室内温度有一定温差射流在流动过程中不断掺混室内空气射流温度逐渐接近室温
图1 侧送贴附射流流型
为保证空调区的温度场、速度场达到要求，侧 送风气流组织设计计算涉及的内容如下：
（1）送风口的出流流速 送风口的出流流速的确定需要满足两方面的 要求： 一是保证工作区噪声要求。 二是保证工作区最大风速在允许范围。 （2） 贴附长度 （3） 射流温差衰减
F / d0 27.8 F / d0 24.8 F / d0 21.2
室内气流分布
第十章 室内气流分布§10．1对室内气流分布的要求与评价一． 概述1．空气分布：流速分布，温湿度分布和污染物的浓度分布2．影响空气分布的因素：房间形状，送回风的形式和布置，送风量的大小。
3．对空气分布的要求与评价：对有害物发生的车间，用有关污染物指标来评价气流分布效果。
如污染物最大浓度区（应小于允许浓度），当量扩散半径（相当球体的半径），实际的不均分布工作区的平均浓度与排风浓度的比值等。
温湿度均匀一致，并保持与基准的温湿度最小。
要求主要针对“工作区”距地面2M 以下，工艺性根据情况而定，介绍主要要求和评价指标。
二． 对温度梯度的要求1．温度梯度：垂直方向的温度梯度，上高、下低。
2．要求：按ISO7730标准，工作区的地面上方1.1M 和0.1M 之间温度差不应大于3℃（考虑坐着工作）；美国ASHRAE5592标准建议1.8M 和0.1M 之间温差不大于3℃（考虑人站立）。
从可靠性角度，宜采用后者的控制指标。
三． 工作区的风速风速是影响热舒适的一个重要因素。
在温度高的场所常用提高风速来改善热舒适度的环境，但太大的风速不舒服。
实验表明，风速在0.5M\S 以下，人没有太明显的感觉，我国规定见P244.四． 吹风感和气流分布性能指标1．吹风感：人在空调房间内的常见的不满足有吹风感，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。
2．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 )15.0(8.7)(---=x m x t t EDT υ式中各项见p245对于办公室当EDT 在-1.7~1℃，x υ<0.35m/s.大多数人感觉舒适，小于下限值时有吹冷风感。
3．气流分布性能指标ADDI ，EDT 用来判断任何一点是否有吹风感，对于整个工作区用ADPT ，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。
建筑环境学06通风与气流组织ppt课件
ηa＝50～100％
(b)下送上回
ηa＝50％
(c)顶送上回
ηa≈50％
(d)上送上回
33
室内气流分布的描述参数－－空气龄与其他
一个对比的概念 旧教材：通风效率
排污效率：涉及污染源的位置
排污效率
充分混合流 ＝1
平均排污效率 Ce C s
C Cs
活塞流 均匀污染源 ＝2
局部排污效率
慢的比较
a
n 2 p
100%
31
室内气流分布的描述参数－－空气龄与其他
换气效率不涉及污染源的位置
空间各点的换气效率的定义
i
n pi
100%
空间各点的换气效率可以大于1，反映
了新鲜空气替换原有空气的有效程度
32
室内气流分布的描述参数－－空气龄与其他
常见送回风形式的换气效率
ηa≈100％
(a)近似活塞流
描述送风有效性的参数，主要反映送风能否有效到达考察 区域以及到达该区域的空气新鲜程度，如：空气龄、换气 效率、送风可及性
描述污染物排除有效性的参数，主要反映污染物到达考察 区域的程度以及到达该区域所需要的时间，如：污染物含 量和排空时间 、排污效率与余热排除效率 、污染物年龄 、 污染源可及性
与热舒适关系密切的有关参数，如：不均匀系数 、空气扩 散性能指标(ADPI)
传统的气流组织评价指标，如空气龄和换气效率， 均反映的是稳态情况
需要反映送风在任意时刻到达室内各点的能力，考 虑有限时间内送风的有效性
定义
在流场不变的条件下，假设某一送风口的空气含有浓度为
Cs,i的指示剂气体，房间内部无源，则该送风口在历时T后
对空间位置i的可及性为
热能第6讲1 全空气系统zzq
6.3空调系统的新风量
二、满足卫生要求： （一）CO2有害：人不断呼出CO2、吸入O2 ，O2下降、 CO2上升 （二）稀释空气CO2浓度： MO=Z/（Yn-Ys ）
Z—有害气体质量mg/h Yn—允许浓度mg/m3 ； Ys—送风浓度 mg/m3
（三）计算： Mo=n×gw n-人数 gw=m3/h .人（查规范）
新风量的确定原则：
三、补充局部排风：
Mr
MO
空调机组
Ms
空调房间
系统装置简图
1.空调房间: 2.空调机组:
Mc
Ms = Mc + Mr Ms = MO + Mr
MO =Mc
6.3空调系统的新风量
四、补充燃烧所需要的空气量： （一）燃烧量的计算 1、液体燃烧：VL=0.228×10-3qL ，VL:所需空气m3/Kg 2、气体燃烧：Vg=0.252×10-3qg，Vg:气体燃烧所需空气， m3/m3 qL：液体燃料的值（kJ/kg ）酒精gL：3.8l m3/kg qg：气体燃烧值(kJ/m3) （二）补充燃烧所需要的空气量：Mo=V×Vg或m×VL
根据集中式空调系统处理空气来源
封闭式系统：
节能，空气品质差。用于封闭空间且无法或不需采用室外空气 的场合，如仓库或战备工程。
ε N
O
冷却器 N 过滤器
O
风机
（1）封闭式系统
根据集中式空调系统处理空气来源
直流式系统： 适用于不允许采用回风的场合，如放射性实验室、散发大量有 害物的车间等。可设置热回收设备。经济性不好。
排风 MC 新风 MO
2
MR
Mr
空调机组
Ms
空调房间
Mi
室内气流分布PPT演示课件
Sn
0.671 ro a
ro
—
do 2
a—无量纲紊流系数，取决于风口型式和扩散角
a tg 3.4
a直接影响射流发展的快慢，a值大横向脉动大主体段： 起始段后，轴
心速度开始下降， 到了主体段。空调 工程中常用的射流 段为主体段，轴心 速度沿程逐渐衰减， 直到消失。
tp——排风温度 tn——工作区空气平均温度 to——送风温度 反映投入能量的利用程度
空气龄（Age of Air）
空气质点自进入房间至到达室内某点所经历的时间。 概念抽象，实测困难。 目前用测量示踪气体的浓度变化来确定局部平均空气 龄。空气从送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，评价流动状态的合理。
ux 0.48 0.48
射流主体段轴心速度的衰减规律 uo ax 0.145 ax
do
do
u x ― 以极点为起点至所计算断面距离 x 0处的轴心速度， m / s;
u 0 ― 风口出流的平均速度， m / s ;
a ―无量纲紊流系数,tanθ=3.4a。
自由射流
a 值愈大，则射流的扩散和速度衰减愈大。
EDT tx tm 7.8vx 0.15
tx、tm——室内某点的温度和室内平均温度 vx——室内某点的风速 对办公室，当EDT=-1.7～1℃,vx<0.35m/s时，大 多数人感觉是舒适的，小于下限时有冷吹风感。 EDT用来判断工作区任何一点是否有吹风感。
对整个工作区的气流分布评价用气流分布性能指标
送风温差大小
等温射流Δt＝0
受限射流
空调房间的气流分布
为保证空调区的温度场、速度场达到要求散流 区送风气流组织设计计算涉及的内容如下:
(1)送风口的喉部风速 (2)射流速度衰减方程及室内平均风速
1/ 2 v KA 散流器射流的速度衰减方程为： x v0 x x0 0.381 rL 室内平均风速：vm ( L2 / 4 H 2 )1 / 2
x d0
图2 非等温受限射流轴心温差衰减曲线
侧送风气流组织设计的步骤如下: 确定已知条件 根据射流方向房间长度L，确定要求的贴附射流长 度x 。 按允许的射流末端温度衰减值，查图得出射流相 对射程允许的最小值。 由相对射程最小值和x，可得计算风口最大直径 d 0,max 根据 d 0,max选择风口规格尺寸，使实际风口当量直径≤ d 0 d 0,max
喷口送风喷流主要取决于喷口的位置和阿基米德 数Ar。 喷口与水平方向有一倾角α ，向下为正，向上为 负 。通常送热风时下倾，α 大于15º，送冷风时 可取α ＝0，一般小于15º。
喷口送风气流设计步骤如下 ：
假定喷口直径d0和喷口角度α。 根据房间尺寸，计算要求的射程及射流轨迹的落 差。 x 3 ) 求出Ar 。 根据公式 y x Ar的定义即 Ar v 2T ，计算出V0 。 0 r 由d0、v0、单个风口送风量Ls确定喷口个数。 计算并校核工作区风速是否满足要求 。
由房间送风量 V 和风口面积A0，假定风口数量n， v0 计算风口的实际出风速度 。
V v0 A0 n
计算射流自由度 d 0 计算阿基米德数Ar 用公式 H ' h 0.07x s 0.3 校核房间高度。
A
2.散流器送风
散流器平送流型送风射流沿着顶棚径向流动形成 贴附射流，使工作区容易具有稳定而均匀的温度 和风速，当有吊顶利用或有设置吊顶的可能时， 采用散流器送风既能满足使用要求，又比较美观， 是常见的送风形式 。