_改进的通风性能评价指标
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换气效率定义为空气最短的滞留时间 τn与 实际全室平均滞留时间 (实际全室平均空气龄 τ 的 2倍 )之比 .换气效率也可定义为最理想的平 均空气龄 τn/2(空气在室内理论上最短的滞留时 间 )与全室平均空气龄之比 .因此 , 换气效率与空 气龄有关 , 其变化范围是 0 -1, 其取值越接近 1, 表明室内空气分布越接近理想的活塞流 , 换气效 果越好 .各种送风方式的 εa值见文献 [ 4] .换气效 率是气流本身的特性参数 , 与污染源的位置无关 , 并不代表污染物的排除能力 . 1.3 排污效率
为了评价通风系统排除污染物的能力 , Yaglou. C.P和 W.N.Witheridge提出了 排污效 率的概 念[ 5] .排污效率是当今使用最为广泛的评价指标之 一 , 反映了气流组织排除污染物的能力 , 不仅跟气流 组织本身的特性 (风量 、送排风口位置 、送风速度 、房 间空间特性 )有关 , 还与污染源的特性 (包括强度 ,位 置 )及二者的相互关系 .排污效率越高 , 通风系统的 排除污染物的能力越强 .对于混合通风来说 , 完全混 合状态时排污效率最大 (ε=1),而置换通风的排污 效率一般 >1, 这也是置换通风往往能维持较高的室 内空气品质的原因. 1.4 换气效率与排污效率的比较分析
换气效率与排污效率是当今使用最为广泛的 2 个通风性能评价指标 .两者有着相一致的地方 , 但在 某些特定情况下 ,对于相同的评价对象 , 却表现出完 全不同甚至相互抵触的评价结果 .
图 1为一上送上回气流组织的二维流场 , 可以 看出 , 二者流场整体上几乎相同 , 大部分送风经房间 上部直接从排风口排出 , 很少的送风到达工作区参 与稀释循环 .
2种情况下的房间的空气龄分布如图 2 所 示 , 从图中可以发现 , 虽然污染源的位置不同 , 但 空气龄在空间的分布大体是相同的 , 房间上部的 空气龄明显比下部要短 , 也就是说房间下部的空 气被更新的速度要慢很多 .2种情况下 , 工作区的 平均换气效率非常接近 , 见表 1.
图 1 两种污染源位置下流场对比较
一些现场测试和调查[ 1 -3] 表明 , 单纯地增加 新风量 , 并不能完全解决室内空气品质问题 .建筑 的通风性能包括 2个方面 :一方面是要保证足够 的新风量 , 另一方面是要通过一定的气流组织形 式使新风更直接地进入人的呼吸区和更迅速地排 除室内污染物 , 通风性能的好坏直接关系到室内 空气的品质 .一直以来 , 人们都致力于室内空气环
染物的散发率 , kg/h, C为房间平均污 染物浓度 ,
·
kg/(m3 · h), Cp为单位时间内污染物均匀分布在
房间内的浓度 , kg/(m3 · h), η为新风比 , Qf为小
时新风量 , m3 /h, nOAC为新风换气次数 , 1 /h.
当 Cs =0时 , 式 (1)可简化为
m﹒
·
nROAC =CCenOAC =CQQVf =ηCCp.
· 914·
哈 尔 滨 工 业 大 学 学 报 第 39卷
间中心时 , 由于大部分送风经房间中上部从排风口 直接排出 , 造成了 “短路 ”的现象 , 参与下部混合的 新鲜空气很少 , 因此造成工作区污染物浓度很高 , 室内空气品质较差 .还是相同的气流组织形式 , 当 污染源放置在送排风口的通道之间时 , 散发的污染 物很快地直接随送入的新鲜空气从排风口排出 , 从 而保证了工作区较低的污染物浓度和较高的空气 品质 .表 1列出了 2种情况下工作区的平均排污效 率 , 可以发现二者的排污效率相差一倍之多 .由此 可见 , 换气效率与排污效率并不是等同的 , 有着各 自的适用范围 , 换气效率大时 , 排污效率并不一定 就大 , 相同的换气效率有时具有不同甚至差别很大 的排污效率 .文献 [ 6]通过大量的数值模拟试验指 出 , 换气效率适用于污染源未知的情况下的整体评 价 , 而排污效率能够更准确地表达出污染源状况已 知时通风系统的排污能力 .
了实际换气次数能更 好地反映通风系统的空气环境性能 .
关键词 :通风性能评价 ;气流 组织 ;通风效率 ;换气效率
中图分类号 :TU831.3
文献标识码 :A
文章编号 :0367 -6234(2007)06 -0912 -04
Revisedindexforventilationperformanceevaluation:number ofrealoutdoorairexchanges
表 2 CO的参数分布值
通风形式 混合通风 单向流型 置换通风
通风量 /m3 /h 工况 1:1699
工况 2:850 工况 3:1699
工况 4:850 工况 5:1699
工况 6:850
换气 次数
8
4 8
4 8
4
新风换气 次数 8
4 8
4 8
4
排风口浓度 /μg/m3 631
1274 629
1268 631
摘 要 :通过比较分析常用的几个通风性能评价指标 , 指出各自的优缺点及适用条件 , 并提出一 种改进的通
风性能评价指标 ——— 实际新风换气次数 nROAC, 即将新风换气次数集 成到排污效 率中 , 综合考虑 了送入室内 的新风的量和通风系统气流组 织排除污染物的能力 .最后将实际换气次数与排污效 率进行了比较分析 , 证明
τROAC
=
1 nROAC
=
C
·
ηCp
=
C Ce
τηn.
由 此可见 , nROAC 越大 , 表征排污 能力越大 .
nROAC综合考虑了送入新风的数量和气流组织的
排除污染物的能力 .如果系统是全新风运行且处
于完全混合状态时 , 实际换气次数的倒数就等于
名义时间常量 .
图 3 污染物浓度分布对比图
引入了空 气质量数的概念 , 在评价 中有所应 用 [ 10 -11] , 但由于在计算空气质量数时 , 计算式中
的对空气质量不满意百分率在实际中是不容易测
量的 , 所以空气质量数也就不容易得到 .
通风效果的好坏与 2个因素有关 :一个是送
入的新风的量 , 另一个是气流组织的形式 .在此 ,
本文提出实际新风换气次数的概念 .即将新风换
对于气流组织形式 , 人们提出了一系列的评 价指标 , 主要包括 :换气次数 、换气效率 、排污效 率 .本文通过比较分析现有的评价指标 , 指出了其 各自的优缺点和适用范围 , 并提出一种改进的通 风性能评价指标 , 能够更好地反映系统的通风 性能 .
第 6期
罗志文 , 等 :改进的通风性能评价指标 ——— 实际新风换气次数
LUOZhi-wen, ZHAOJia-ning
(InstituteofIndoorEnvironmentalScienceandEngineering, HarbinInstituteofTechnology, Harbin150090, China, E-mail:zhaojn@hit.edu.cn)
气次数与排污效率集成 , 表征为在稳态状态下 , 系
统排出污染物的频率 , 即相对于均匀混合状况下
系统排除污染物的驱动力的大小 , 定义为
nROAC =ε· nOAC =CCe--CCssnOAC
(1)
其中 :nOAC =QVf, Ce为排风口的污染物浓度 , Cs为
送风口的污染物浓度 , V为房间体积 , m3 , m﹒ 为污
第 39卷 第 6期 2 0 0 7年 6 月
哈 尔 滨 工 业 大 学 学 报 JOURNALOFHARBININSTITUTEOFTECHNOLOGY
Vol.39 No.6 Jun.2007
改进的通风性能评价指标 ———实际新风换气次数
罗志文 , 赵加宁
(哈尔滨工业大学 人工环境科学与工程研究所 , 哈尔滨 150090, E-mail:zhaojn@hit.edu.cn)
图 2 两种污染源位置下空气龄分布对比较
表 1 工作区换气效率和排污效率对比表
污染物位置
平均换气效率
平均排污效率
在送排风口之间
0.32
1.35
在房间正中
0.35
0.61
图 3是污染源在不同位置时的浓度空间分布 . 从图中可以看出 , 对于污染源位置不同的 2种情 况 ,工作区污染物浓度分布差别很大 .污染源在房
2 实际新风换气次数 nROAC
3 实际新风换气次数 nROAC与排污 效率 ε的比较
对污染源已知的情况 , 可以采用排污效率评
价 .然 而 , 排 污 效 率 并 不 是 十 全 十 美 的 , 不 能 评价不同的通风量的排污效果 [ 7 -8] .虽然 H.Awbi[ 9]
按照式 (1), 利用文献 [ 8] 中的数据 , 分别计 算 6种工况下系统的排污效率和实际新风换气次 数 , CO的参数分布值见表 2.
Abstract:Aftercomparingandanalyzingthewidelyusedindicesofevaluatingventilationperformance, the prosandconsoftheseindicesaredeclared.ItisprovedbytheexperimentaldatathatalthoughthBiblioteka Baiduindexof contaminantremovaleffectiveness(ε)canespeciallyrevealthecharacteristicsofcontaminantdistribution, it isnotsuitableforassessmentofthecontaminantremovalefficiencyofventilationscenarioswithdifferentair flowrates.Indeed, itsdefinitiondoesnottakeintoaccountabsolutecontaminantconcentrationslevel.Accordingly, anewlyrevisedindexcallednumberofrealoutdoorairchanges(nROAC)isproposed, whichincorporatesthenumberoffreshairchangesintotheindexofcontaminantremovaleffectiveness.ItshowsthatnROAC isamoreeffectiveindicatortoreflectthecontaminantconcentrationlevelandcontaminantremovalcapacityin comparisonwiththepreviouscontaminantremovaleffectiveness. Keywords:ventilatingperformanceevaluation;airdistribution;ventilationeffectiveness;ventilationexchangeefficiency
· 913·
1 现有的通风性能评价指标
1.1 换气次数 换气次数 (nAC)定义为通风量 与通风房间
体积的比值 .一般说来 , 送风量越大 , 换气次数就 越大 , 室内空气品质会越好 .然而 , 换气次数并不 能反映房间内的不同气流组织的差别 , 也就不能 体现新风的分布和污染物的排除性能 . 1.2 换气效率
收稿日期 :2005 -06 -24. 基金项目 :黑龙江省自然科学基金资助 (E0210). 作者简介 :罗志文 (1981— ), 男 , 硕士研究生 ;
赵加宁 (1956— ), 女 , 教授 , 博士生导师 .
境的控制研究 , 希望通过一定的气流组织形式创 造出舒适 、健康的室内空气环境 .传统的上送下回 混合通风到近几年来被很多学者极力推崇并已经 在工程中应用的置换通风和个体送风 , 无不体现 出以人为本 、亲近自然 、和谐共生的发展趋势 .
1269
呼吸区浓度 /μg/m3 624
1081 243
878 40
157
排污效率 1.0
实际新风 换气次数
8
1.2
4.8
2.6
20.8
1.4
5.6
15.8
126.4
8.1
为了评价通风系统排除污染物的能力 , Yaglou. C.P和 W.N.Witheridge提出了 排污效 率的概 念[ 5] .排污效率是当今使用最为广泛的评价指标之 一 , 反映了气流组织排除污染物的能力 , 不仅跟气流 组织本身的特性 (风量 、送排风口位置 、送风速度 、房 间空间特性 )有关 , 还与污染源的特性 (包括强度 ,位 置 )及二者的相互关系 .排污效率越高 , 通风系统的 排除污染物的能力越强 .对于混合通风来说 , 完全混 合状态时排污效率最大 (ε=1),而置换通风的排污 效率一般 >1, 这也是置换通风往往能维持较高的室 内空气品质的原因. 1.4 换气效率与排污效率的比较分析
换气效率与排污效率是当今使用最为广泛的 2 个通风性能评价指标 .两者有着相一致的地方 , 但在 某些特定情况下 ,对于相同的评价对象 , 却表现出完 全不同甚至相互抵触的评价结果 .
图 1为一上送上回气流组织的二维流场 , 可以 看出 , 二者流场整体上几乎相同 , 大部分送风经房间 上部直接从排风口排出 , 很少的送风到达工作区参 与稀释循环 .
2种情况下的房间的空气龄分布如图 2 所 示 , 从图中可以发现 , 虽然污染源的位置不同 , 但 空气龄在空间的分布大体是相同的 , 房间上部的 空气龄明显比下部要短 , 也就是说房间下部的空 气被更新的速度要慢很多 .2种情况下 , 工作区的 平均换气效率非常接近 , 见表 1.
图 1 两种污染源位置下流场对比较
一些现场测试和调查[ 1 -3] 表明 , 单纯地增加 新风量 , 并不能完全解决室内空气品质问题 .建筑 的通风性能包括 2个方面 :一方面是要保证足够 的新风量 , 另一方面是要通过一定的气流组织形 式使新风更直接地进入人的呼吸区和更迅速地排 除室内污染物 , 通风性能的好坏直接关系到室内 空气的品质 .一直以来 , 人们都致力于室内空气环
染物的散发率 , kg/h, C为房间平均污 染物浓度 ,
·
kg/(m3 · h), Cp为单位时间内污染物均匀分布在
房间内的浓度 , kg/(m3 · h), η为新风比 , Qf为小
时新风量 , m3 /h, nOAC为新风换气次数 , 1 /h.
当 Cs =0时 , 式 (1)可简化为
m﹒
·
nROAC =CCenOAC =CQQVf =ηCCp.
· 914·
哈 尔 滨 工 业 大 学 学 报 第 39卷
间中心时 , 由于大部分送风经房间中上部从排风口 直接排出 , 造成了 “短路 ”的现象 , 参与下部混合的 新鲜空气很少 , 因此造成工作区污染物浓度很高 , 室内空气品质较差 .还是相同的气流组织形式 , 当 污染源放置在送排风口的通道之间时 , 散发的污染 物很快地直接随送入的新鲜空气从排风口排出 , 从 而保证了工作区较低的污染物浓度和较高的空气 品质 .表 1列出了 2种情况下工作区的平均排污效 率 , 可以发现二者的排污效率相差一倍之多 .由此 可见 , 换气效率与排污效率并不是等同的 , 有着各 自的适用范围 , 换气效率大时 , 排污效率并不一定 就大 , 相同的换气效率有时具有不同甚至差别很大 的排污效率 .文献 [ 6]通过大量的数值模拟试验指 出 , 换气效率适用于污染源未知的情况下的整体评 价 , 而排污效率能够更准确地表达出污染源状况已 知时通风系统的排污能力 .
了实际换气次数能更 好地反映通风系统的空气环境性能 .
关键词 :通风性能评价 ;气流 组织 ;通风效率 ;换气效率
中图分类号 :TU831.3
文献标识码 :A
文章编号 :0367 -6234(2007)06 -0912 -04
Revisedindexforventilationperformanceevaluation:number ofrealoutdoorairexchanges
表 2 CO的参数分布值
通风形式 混合通风 单向流型 置换通风
通风量 /m3 /h 工况 1:1699
工况 2:850 工况 3:1699
工况 4:850 工况 5:1699
工况 6:850
换气 次数
8
4 8
4 8
4
新风换气 次数 8
4 8
4 8
4
排风口浓度 /μg/m3 631
1274 629
1268 631
摘 要 :通过比较分析常用的几个通风性能评价指标 , 指出各自的优缺点及适用条件 , 并提出一 种改进的通
风性能评价指标 ——— 实际新风换气次数 nROAC, 即将新风换气次数集 成到排污效 率中 , 综合考虑 了送入室内 的新风的量和通风系统气流组 织排除污染物的能力 .最后将实际换气次数与排污效 率进行了比较分析 , 证明
τROAC
=
1 nROAC
=
C
·
ηCp
=
C Ce
τηn.
由 此可见 , nROAC 越大 , 表征排污 能力越大 .
nROAC综合考虑了送入新风的数量和气流组织的
排除污染物的能力 .如果系统是全新风运行且处
于完全混合状态时 , 实际换气次数的倒数就等于
名义时间常量 .
图 3 污染物浓度分布对比图
引入了空 气质量数的概念 , 在评价 中有所应 用 [ 10 -11] , 但由于在计算空气质量数时 , 计算式中
的对空气质量不满意百分率在实际中是不容易测
量的 , 所以空气质量数也就不容易得到 .
通风效果的好坏与 2个因素有关 :一个是送
入的新风的量 , 另一个是气流组织的形式 .在此 ,
本文提出实际新风换气次数的概念 .即将新风换
对于气流组织形式 , 人们提出了一系列的评 价指标 , 主要包括 :换气次数 、换气效率 、排污效 率 .本文通过比较分析现有的评价指标 , 指出了其 各自的优缺点和适用范围 , 并提出一种改进的通 风性能评价指标 , 能够更好地反映系统的通风 性能 .
第 6期
罗志文 , 等 :改进的通风性能评价指标 ——— 实际新风换气次数
LUOZhi-wen, ZHAOJia-ning
(InstituteofIndoorEnvironmentalScienceandEngineering, HarbinInstituteofTechnology, Harbin150090, China, E-mail:zhaojn@hit.edu.cn)
气次数与排污效率集成 , 表征为在稳态状态下 , 系
统排出污染物的频率 , 即相对于均匀混合状况下
系统排除污染物的驱动力的大小 , 定义为
nROAC =ε· nOAC =CCe--CCssnOAC
(1)
其中 :nOAC =QVf, Ce为排风口的污染物浓度 , Cs为
送风口的污染物浓度 , V为房间体积 , m3 , m﹒ 为污
第 39卷 第 6期 2 0 0 7年 6 月
哈 尔 滨 工 业 大 学 学 报 JOURNALOFHARBININSTITUTEOFTECHNOLOGY
Vol.39 No.6 Jun.2007
改进的通风性能评价指标 ———实际新风换气次数
罗志文 , 赵加宁
(哈尔滨工业大学 人工环境科学与工程研究所 , 哈尔滨 150090, E-mail:zhaojn@hit.edu.cn)
图 2 两种污染源位置下空气龄分布对比较
表 1 工作区换气效率和排污效率对比表
污染物位置
平均换气效率
平均排污效率
在送排风口之间
0.32
1.35
在房间正中
0.35
0.61
图 3是污染源在不同位置时的浓度空间分布 . 从图中可以看出 , 对于污染源位置不同的 2种情 况 ,工作区污染物浓度分布差别很大 .污染源在房
2 实际新风换气次数 nROAC
3 实际新风换气次数 nROAC与排污 效率 ε的比较
对污染源已知的情况 , 可以采用排污效率评
价 .然 而 , 排 污 效 率 并 不 是 十 全 十 美 的 , 不 能 评价不同的通风量的排污效果 [ 7 -8] .虽然 H.Awbi[ 9]
按照式 (1), 利用文献 [ 8] 中的数据 , 分别计 算 6种工况下系统的排污效率和实际新风换气次 数 , CO的参数分布值见表 2.
Abstract:Aftercomparingandanalyzingthewidelyusedindicesofevaluatingventilationperformance, the prosandconsoftheseindicesaredeclared.ItisprovedbytheexperimentaldatathatalthoughthBiblioteka Baiduindexof contaminantremovaleffectiveness(ε)canespeciallyrevealthecharacteristicsofcontaminantdistribution, it isnotsuitableforassessmentofthecontaminantremovalefficiencyofventilationscenarioswithdifferentair flowrates.Indeed, itsdefinitiondoesnottakeintoaccountabsolutecontaminantconcentrationslevel.Accordingly, anewlyrevisedindexcallednumberofrealoutdoorairchanges(nROAC)isproposed, whichincorporatesthenumberoffreshairchangesintotheindexofcontaminantremovaleffectiveness.ItshowsthatnROAC isamoreeffectiveindicatortoreflectthecontaminantconcentrationlevelandcontaminantremovalcapacityin comparisonwiththepreviouscontaminantremovaleffectiveness. Keywords:ventilatingperformanceevaluation;airdistribution;ventilationeffectiveness;ventilationexchangeefficiency
· 913·
1 现有的通风性能评价指标
1.1 换气次数 换气次数 (nAC)定义为通风量 与通风房间
体积的比值 .一般说来 , 送风量越大 , 换气次数就 越大 , 室内空气品质会越好 .然而 , 换气次数并不 能反映房间内的不同气流组织的差别 , 也就不能 体现新风的分布和污染物的排除性能 . 1.2 换气效率
收稿日期 :2005 -06 -24. 基金项目 :黑龙江省自然科学基金资助 (E0210). 作者简介 :罗志文 (1981— ), 男 , 硕士研究生 ;
赵加宁 (1956— ), 女 , 教授 , 博士生导师 .
境的控制研究 , 希望通过一定的气流组织形式创 造出舒适 、健康的室内空气环境 .传统的上送下回 混合通风到近几年来被很多学者极力推崇并已经 在工程中应用的置换通风和个体送风 , 无不体现 出以人为本 、亲近自然 、和谐共生的发展趋势 .
1269
呼吸区浓度 /μg/m3 624
1081 243
878 40
157
排污效率 1.0
实际新风 换气次数
8
1.2
4.8
2.6
20.8
1.4
5.6
15.8
126.4
8.1