第六章_通风与气流组织第一--三节
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第六章气流组织教学文稿
②工作区处于回流区，故排风温度等于室内 工作区温度。
③由于侧送侧回的射流射程比较长，射流来 得及充分衰减，故可加大送风温差。
侧送侧回的室内气流分布(a)
侧送侧回的室内气流分布(b)
侧送侧回的室内气流分布(C)
侧送侧回的室内气流分布（d）
2. 上送下回
• 孔板送风和散流器送风是常见的上送下
回形式。
的场合 ，采用这种气流组织形式是非常合适.
特点
由于下送上回时的排风温度大于工作区温 度，故室内平均温度较高，经济性好。
但是，下部送风温差不能太大。
下送上回（a）
下送上回(b)
5. 上送上回
• 这种气流组织形式是将送风口和回风口叠在一起， 布置在房间上部。
适用场合
因各种原因不能在房间下部布置风口的场合。
注意
防止气流短路现象的发生。来自送上回上送上回此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！ 感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢
第六章气流组织
1. 侧送侧回
• 侧送风口布置在房间的侧墙上部，空气横向送出， 吹到对面墙上后转折下落，以较低速度流过工作区， 再由布置在侧墙下部的回风口排出。
• 根据房间跨度大小，可以布置成单侧送、单侧回和
双侧送、双侧回。
特点
①速度场和温度场都趋于均匀和稳定，因此 能保证工作区气流速度和温度的均匀性。
• 对于高大房间，送风量往往很大，房间上 部和下部的温差也比较大，采用中部送风 ，下部和上部同时排风，形成两个气流区 ，保证下部工作区达到空调设计要求，而 上部气流区负担排走非空调区的余热量。 （上部不需要空调，节能）
显然
下部气流区的气流组织就是侧送侧回。
中送下、上回
4. 下送上回
• 适用场合
③由于侧送侧回的射流射程比较长，射流来 得及充分衰减，故可加大送风温差。
侧送侧回的室内气流分布(a)
侧送侧回的室内气流分布(b)
侧送侧回的室内气流分布(C)
侧送侧回的室内气流分布（d）
2. 上送下回
• 孔板送风和散流器送风是常见的上送下
回形式。
的场合 ，采用这种气流组织形式是非常合适.
特点
由于下送上回时的排风温度大于工作区温 度，故室内平均温度较高，经济性好。
但是，下部送风温差不能太大。
下送上回（a）
下送上回(b)
5. 上送上回
• 这种气流组织形式是将送风口和回风口叠在一起， 布置在房间上部。
适用场合
因各种原因不能在房间下部布置风口的场合。
注意
防止气流短路现象的发生。来自送上回上送上回此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！ 感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢
第六章气流组织
1. 侧送侧回
• 侧送风口布置在房间的侧墙上部，空气横向送出， 吹到对面墙上后转折下落，以较低速度流过工作区， 再由布置在侧墙下部的回风口排出。
• 根据房间跨度大小，可以布置成单侧送、单侧回和
双侧送、双侧回。
特点
①速度场和温度场都趋于均匀和稳定，因此 能保证工作区气流速度和温度的均匀性。
• 对于高大房间，送风量往往很大，房间上 部和下部的温差也比较大，采用中部送风 ，下部和上部同时排风，形成两个气流区 ，保证下部工作区达到空调设计要求，而 上部气流区负担排走非空调区的余热量。 （上部不需要空调，节能）
显然
下部气流区的气流组织就是侧送侧回。
中送下、上回
4. 下送上回
• 适用场合
6第六章 通风与气流组织
第六章通风与气流组织在本书的第三、四和五章中已经分别介绍了热湿环境和室内空气品质，而合理的气流组织是实现室内热湿环境和保证空气品质的最终环节。
通风空调系统通过送风口（机械通风）或建筑的开口（自然通风）将满足要求的空气送入建筑中，形成合理的气流组织，从而实现所需要的热湿环境和空气品质。
一般来说，狭义的气流组织指的是上（下、侧、中）送上（下、侧、中）回或置换送风、个性化送风等具体的送回风形式，也称气流组织形式；而广义的室内气流组织，是指一定的送风口形式和送风参数所带来的室内气流分布(Air Distribution)。
其中，送风口的形式包括风口（送风口、回风口、排风口）的位置、形状、尺寸，送风参数包括送风的风量、风速的大小和方向以及风温、湿度、污染物浓度等。
本章所讨论的内容即为这种广义的气流组织。
本章将着重介绍气流组织与室内空气环境的关系，包括常见的气流组织形式、气流组织的描述方法和评价指标、气流组织的测量与计算方法以及典型的气流组织示例等。
第一节通风（空调）的目的与方法1.1 通风（空调）的目的所谓通风，是指把建筑物室内污浊的空气直接或净化后排至室外，再把新鲜的空气补充进来，从而保持室内的空气环境符合卫生标准。
空调和通风有类似的作用，没有严格的区分，但是一般来说，空调还要考虑到控制房间的热环境，因此送风要经过较为复杂的处理过程，空调对效果的要求也更为严格。
建筑内部的空调通风条件是决定生活在建筑内部的人们健康、舒适的重要因素。
通风（或空调）的目的主要有以下几个方面：一、保证排除室内污染物。
室内空气污染物的来源多种多样。
有从室外带入的污染物：工业燃烧和汽车尾气排放的NO2、SO2、臭氧等；有室内产生的污染物：室内装饰材料散发的挥发性有机化合物、人体新陈代谢产生的CO2、家用电器产生的臭氧，以及厨房油烟等其它污染物。
室内污染物源可以散发到空间各处，在室内形成一定的污染物分布。
大量的污染物在空间存在，会对人体健康存在不利影响，而对房间进行通风则可以带走室内的污染物。
第六章 通风与气流组织(wlf)第二节
0
f ( )d F ( ) F (0) 0 F () 1
13
空气龄的概率分布f(τ)：年龄为τ的空气微团 在某点空气中所占的比例。
空气龄的累计分布F(τ):年龄比τ短的空气微 团所占的比例。
某点的空气龄tp指该点所有微团的的空气龄的 平均值：
p f ( )d p [1 F ( )]d
38
第六章 通风与气流组织
§6.2 室内空气分布的 描述参数
1
气流组织：在一定的送回风形式下，建筑内部 空间会形成某个具体的风速分布、温度分布、 湿度分布、污染物浓度分布。 如何评价气流组织？
② 描述污染物排除有效性的参数：污染物到达程度，到 达的时间； ③ 与热舒适有关的参数； ④ 若充分混合，用一个集总的参数对房间通风效果进行 总体评价。
非完全混合（实际情况）：入口处空气最新 鲜，出口处空气龄要高于房间平均空气龄， 死角处最陈旧。
17
2. 换气效率(Air exchange efficiency
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 ：
Ce Cs C Cs
Ce Cs p Cp Cs
30
排污效率的意义：
衡量稳态通风性能的指标，表示送风排除污染物的 能力。
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，或者能较快的将室内初始浓度降 下来的气流组织，排污效率高。
主要影响ε的因素：
7
二、通风有效性描述参数
空气龄 换气效率 可及性
8
1. 空气龄(Air Age)
第六章气流组织标准版资料
侧因送各风 种口原布因置不在能房在间房的间侧下墙部上布部置，风空口气的横场向合送。出，吹到对面墙上后转折下落，以较低速度流过工作区，再由布置在侧墙下部的回风口 排这出种。 气流组织形式是将送风口和回风口叠在一起，布置在房间上部。
根侧据送房 侧间回跨的度室大内小气，流可分以布布(C置) 成单侧送、单侧回和双侧送、双侧回。
这种形式的排风温度也接近室内工作区平均温度。
上送下回的室内气流分布(a)
上送下回的室内气流分布(b)
上送下回的室内气流分布(c)
3. 中送下、上回
• 对于高大房间，送风量往往很大，房间上 部和下部的温差也比较大，采用中部送风， 下部和上部同时排风，形成两个气流区， 保证下部工作区达到空调设计要求，而上 部气流区负担排走非空调区的余热量。 （上部不需要空调，节能）
②（工上作 部区不处需于要回空流调区，，节故能排）风温度等于室内工作区温度。
下孔部板气 送流风区和的散气流流器组送织风就，是可侧以送形侧成回平。行流流型，涡流少，断面速度场均匀的气流 。
因侧各送种 侧原回因的不室能内在气房流间分下布部(b)布置风口的场合。
注意 侧送风口布置在房间的侧墙上部，空气横向送出，吹到对面墙上后转折下落，以较低速度流过工作区，再由布置在侧墙下部的回风口
部排工出作 。区达到空调设计要求，而上部气流区负担排走非空调区的余热量。
根②据工房 作间区跨处度于大回小流，区可，以故布排置风成温单度侧等送于、室单内侧工回作和区双温侧度送。、双侧回。
Hale Waihona Puke 适用场合 ①下速部度 气场流和区温的度气场流都组趋织于就均是匀侧和送稳侧定回，。因此能保证工作区气流速度和温度的均匀性。
显然
下部气流区的气流组织就是侧送侧回。
根侧据送房 侧间回跨的度室大内小气，流可分以布布(C置) 成单侧送、单侧回和双侧送、双侧回。
这种形式的排风温度也接近室内工作区平均温度。
上送下回的室内气流分布(a)
上送下回的室内气流分布(b)
上送下回的室内气流分布(c)
3. 中送下、上回
• 对于高大房间，送风量往往很大，房间上 部和下部的温差也比较大，采用中部送风， 下部和上部同时排风，形成两个气流区， 保证下部工作区达到空调设计要求，而上 部气流区负担排走非空调区的余热量。 （上部不需要空调，节能）
②（工上作 部区不处需于要回空流调区，，节故能排）风温度等于室内工作区温度。
下孔部板气 送流风区和的散气流流器组送织风就，是可侧以送形侧成回平。行流流型，涡流少，断面速度场均匀的气流 。
因侧各送种 侧原回因的不室能内在气房流间分下布部(b)布置风口的场合。
注意 侧送风口布置在房间的侧墙上部，空气横向送出，吹到对面墙上后转折下落，以较低速度流过工作区，再由布置在侧墙下部的回风口
部排工出作 。区达到空调设计要求，而上部气流区负担排走非空调区的余热量。
根②据工房 作间区跨处度于大回小流，区可，以故布排置风成温单度侧等送于、室单内侧工回作和区双温侧度送。、双侧回。
Hale Waihona Puke 适用场合 ①下速部度 气场流和区温的度气场流都组趋织于就均是匀侧和送稳侧定回，。因此能保证工作区气流速度和温度的均匀性。
显然
下部气流区的气流组织就是侧送侧回。
第六章气流组织 ppt课件
• 你怎么称呼老师？ • 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你
是否会认为老师的教学方法需要改进？ • 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭 • “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我
笨，没有学问无颜见爹娘 ……” • “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
4
1. 侧送侧回
③由于侧送侧回的射流射程比较长，射流来 得及充分衰减，故可加大送风温差。
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侧送侧回的室内气流分布(a)
6
侧送侧回的室内气流分布(b)
7
侧送侧回的室内气流分布(C)
8
侧送侧回的室内气流分布（d）
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Байду номын сангаас
2. 上送下回
• 孔板送风和散流器送风是常见的上送下
回形式。
特点
孔板送风和散流器送风，可以形成平行流流型， 涡流少，断面速度场均匀的气流 。对于温湿度 要求精度高的房间，特别是洁净度要求很高的房 间，是理想的气流组织型式。
这种形式的排风温度也接近室内工作区平均温度。
10
上送下回的室内气流分布(a)
11
上送下回的室内气流分布(b)
12
上送下回的室内气流分布(c)
13
3. 中送下、上回
• 对于高大房间，送风量往往很大，房间上 部和下部的温差也比较大，采用中部送风 ，下部和上部同时排风，形成两个气流区 ，保证下部工作区达到空调设计要求，而 上部气流区负担排走非空调区的余热量。 （上部不需要空调，节能）
• 侧送风口布置在房间的侧墙上部，空气横向送出， 吹到对面墙上后转折下落，以较低速度流过工作区， 再由布置在侧墙下部的回风口排出。
• 根据房间跨度大小，可以布置成单侧送、单侧回和
建筑环境学理论第六章通风与气流组织
通风（空调）的目的与方法 室内气流分布的描述参数 气流组织的测量与计算方法
建筑环境学理论第六章通风与气流组织 3
建筑环境学理论第六章通风与气流组织
4
通风
基本考虑单一参数控制，如温度，污染物浓度等
空气调节
多参数控制：调节温度、湿度、流速、洁净度、 空气成分、气味等
污染严重：直流式系统（即机械通风系统） 污染不很严重：部分回风系统
特点 可控制性强。可通过调整风口、风量等控制室内气流分布 需要消耗 能源 初投资和运行费都比较高 建筑环境学理论第六章通风与气流组织 6
基本原理：只要建筑开口两侧存在压力差P，就会
有空气流过开口。流过的风速为： P
＝ 2P＝ 2P
驱动力压差
热压：温差引起的空气密度差导致建筑开口内外的压差
风压：室外绕流引起建筑周围压力分布的不同形成开口处的 压差
自然通风的分类
热压通风 风压通风 风压和热压的联合作用下的自然通风
建筑环境学理论第六章通风与气流组织 7
P b ( P a ) P b P a g (w h n )来自bwn h
a
建筑环境学理论第六章通风与气流组织 8
建筑环境学理论第六章通风与气流组织 24
室内气流分布的描述参数－－气流分布与室内环境
通风气流组织评价的三类参数
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
建筑环境学理论第六章通风与气流组织
1
气流组织的定义
狭义：机械通风的送回风的搭配形式 广义：一定的送风口形式和送风参数所带来的
室内气流分布(Air Distribution)
送风参数：风量、风速的大小和方向以及风温、 湿度、污染物浓度等
第六章_通风与气流组织第一--三节
通风和空调的区别
通风：不采用回风，空气不循环使用，进风不 （或简单）处理，排风需处理至满足排放标准才 能排除； 空调：采用回风，进风需处理至设计值，排风不 需处理。
4
二、自然通风（Natural Ventilation）
定义：指利用自然的手段（热压、风 压等）来促使空气流动而进行 的通风换气方式。
洁区
29
常见风口类型---置换通风
30
3、个性化送风（Personalized Ventilation）
原理：将处理好的新鲜空 气直接送至人员主要活动 区，同时人可调节送风参 数，实现有限区域个性化。
特点：个性化调节；直接 控制呼吸区，无需全部区 域的控制；通风效率高， 通风量、能耗小。
42
根据通风气流的目的，气流分布的 评价分为三个方面 通风有效性 排污有效性 能量利用有效性与热舒适
43
二、通风有效性描述参数
空气龄 换气效率 可及性
44
1、空气龄(Air Age)
最早于20世纪80 年代由Sandberg 提出。
定义：指送风到 达房间某点的时 间。
实际意义：旧空 气被新空气代替 的速度。
输入和平衡分配； 在噪声和污染严重地区，不适用； 安全隐患，应预先采取措施； 不适用恶劣气候地区； 需要居住者自己调节，麻烦； 未对进口空气过滤、净化； 所需空间较大，受到建筑形式的限制。
24
三、机械通风（Mechanical Ventilation）
定义：指利用机械手段（风机、风扇等）产 生压力差来实现空气流动的方式。
＝ 2P＝ 2P
通过的空气量：
G F＝F 2P
关键因素： F、P
通风：不采用回风，空气不循环使用，进风不 （或简单）处理，排风需处理至满足排放标准才 能排除； 空调：采用回风，进风需处理至设计值，排风不 需处理。
4
二、自然通风（Natural Ventilation）
定义：指利用自然的手段（热压、风 压等）来促使空气流动而进行 的通风换气方式。
洁区
29
常见风口类型---置换通风
30
3、个性化送风（Personalized Ventilation）
原理：将处理好的新鲜空 气直接送至人员主要活动 区，同时人可调节送风参 数，实现有限区域个性化。
特点：个性化调节；直接 控制呼吸区，无需全部区 域的控制；通风效率高， 通风量、能耗小。
42
根据通风气流的目的，气流分布的 评价分为三个方面 通风有效性 排污有效性 能量利用有效性与热舒适
43
二、通风有效性描述参数
空气龄 换气效率 可及性
44
1、空气龄(Air Age)
最早于20世纪80 年代由Sandberg 提出。
定义：指送风到 达房间某点的时 间。
实际意义：旧空 气被新空气代替 的速度。
输入和平衡分配； 在噪声和污染严重地区，不适用； 安全隐患，应预先采取措施； 不适用恶劣气候地区； 需要居住者自己调节，麻烦； 未对进口空气过滤、净化； 所需空间较大，受到建筑形式的限制。
24
三、机械通风（Mechanical Ventilation）
定义：指利用机械手段（风机、风扇等）产 生压力差来实现空气流动的方式。
＝ 2P＝ 2P
通过的空气量：
G F＝F 2P
关键因素： F、P
第六章通风与气流组织
仅有热压作用时，余压仅沿高度变化，且变化的规律如图 所示，余压值从窗孔ａ的负值逐渐增大到排风窗孔ｂ的正值。 其中在o-o平面上，余压等于零，我们通常将其称为中和面， 因中和面的余压△Pxo=0，于是ａ、ｂ窗孔的余压分别为：
△Pxa =△Pxo-h1g（w-n） = -h1g（w-n） Pa
△Pxb =△Pxo+h2g（w-n） = h2g（w-n） Pa 不难理解，对于中和面
从式中可以看出， △P是自然通风的直接推动力！
第一节 通风（空调）的目的与方法
二、自然通风
2.热压作用下的自然通风 窗孔a和b，两者高差为h，窗 外空气的静压力分别为Pa、Pb， 窗内为Pa/、Pb/，室内外空气温 度及密度分别为tn、ρ n和tw、ρ w。 设tn>tw，则ρ n<ρ w。 先开启下a，关闭b，由于空气 先由流动到静止，最后使得 △ Pa=0 ， 此 时 据 流 体 静 力 学 原 理窗孔ｂ内外压差为：
1.不均匀系数
算术平均值为：
t
ti
n
i
n
均方根偏差为： t
2P
式中： 为1 门窗的流量系数，μ值大小与门窗的 构造有关，其值一般小于1。
第一节 通风（空调）的目的与方法
二、自然通风
1.自然通风的作用原理 通过门窗的空气量为：
L F F
2P
m3 / s
G L F 2P kg / s
式中：F---窗孔的面积，m2；L---空气体积换气量，m3/s； G---空气质量换气量，kg/s
空气离开房间时空气龄 r
也称作“换气时间” 置换室内全部现存
空气的时间
△Pxa =△Pxo-h1g（w-n） = -h1g（w-n） Pa
△Pxb =△Pxo+h2g（w-n） = h2g（w-n） Pa 不难理解，对于中和面
从式中可以看出， △P是自然通风的直接推动力！
第一节 通风（空调）的目的与方法
二、自然通风
2.热压作用下的自然通风 窗孔a和b，两者高差为h，窗 外空气的静压力分别为Pa、Pb， 窗内为Pa/、Pb/，室内外空气温 度及密度分别为tn、ρ n和tw、ρ w。 设tn>tw，则ρ n<ρ w。 先开启下a，关闭b，由于空气 先由流动到静止，最后使得 △ Pa=0 ， 此 时 据 流 体 静 力 学 原 理窗孔ｂ内外压差为：
1.不均匀系数
算术平均值为：
t
ti
n
i
n
均方根偏差为： t
2P
式中： 为1 门窗的流量系数，μ值大小与门窗的 构造有关，其值一般小于1。
第一节 通风（空调）的目的与方法
二、自然通风
1.自然通风的作用原理 通过门窗的空气量为：
L F F
2P
m3 / s
G L F 2P kg / s
式中：F---窗孔的面积，m2；L---空气体积换气量，m3/s； G---空气质量换气量，kg/s
空气离开房间时空气龄 r
也称作“换气时间” 置换室内全部现存
空气的时间
第六章 通风与气流组织(wlf)第三节
τ
M ' (τ ) = QCe (τ ) M (τ ) = ∫ C p (τ )dV = M (0) Q ∫ Ce (τ )dτ
V 0
∞
1 1 τCe (τ )dτ = ∫ τ [ Q M ' (τ )]dτ = Q ∫ τd ( M (τ )) ∫ 0 1 Q 0 ∞ 0 ∞ ∞ 0
∞
∞
1 1 = τM (τ ) + Q ∫ M (τ )dτ = Q ∫ M (τ )dτ 0 0
21
以下降法为例证明平均 空气龄公式( 空气龄公式(2)
∞ 1 τ p = V ∫ τ p dV = V ∞
∫ ∫C
0V ∞
p
(τ )dVdτ =
∞
∫ M (τ )dτ
0
VC (0)
M ( 0)
=
Q ∫ τCe (τ )dτ
0
M ( 0)
=
∫ τC (τ )dτ
e 0 ∞
∫ C (τ )dτ
e 0
13
释放点在房间内部,测量点在出风口处 释放点在房间内部, ——污染物驻留时间 ——污染物驻留时间 脉冲法 上升法 下降法
14
脉冲法测污染物驻留时间
在通风房间的入口释放 少量示踪气体, 少量示踪气体,记录被 测点的浓度变化过程 频率分布函数
c (τ ) = c (τ ) A(τ ) = (τ )dτ m Q ∫c
p p
污染物年龄公式
τ
p
=∫
∞
0
c p (τ ) 1 dτ c p (∞ )
12
下降法测污染物年龄
待通风房间各点浓度平 衡后, 衡后,停止示踪气体加 入,测量被测点的浓度 变化过程 累积分布函数 污染物年龄公式
M ' (τ ) = QCe (τ ) M (τ ) = ∫ C p (τ )dV = M (0) Q ∫ Ce (τ )dτ
V 0
∞
1 1 τCe (τ )dτ = ∫ τ [ Q M ' (τ )]dτ = Q ∫ τd ( M (τ )) ∫ 0 1 Q 0 ∞ 0 ∞ ∞ 0
∞
∞
1 1 = τM (τ ) + Q ∫ M (τ )dτ = Q ∫ M (τ )dτ 0 0
21
以下降法为例证明平均 空气龄公式( 空气龄公式(2)
∞ 1 τ p = V ∫ τ p dV = V ∞
∫ ∫C
0V ∞
p
(τ )dVdτ =
∞
∫ M (τ )dτ
0
VC (0)
M ( 0)
=
Q ∫ τCe (τ )dτ
0
M ( 0)
=
∫ τC (τ )dτ
e 0 ∞
∫ C (τ )dτ
e 0
13
释放点在房间内部,测量点在出风口处 释放点在房间内部, ——污染物驻留时间 ——污染物驻留时间 脉冲法 上升法 下降法
14
脉冲法测污染物驻留时间
在通风房间的入口释放 少量示踪气体, 少量示踪气体,记录被 测点的浓度变化过程 频率分布函数
c (τ ) = c (τ ) A(τ ) = (τ )dτ m Q ∫c
p p
污染物年龄公式
τ
p
=∫
∞
0
c p (τ ) 1 dτ c p (∞ )
12
下降法测污染物年龄
待通风房间各点浓度平 衡后, 衡后,停止示踪气体加 入,测量被测点的浓度 变化过程 累积分布函数 污染物年龄公式
06第6章室通风与气流组织
4
热压通风
Pb (Pa ) Pb Pa gh( w n )
b
w
n
h
a
5
热压通风的基本概念
b
h2
余压
o
h1
中和面
o
a
6
余压
i ( out li ) H i g 1 / 1.5 Lia ( total) Fdi [ ] 1 (1 1.5 ) m
置换通风的空气年龄场
置换通风送风形式，空气年龄长的部位在上 方。年龄单位：秒
24
如何描述和评价气流组织
描述送风有效性的参数
送风能否有效到达,空气新鲜程度如何
描述污染物排除有效性的参数
污染物到达考察区域的程度及所需时间
与热舒适关系密切的有关参数
25
均匀混合气流组织的描述参 数
对于一个均与混合的房间，换气次数或名义 时间常数就可以反映房间的通风情况。 换气次数 n=Q/V 次/h
第六章 通风与 气流组织
1
通风（空调）的目的与方法
通风（空调）的目的 1. 保证排除室内污染物。 2. 保证室内人员热舒适。 3. 满足室内人员对新鲜空气的需要。 通风（空调）系统要配以合理的气流组织形 式 方法分自然通风和机械通风两种。
2
自然通风
特点：
自然通风是指利用自然的手段（热压、风压 等）来促使空气流动而进行的通风换气方式。
气流分布的研究方法
数值求解法 半经验公式法 示踪气体实验法
置换通风数值求解 方法的空间模型
1-壁橱，2-桌子 ，3-计算机，4人，5-灯，6-送 风口，7-回风口
20
置换通风的速度场
21
置换通风的温度场
热压通风
Pb (Pa ) Pb Pa gh( w n )
b
w
n
h
a
5
热压通风的基本概念
b
h2
余压
o
h1
中和面
o
a
6
余压
i ( out li ) H i g 1 / 1.5 Lia ( total) Fdi [ ] 1 (1 1.5 ) m
置换通风的空气年龄场
置换通风送风形式，空气年龄长的部位在上 方。年龄单位：秒
24
如何描述和评价气流组织
描述送风有效性的参数
送风能否有效到达,空气新鲜程度如何
描述污染物排除有效性的参数
污染物到达考察区域的程度及所需时间
与热舒适关系密切的有关参数
25
均匀混合气流组织的描述参 数
对于一个均与混合的房间，换气次数或名义 时间常数就可以反映房间的通风情况。 换气次数 n=Q/V 次/h
第六章 通风与 气流组织
1
通风（空调）的目的与方法
通风（空调）的目的 1. 保证排除室内污染物。 2. 保证室内人员热舒适。 3. 满足室内人员对新鲜空气的需要。 通风（空调）系统要配以合理的气流组织形 式 方法分自然通风和机械通风两种。
2
自然通风
特点：
自然通风是指利用自然的手段（热压、风压 等）来促使空气流动而进行的通风换气方式。
气流分布的研究方法
数值求解法 半经验公式法 示踪气体实验法
置换通风数值求解 方法的空间模型
1-壁橱，2-桌子 ，3-计算机，4人，5-灯，6-送 风口，7-回风口
20
置换通风的速度场
21
置换通风的温度场
通风与气流组织
63
常用的计算软件 • PHOENICS • FLUENT • Airpak
64
数值求解的研究方法
1-壁橱，2-桌子 ，3-计算机，4人，5-灯，6-送 风口，7-回风口
65
置换通风的速度场
66
置换通风的温度场
67
置换通风的污染物浓度场
• 置换通风中，污染物浓度高的部位在上方 。
68
置换通风的空气年龄场
w
Pb (Pa ) Pb Pa
PPx’bb
b
Kb
Pb
gh(w n )
热压
tw w
h
tn n
Pa a
PPx’aa
7
Ka
（二）余压的概念（p185）
• 室内某一点的压力 和室外同标高未受 扰动的空气压力的 差值。 o
• 余压为正，风口排 风；余压为负，风 口进风。
d
dC
V GC0 M GC
dC GC0 M GC
d
V
31
全面混合式通风的基本微分方程式 （稀释污染物所确定的方程）
• 在通风量一定、室内初始浓度为C1的时候 ，求C2与通风时间的关系：
C2
C1
e
xp
G
V
M G
C0
1
exp
最好
机械和自然通 风 61
计算流体动力学CFD的发展背景
计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics，简称CFD）是利用数值计算方法通 过计算机求解描述流体运动的数学方程，揭示流 体运动内在规律的一门新兴学科。
计算机表现出在速度、内存等方面的巨大潜 力之后，才有越来越多的学者通过离散算法、迭 代方法等计算数学领域的研究活动，使流体力学 有了与计算机结合的可能，为CFD的飞速发展奠 定了基础。
常用的计算软件 • PHOENICS • FLUENT • Airpak
64
数值求解的研究方法
1-壁橱，2-桌子 ，3-计算机，4人，5-灯，6-送 风口，7-回风口
65
置换通风的速度场
66
置换通风的温度场
67
置换通风的污染物浓度场
• 置换通风中，污染物浓度高的部位在上方 。
68
置换通风的空气年龄场
w
Pb (Pa ) Pb Pa
PPx’bb
b
Kb
Pb
gh(w n )
热压
tw w
h
tn n
Pa a
PPx’aa
7
Ka
（二）余压的概念（p185）
• 室内某一点的压力 和室外同标高未受 扰动的空气压力的 差值。 o
• 余压为正，风口排 风；余压为负，风 口进风。
d
dC
V GC0 M GC
dC GC0 M GC
d
V
31
全面混合式通风的基本微分方程式 （稀释污染物所确定的方程）
• 在通风量一定、室内初始浓度为C1的时候 ，求C2与通风时间的关系：
C2
C1
e
xp
G
V
M G
C0
1
exp
最好
机械和自然通 风 61
计算流体动力学CFD的发展背景
计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics，简称CFD）是利用数值计算方法通 过计算机求解描述流体运动的数学方程，揭示流 体运动内在规律的一门新兴学科。
计算机表现出在速度、内存等方面的巨大潜 力之后，才有越来越多的学者通过离散算法、迭 代方法等计算数学领域的研究活动，使流体力学 有了与计算机结合的可能，为CFD的飞速发展奠 定了基础。
第六章通风与气流组织wlf第二节
关。 污染源越靠近排风口，排空时间越小。
28
2.排污效率与余热排除效率
对整个房间来说，排污效率：
n Ce Ce Cs
t C
C Cs
对房间任一点来说，
p Ce Cs
Cp Cs
29
排污效率的意义：
衡量稳态通风性能的指标，表示送风排除污染物的 能力。
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，或者能较快的将室内初始浓度降 下来的气流组织，排污效率高。
36
小结
可以用空气龄、换气效率和送风可及性三种 指标评价某种通风形式的通风效率
用污染物含量、排空时间；排污效率、污染 物年龄、污染源可及性对污染物排除有效性进 行评价。
评价热舒适性的指标有不均匀系数、ADPI 换气次数、名义时间常数也是评价室内气流
组织好坏的重要指标。
37
23
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
根据送风可及性的大小，可以确定各风 口对空间各处的影响程度，从而可更有 针对性地调节各送风口的参数来改变空 间各处的值
24
三、污染物排除有效性的描 述参数
污染物含量、排空时间 排污效率 污染物年龄 污染源可及性
均温度， ηt>1
31
3.污染物年龄
定义：污染物从产生到当前时刻的时间。 污染物驻留时间：污染物从产生到离开房间
的时间。 与空气龄相同：概率分布函数、累计分布函
数。 与空气龄不同：某点的污染物年龄越短，污
染物越容易来到该点，IAQ差。
32
4.污染源可及性（Accessibility of
25
1.污染物含量和排空时间
28
2.排污效率与余热排除效率
对整个房间来说，排污效率：
n Ce Ce Cs
t C
C Cs
对房间任一点来说，
p Ce Cs
Cp Cs
29
排污效率的意义：
衡量稳态通风性能的指标，表示送风排除污染物的 能力。
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，或者能较快的将室内初始浓度降 下来的气流组织，排污效率高。
36
小结
可以用空气龄、换气效率和送风可及性三种 指标评价某种通风形式的通风效率
用污染物含量、排空时间；排污效率、污染 物年龄、污染源可及性对污染物排除有效性进 行评价。
评价热舒适性的指标有不均匀系数、ADPI 换气次数、名义时间常数也是评价室内气流
组织好坏的重要指标。
37
23
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
根据送风可及性的大小，可以确定各风 口对空间各处的影响程度，从而可更有 针对性地调节各送风口的参数来改变空 间各处的值
24
三、污染物排除有效性的描 述参数
污染物含量、排空时间 排污效率 污染物年龄 污染源可及性
均温度， ηt>1
31
3.污染物年龄
定义：污染物从产生到当前时刻的时间。 污染物驻留时间：污染物从产生到离开房间
的时间。 与空气龄相同：概率分布函数、累计分布函
数。 与空气龄不同：某点的污染物年龄越短，污
染物越容易来到该点，IAQ差。
32
4.污染源可及性（Accessibility of
25
1.污染物含量和排空时间
第六章-通风与气流组织
2、空气扩散性能指标（ADPI）
（1）定义：
• 满足规定风速和温度要求的测点数与总测点比。
（2）实际： • 考虑空气温度与风速对人体的综合作用：
⊿ET=（ti-tn）—7.66（ui-0.15） 式中，⊿ET~有效温度差， ti、tn、ui~工作区某点的空
气温度、设计室内温度、空气流速。 • 符合多数人舒适要求的⊿ET在-1.7~+1.1之间。 （3）实用式、数值：
• CFD法：“在计算机上虚拟地做实验”~依据室内空 气流动的数学物理模型，将房间划分为许多小的控制 体，把控制空气流动的连续的微分方程组离散为非连 续的代数方程组。再结合实际的初始、边界条件，在 计算机上求解离散所得代数方程组，作为房间内空气 分布情况。
• 高层次、知识密集度较高的商业产品：PHOENICS （FLAIRE）、CFX、FLUENT（Airpak）、STAR-D
有利于自然通风。 • 主房间应布置在夏季的迎风面，辅助房间则
布置在背风面；改进门、窗结构和内开口。 • 房间进气口不能正对夏季风向时，可设置导
流板、采用绿化或台阶式平面组合等方法。 • 布置建筑内部的开口位置，应是室内流场分
布均匀。 • 努力引风、导风、透风—利用天井、楼梯间、
屋顶开天窗等。
2）建筑群的布局
2、按照实现机理或流动动力分
（1）自然通风（空调） • 利用自然的手段（热压和风压等）来促
使空气流动而进行的通风方式。 1）优点： • 无需耗能或消耗很少的动力， • 系统简单、占地面积小， • 经济~投资少，运行费用低， • 通风效果好； 2）局限： • 受气象条件、建筑结构和布局的限制；德国议会大厦自然通风 • 注意城市大气质量、涡流风的影响； • 可控性低，风量可能不足。
第六章 空调房间气流组织
xe
§5 气流组织
（2）热量扩散比动量扩散快
5.2送、回风口气流运动规律
ΔTx /ΔTo=0.73（vx / vo）
4、射流弯曲 （1）判据：阿基米德数
Ar=g do (To-Tn）/(vo2 Tn )
① To>Tn，Ar >0，热射流，射流上弯；
② To<Tn，Ar <0，冷射流，射流下弯； ③ To=Tn， |Ar |<0.001,可忽略射流弯曲，看成等温射流。 （2）射流弯曲轴心轨迹 ① 方程
r2 r1 v2 v1
xe
§6 气流组织
6.3.1 要求
一、温度梯度要求
6.3对室内气流分布的要求与评价
1、ISO 7730标准：工作区内，距地面上方1.1m和0.1m之间 的温差不应大于3℃。 2、ASHRAE 55-92标准：工作区内，距地面上方1.8m和 0.1m之间的温差不应大于3℃。 二、空调区允许风速 1、舒适性空调：冬，≯0.2m/s；夏，≯0.3m/s。
② 计算风口实际出口风速：vo=L/ΨFn
L：房间风量；Ψ：风口有效面积系数,一般取0.72-0.82 F：风口面；n：风口数量。
xe
§6 气流组织
③ 计算射流自由度：Fn0.5/do， 根据公式
6.6 气流组织计算
（vhp / vo ) . (Fn0.5 /do )=0.69
校核工作区风速，不满足则重新确定风口数量或面积。 （6）校核贴附长 ① 计算Ar；
2、工艺性空调：冬，≯0.3m/s；夏，0.2-0.5m/s。
xe
§6 气流组织
6.3.2 评价
6.3对室内气流分布的要求与评价
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℃；
§5 气流组织
（2）热量扩散比动量扩散快
5.2送、回风口气流运动规律
ΔTx /ΔTo=0.73（vx / vo）
4、射流弯曲 （1）判据：阿基米德数
Ar=g do (To-Tn）/(vo2 Tn )
① To>Tn，Ar >0，热射流，射流上弯；
② To<Tn，Ar <0，冷射流，射流下弯； ③ To=Tn， |Ar |<0.001,可忽略射流弯曲，看成等温射流。 （2）射流弯曲轴心轨迹 ① 方程
r2 r1 v2 v1
xe
§6 气流组织
6.3.1 要求
一、温度梯度要求
6.3对室内气流分布的要求与评价
1、ISO 7730标准：工作区内，距地面上方1.1m和0.1m之间 的温差不应大于3℃。 2、ASHRAE 55-92标准：工作区内，距地面上方1.8m和 0.1m之间的温差不应大于3℃。 二、空调区允许风速 1、舒适性空调：冬，≯0.2m/s；夏，≯0.3m/s。
② 计算风口实际出口风速：vo=L/ΨFn
L：房间风量；Ψ：风口有效面积系数,一般取0.72-0.82 F：风口面；n：风口数量。
xe
§6 气流组织
③ 计算射流自由度：Fn0.5/do， 根据公式
6.6 气流组织计算
（vhp / vo ) . (Fn0.5 /do )=0.69
校核工作区风速，不满足则重新确定风口数量或面积。 （6）校核贴附长 ① 计算Ar；
2、工艺性空调：冬，≯0.3m/s；夏，0.2-0.5m/s。
xe
§6 气流组织
6.3.2 评价
6.3对室内气流分布的要求与评价
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℃；
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--
10
热压作用模拟的建筑模型
每层有上下 两个开口
--
11
分室 布内
空 气 速 度
--
12
分室 布内
空 气 温 度
--
13
然用 3 通下、 风的风
自压 作
--
14
风压作用下的自然通风
往往采用CFD 或风洞模型实验的 方法求取K值。
风压系数 Pf
Pf
K w2
2
w
--15Βιβλιοθήκη 风压：静压的升高或降低。 风压与建筑物的几何形状、室外的风向有
中庭通风：利用中庭作为风井实现自然通风。
--
22
6、自然通风优点
适用于温带气候的建筑； 经济； 若开口的数量足够、位置合适，空气流量会
较大； 无需专门机房； 无需专门维护
--
23
7、自然通风缺点
通风量难控制 达不到预期IAQ， 热损失大
在大而深的多房间建筑中，难以保证新风的充分 输入和平衡分配；
为了得到均匀的室内空气。
--
27
常见送风口类型——混合通风
条缝风口
旋流风口
器散 流
百叶风口
--
28
2、置换通风（Displacement Ventilation）
原理：将处理过的空气直接送入到人的工作 区（呼吸区），使人率先接触到新鲜空气， 从而改善呼吸区的空气品质。
送风装置：散流器（地面、屋角、背靠墙壁）
余压>0——排风；余压<0——送风
某窗孔的余压Px′：以窗孔a为基准面
Px′=Pxa + gh′(ρw- ρn) 某窗孔的余压Px′：以窗孔o为基准面
Px′=Pxo + gh′(ρw- ρn)
--
9
余压沿房间高度的变化
余压
b
h2
o
中和面
o
h1
a
整个房间余压值从窗孔a的负值逐渐增大到排风口b的正值。
第六章 通风与气流组织
--
1
气流分布与热湿环境和空气 品质的关系
广义上讲，受控对象所需要的热湿环境和室内空气 品质都是通过合适的气流分布形成的（不论是自然 对流，还是强制通风）
狭义的气流分布指的是上（下、侧、中）送上（下、 侧、中）回或置换送风、个性化送风等具体的送回 风形式；而广义的气流分布，是指一定的送风口形 式和送风参数所带来的室内气流相关参数分布(Air Distribution)。
--
2
第一节 通风（空调）的目的 与方法
一、通风的目的 通风：把建筑物室内污浊的空气直接或净化
后排至室外，再把新鲜的空气补充进来，从 而保持室内的空气环境符合卫生标准。
通风的目的：
保证排除室内污染物 保证室内人员的热舒适 满足室内人员对新鲜空气的需要
--
3
通风方式： 自然通风：依靠自然风压、热压作用进行通 风 机械通风：利用风机等机械设备进行通风
热压：温差引起的空气密度差导致建
筑开口内外 的压差。
风压：室外气流绕流引起建筑周围压
力分布的不同形成开口处的压
差。
--
5
特点：
不消耗动力或消耗很少的动力——节能； 占地面积小，投资少，运行费用低； 用充足的新鲜空气保证室内的空气品质
--
6
基本原理：只要建筑开口两侧存在压力差P， 就会有空气流过开口。流过的风速为：
--
20
风压和热压的联合作用
--
21
5、常见的自然通风形式
穿堂风：房间的入口、出口相对，自然风直接从 入口进入，通过整个房间后穿出出口。进、出口 的距离为屋顶高度的2.5-5倍（约6m）。
单面通风：入口和出口在建筑的同一面。通过湍 流脉动、热压风压、缝隙进行室内外空气交换。
被动风井（烟囱）通风：为了排出房间中的湿空 气。
--
31
常见送风口类型
个性化送风装置——两边送风
--
32
四、常见送回风形式
＝ 2P＝ 2P
通过的空气量：
GF ＝ F2P
关键因素： F、P
--
7
1、热压通风
热压
P b ( P a ) P b P a g (w h n )
b
w
n h
a
--
8
2、余压
定义：室内某一点的压力和室外同标高未受 扰动的空气压力的差值称为该点的余压。
只有热压作用下：余压=窗孔内外压差
在噪声和污染严重地区，不适用；
安全隐患，应预先采取措施；
不适用恶劣气候地区；
需要居住者自己调节，麻烦；
未对进口空气过滤、净化；
所需空间较大，受到建筑形式的限制。
--
24
三、机械通风（Mechanical Ventilation）
定义：指利用机械手段（风机、风扇等）产
生压力差来实现空气流动的方式。
关。 静压 ，Pf>0，正压；静压 ，Pf<0，负压 同一建筑，两个风压值不同的空洞，K大
的窗孔进风，K小的窗孔排风。
--
16
风洞模型实验
--
17
风洞模型实验
--
18
4、风压和热压的联合作用
2
2
P b P x b K b2 ww P x a h (w g n ) K b2 ww
w
下部温度、浓度<上部，工作区位于下部清 洁区
--
29
常见风口类型---置换通风
--
30
3、个性化送风（Personalized Ventilation）
原理：将处理好的新鲜空 气直接送至人员主要活动 区，同时人可调节送风参 数，实现有限区域个性化。
特点：个性化调节；直接 控制呼吸区，无需全部区 域的控制；通风效率高， 通风量、能耗小。
分类：1）机械送风-自然排风系统；2）机械 排风-自然送风系统；3）机械送排风系统
--
25
混合通风
通风形式 置换通风 个性化送风
--
26
1、混合通风（Mixing Ventilation）
原理：将空气以一股或多股的形式从工作区 外以射流形式送入房间，射入过程中卷吸一 定数量的室内空气，让回流区在人的工作区 附近，从而保证风速合适、温度均匀。
通风和空调的区别
通风：不采用回风，空气不循环使用，进风不 （或简单）处理，排风需处理至满足排放标准才 能排除； 空调：采用回风，进风需处理至设计值，排风不 需处理。
--
4
二、自然通风（Natural Ventilation）
定义：指利用自然的手段（热压、风
压等）来促使空气流动而进行
的通风换气方式。
Kb
Pxb
b
tw w
Pa PxaKa2w 2 w K a a
--
h
tn n Pxa
19
风压、热压同时作用时，窗孔的内外压差等 于各窗孔的余压和室外风压之差。
室外风速、风向变化，不稳定因素
《采暖通风与空气调节设计规范》：实际计 算时，仅考虑热压作用，风压定性考虑。
自然通风量取决于风压、室内外温差大小。