建筑环境学06通风与气流组织
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建筑环境学通风与气流组织培训
热压通风
Pb (Pa ) Pb Pa gh( w n )
b
w
n h
a
9
热压通风的基本概念
b 余压
h2
o
中和面
o
h1
a
10
多层建筑的热压引起的 自然通风
余压
Lia (total )
Fdi
[
(
i out
(1
i )H l 1
m1.5 )
i
g ]1 / 1.5
H h
大中和面
Lia
Fdi
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)
如果室内空气充分混合，那么就可以用一个集总的 参数对房间的通风效果进行总体评价
26
室内气流分布的描述参数－－气流分布与室内环境
理想的气流分布形式
两种典型的理想气流分布
均匀混合：气流充分混合，各处参数完全一样 活塞流动
2
本章内容
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
3
通风（空调）的 目的与方法
4
通风换气或空气调节
采用稀释方法控制室内环境
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
13、He who seize the right moment, is the right man.谁把握机遇，谁就心想事成。21.7.2521.7.2504:45:3404:45:34July 25, 2021
14、市场营销观念：目标市场，顾客需求，协调市场营销，通过满足消费者需求来创造利润。2021年7月25日星期日上午4时45分34秒04:45:3421.7.25
哈工大-建筑环境学-第6章1
Clean air
Indoor air quality
10
通风的目的
Indoor air quality
Removes contaminants generated by processes such as cooking, burning.
Clean air
11
通风的目的
Creates some degree of air movement which is essential for occupant’s feelings of freshness and comfort.
P’b Pxb
Kb b
Pb
gh( w n )
热压
tw w
Pa
tn n
P’a Pxa
25
a Ka
h
2.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。 • 余压为正，风口排 风；余压为负，风 口进风。
b
o
h2
中和面
o
h1
a
Px Pxa gh( w n )
• 定义：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。 • 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
自然通风的作用原理及可提供的通风量
• 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：
• • 流过的体积风量为： Q F＝F 2P • 流过的质量风量？ • 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。 24 ＝
建筑环境学(6)(PPT)
2 余压的概念
把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。仅 有热压作用时，窗孔内外的压差即为窗孔 内的余压，该窗孔的余压为正，则窗孔排 风；如该窗孔的余压为负，则窗孔进风。 ΔP’x =Pxa+ gh’(ρw-ρn) （6-7） 式中 ΔP’x ——某窗孔的余压， Pa； Pxa ——窗孔a的余压， Pa； h’——窗孔a与某窗孔的高差，m。
2 2 vw vw Pb Pxb K b w Pxa hg ( w n ) K b w 2 2
Pa
式中 Pxa——窗孔 a的余压， Pa； Pxb——窗孔 b的余压， Pa； Ka、Kb——窗孔a和b的空气动力系数； h——窗孔a和b之间的高差，m。
由于室外风的风速和风向是经常变化的， 不是一个可靠的稳定因素。为了保证自然 通风的设计效果，根据供暖通风和空气调 节设计规范的规定，在实际计算时仅考虑 热压的作用，风压一般不予考虑。但是必 须定性地考虑风压对自然通风的最响。 一般来说，在室外气象条件和噪声符合要 求的情况下，自然通风可以应用于以下建 筑中：低层建筑、中小尺寸的办公室、学 校、住宅、仓库、轻工业厂房以及简易养 殖厂等。
自然通风的主要优点如下：
对于温带气候的很多类型的建 筑都适用； (2)自然通风比机械通风经济； (3)如果开口的数量足够、位置合适，空气 流量会较大； (4)不需要专门的机房； (5)不需要专门的维护。
常见的自然通风实现形式如下： (1)穿堂风 cross ventilation
自然通风的缺陷
（5）自然通风不适用那些恶劣气候环境的 地区； （6）自然通风往往需要居住者自己调整风 口来满足需要，比较麻烦； （7）目前的自然通风很少对进口空气进行 过滤和净化； （8）自然通风风道需要比较大的空间，经 常受到建筑形式的限制。
通风与气流组织
室内气流分布的描述参数－－气流分布与室内环境
*
气流分布与室内环境的关系
气流分布(气流组织)评价的方法
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 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) 如果室内空气充分混合，那么就可以用一个集总的参数对房间的通风效果进行总体评价
气流组织对室内环境质量的意义
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 气流组织的重要性： 保证室内热湿环境和保证空气品质
*
*
第六节 通风（空调）的 目的与方法
*
*
不同气流分布预测方法的特点比较
常用的气流分布计算CFD软件
英国1981年推出的商业软件，针对暖通空调的FLAIRE，可以求解PMV和空气龄
1
PHOENICS
美国，1983年。Airpack具有风口模型、新零方程湍流模型等，并且可以求解PMV、PD和空气龄
2
FLUENT
清华大学90年代开发，有各种针对暖通空调应用的模型和功能
送风可及性(清华，2003) Accessibility of Supply Air: ASA 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
*
气流分布与室内环境的关系
气流分布(气流组织)评价的方法
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 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) 如果室内空气充分混合，那么就可以用一个集总的参数对房间的通风效果进行总体评价
气流组织对室内环境质量的意义
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 气流组织的重要性： 保证室内热湿环境和保证空气品质
*
*
第六节 通风（空调）的 目的与方法
*
*
不同气流分布预测方法的特点比较
常用的气流分布计算CFD软件
英国1981年推出的商业软件，针对暖通空调的FLAIRE，可以求解PMV和空气龄
1
PHOENICS
美国，1983年。Airpack具有风口模型、新零方程湍流模型等，并且可以求解PMV、PD和空气龄
2
FLUENT
清华大学90年代开发，有各种针对暖通空调应用的模型和功能
送风可及性(清华，2003) Accessibility of Supply Air: ASA 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
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)
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
建筑环境学通风与气流组织培训
将绿色建筑理念融入通风与气 流组织的设计中，降低能耗和 环境影响。
多目标优化
研究如何实现通风、节能和室 内环境等多目标的优化。
跨学科合作
加强与其他学科领域的合作， 共同推进建筑环境学通风与气
流组织的研究和应用。
06
结论
总结培训内容
• 通风与气流组织在建筑环境中的重要性：通风与气流组织是影响室内环
• 实际案例分析：培训通过分析实际案例，让学员了解如何在不同建筑环境中实现有效的通风与气流组织。
对学员的期望
掌握通风与气流组织的基本原理和优 化方法；
培养学员解决实际问题的能力，提高 对建筑环境质量的关注和责任感。
能够根据实际需求制定合理的通风与 气流组织方案；
THANK YOU
感谢各位观看
建筑环境学基础
建筑环境学的定义与重要性
定义
建筑环境学是一门研究建筑物及其周围环境的科学，它关注建筑物的物理特性 、环境因素以及人类活动对室内环境和室外环境的影响。
重要性
随着城市化进程的加速和人们对居住环境要求的提高，建筑环境学在改善室内 环境和室外环境质量、提高建筑能源效率等方面发挥着越来越重要的作用。
建筑环境学通风与气流 组织涉及多个学科领域
，需要跨学科合作。
实践应用
如何将研究成果应用到 实际建筑工程中，实现
理论与实践的结合。
政策法规
遵守相关建筑规范和环 保法规，确保通风与气 流组织的合法性和安全
性。
对未来研究的展望
智能化技术应用
利用物联网、人工智能等技术 提高通风与气流组织的智能化
水平。
绿色建筑理念
气流组织的技术
气流组织的技术包括送风口和回风口 的位置、大小、形状等设计，以及风 机的选择和运行控制等。
多目标优化
研究如何实现通风、节能和室 内环境等多目标的优化。
跨学科合作
加强与其他学科领域的合作， 共同推进建筑环境学通风与气
流组织的研究和应用。
06
结论
总结培训内容
• 通风与气流组织在建筑环境中的重要性：通风与气流组织是影响室内环
• 实际案例分析：培训通过分析实际案例，让学员了解如何在不同建筑环境中实现有效的通风与气流组织。
对学员的期望
掌握通风与气流组织的基本原理和优 化方法；
培养学员解决实际问题的能力，提高 对建筑环境质量的关注和责任感。
能够根据实际需求制定合理的通风与 气流组织方案；
THANK YOU
感谢各位观看
建筑环境学基础
建筑环境学的定义与重要性
定义
建筑环境学是一门研究建筑物及其周围环境的科学，它关注建筑物的物理特性 、环境因素以及人类活动对室内环境和室外环境的影响。
重要性
随着城市化进程的加速和人们对居住环境要求的提高，建筑环境学在改善室内 环境和室外环境质量、提高建筑能源效率等方面发挥着越来越重要的作用。
建筑环境学通风与气流 组织涉及多个学科领域
，需要跨学科合作。
实践应用
如何将研究成果应用到 实际建筑工程中，实现
理论与实践的结合。
政策法规
遵守相关建筑规范和环 保法规，确保通风与气 流组织的合法性和安全
性。
对未来研究的展望
智能化技术应用
利用物联网、人工智能等技术 提高通风与气流组织的智能化
水平。
绿色建筑理念
气流组织的技术
气流组织的技术包括送风口和回风口 的位置、大小、形状等设计，以及风 机的选择和运行控制等。
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
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
建筑环境学通风与气流组织
建筑环境学通风与气流组织建筑环境学涉及建筑物内外的所有环境要素。
通风和气流组织是其中两个重要的组成部分，它们对建筑物内部的空气调节、保持舒适室内环境、控制室内污染物和减少病原体传播等方面都起着至关重要的作用。
本文将介绍通风和气流组织的概念、原理、分类和特点，以及其在建筑环境学中的应用。
一、通风的概念、原理和分类1.1 通风的概念通风是指通过人工或自然的方式，将新鲜空气引入室内，将污浊空气排出室外，保持室内空气的新鲜、净化、循环和调节。
1.2 通风的原理通风的原理包括以下几个方面：•自然风：因为地球旋转，大气层会形成气压系统。
当地表气压高时，空气会流向气压低的地方，形成自然风。
•气流差异：由于室内外温度、湿度、气压等因素的差异，形成气流，促进新鲜空气的引入和污浊空气的排出。
•机械通风：通过风机、空调等机械设备，人工引入新鲜空气，带走污浊空气，实现空气的循环和调节。
1.3 通风的分类通风根据其方式分为以下几种类型：•自然通风：未使用任何机械设备，仅通过自然因素实现空气的循环和调节。
•强制通风：通过机械系统驱动，强制引入新鲜空气和排出污浊空气。
•混合通风：将自然风和机械通风相结合，使得空气的循环和调节更加详细。
•正压通风：通过增加室内空气压力，使得污浊空气自然流向室外。
•负压通风：通过减少室内空气压力，使得新鲜空气自然流向室内。
二、气流组织的概念、原理和特点2.1 气流组织的概念气流组织是指通过人工或自然的方式，调节和优化室内气流，确保空气的质量、温度、湿度和速度符合人体舒适所需。
2.2 气流组织的原理气流组织的原理包括以下几个方面：•气流方向：根据空气的密度和温度等物理因素，形成升温气流和下降气流，以促进空气的循环和调节。
•气流速度：适度的气流速度可以确保空气的质量和舒适度，过大或过小则可能对人体健康产生影响。
•气流质量：气流中应不含有有害物质和过高或过低的湿度和温度等因素。
•气流分布：气流应合理地分布到整个室内，使得室内空气质量的不均匀性减少。
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
建筑环境学4-6章总结
建筑环境学4~6章总结第四章人体对热湿环境的反应人体在化学反应中释放能量的速率叫做代谢率，人体的生理机能要求体温必须维持近似恒定才能保证人体的各项功能正常，所以人体的生理反应总是尽量维持人体重要器官的温度相对稳定。
如果将人看作一个系统，则人与环境的热交换同样遵守热力学第一定律。
因此，可以用热平衡方程来描述人与环境的热交换。
人体的热平衡方程可用 M – W – C – R – E – S = 0表示。
人体各部分的温度不同，代谢率高的器官温度较高。
一般说来，当环境温度下降时，表层温度下降；情绪上升时，表层温度上升；人体出汗之后，表层温度下降。
人体与外界的热交换的形式包括有对流、辐射、蒸发，影响因素包括有衣服热阻、环境空气温度、皮肤蒸发和呼吸散湿、空气流速、周围物体的表面温度等。
一般来说，人体的衣服热阻越大，则人体与外界的换热量越小；环境与人体温差越大，则人体与外界的换热量越大；周围物体的表面温度越高，人体热感越强。
影响人体与外界显然交换的几个环境因素有：平均辐射温度，操作温度，对流换热系数，对流质交换系数。
体温调节主要是依靠神经调节和体液调节来完成的。
人体体温的调节方法包括有调节皮肤表层的血流量、调节排汗量、提高产热量等。
贝氏标度的特点是热感觉与热舒适合二为一，也即其主要缺点。
ASHRAE七级热感觉标度的优点是精确指出了热感觉。
热舒适是表示对环境表示满意的状态，简写为TCV，其影响因素包括：冷热刺激的存在、刺激的延续时间、原有的热状态、皮肤温度、核心温度、环境温度、空气湿度、垂值温差、吹风感、辐射不均匀性、其他因素等。
预测平均评价（简写为PMV）是引入反映人体热平衡偏离程度的热负荷，得出的一个代表同一环境下绝大多数人热感觉的概念，采用7级分度。
它适用于稳态热环境中的人体热舒适评价。
预测不满意百分比（简写为PPD）表示人群对热环境的不满意百分比。
当室内热环境处于最佳的热舒适状态时，仍有5％的人不满意，因此ISO7730对PMV－PPD的推荐值在-0.5～＋0.5。
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B 自然通风
J 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
J 特点 Ý 不消耗动力或消耗很少的动力，节能 Ý 可以用充足的新鲜空气保证室内的空气品质 Ý 受建筑设计和气候条件限制，难以控制
B 机械通风
J 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
B 气流组织的重要性：
J 保证室内热湿环境和保证空气品质
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建筑环境学06通风与气流组织
本章内容
B 通风（空调）的目的与方法 B 室内气流分布的描述参数 B 气流组织的测量与计算方法
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建筑环境学06通风与气流组织
通风（空调）的 目的与方法
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建筑环境学06通风与气流组织
压差
B 自然通风的分类
J 热压通风 J 风压通风 J 风压和热压的联合作用下的自然通风
建筑环境学06通风与气流组织
热压通风
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•b
•w •n •h •a
建筑环境学06通风与气流组织
热压通风的基本概念
•余压
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建筑环境学06通风与气流组织
•余压
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自多 然层 通建 风筑
通风换气或空气调节
采用稀释方法控制室内环境
B 通风
J 基本考虑单一参数控制，如温度，污染物浓度等
B 空气调节
J 多参数控制：调节温度、湿度、流速、洁净度、 空气成分、气味等
J 污染严重：直流式系统（即机械通风系统） J 污染不很严重：部分回风系统
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建筑环境学06通风与气流组织
通风的方式
B 室内污染物产生对换气量的要求
J 人体代谢生物污染：以CO2浓度或臭气强度指数 为指标确定换气量
J 消除烟臭的要求根据吸烟量确定 J 污染物发生量：VOC等微量产生的污染难以监测，
通风量的确定仍然是需要研究的问题。
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建筑环境学06通风与气流组织
•室内气流分布的描述参数－－气流分布与室内环境
建筑环境学06通风与气 流组织
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2020/11/13
建筑环境学06通风与气流组织
气流组织对室内环境质量的意义
B 气流组织的定义
J 狭义：机械通风的送回风的搭配形式 பைடு நூலகம் 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)
Ý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
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建筑环境学06通风与气流组织
•室内气流分布的描述参数－－通风量
新风通风换气量
•常用民用建筑新风量范围 •以坐为主、少吸烟、久逗留场所
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建筑环境学06通风与气流组织
•室内气流分布的描述参数－－通风量
新风通风换气量
B 决定因素
J 室内污染物允许浓度 J 室外污染物浓度 J 室内污染物发生量：发生量已知否？？？
J 追求均匀的室内环境 J 混合后的空气可能已被污染
B 置换通风
J 保证人员呼吸区的环境要求 J 下送风，新鲜气流先送入工作区
B 个性化送风
J 满足不同个体的特殊性要求 J 工位送风，独立可调
建筑环境学06通风与气流组织
机械通风的气流组织形式
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三种典型的送风形式
混合通风 置换通风 个性化送风
建筑环境学06通风与气流组织
风压和热压的联合作用下的 自然通风
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建筑环境学06通风与气流组织
常见的自然通风的形式
•中庭通风
•风井通风
•单面通风
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•穿堂风 •Cross ventilation
建筑环境学06通风与气流组织
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机械通风气流组织形式
B 混合通风
气流分布与室内环境的关系
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气流组织包含的内容
风速分布（风速场或 流场）
温度分布（温度场） 湿度分布（湿度场） 污染物浓度分布（污
染物浓度场，IAQ）
B 总新风量满足要求 ，是否意味着IAQ一定满足要求？
J 向室内引入的新风是否都进入了呼吸区？ J 室内空气更新的快慢如何？ J 室内污染物被转移出去的速度如何？ J 室内空气参数分布是否满足要求？
建筑环境学06通风与气流组织
•室内气流分布的描述参数－－气流分布与室内环境
气流分布(气流组织)评价的方法
B 通风气流组织评价的三类参数
J 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
J 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
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建筑环境学06通风与气流组织
•室内气流分布的描述参数－－通风量
通风量与 IAQ的关系
B 美国(欧洲)对学校，办公室的最新研究表明新 风量与SBS之间有着一定的关系，当新风量小于 36 m3/h人时，SBS 问题变得显著。
B 关于人体代谢污染的问题，第一印象 (First Impres sion) 使 80%的人能够满意的最小新风 量是 27 m3/h人，对于已适应了室内环境的 90%的人能够满足的最小新风量只需 9 m3/h人。
的 热 压 引 起 的
建筑环境学06通风与气流组织
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风 压 作 用 下 的 自 然 通 风
建筑环境学06通风与气流组织
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
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建筑环境学06通风与气流组织
风洞模型实验
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J 特点 Ý 可控制性强。可通过调整风口、风量等控制室内气流分布 Ý 需要消耗 能源 Ý 初投资和运行费都比较高
建筑环境学06通风与气流组织
自然通风
B 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：
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B 驱动力压差
J 热压：温差引起的空气密度差导致建筑开口内外的压差 J 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
建筑环境学06通风与气流组织
混合通风的气流形式
•上送上回
•上送下回
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•下送下回
•侧送上下回
建筑环境学06通风与气流组织
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室内气流分布的描 述参数
一.通风量 二.气流分布与室内环境 三.空气龄及其他
建筑环境学06通风与气流组织
•室内气流分布的描述参数－－通风量
通风量与 IAQ的关系