大空间建筑气流组织(二)
大空间分层空调
分层空调1 分层空调技术介绍分层空调指使高大空间下部工作区域的空气参数满足设计要求的空气调节方式。
分层空调方式是以送风口中心线作为分层面，将建筑空间在垂直方向分为2 个区域，分层面以下空间为空调区域，分层面以上空间为非空调区域。
如图1 所示。
图1 分层空调示意图分层空调的空调区的冷负荷由2 大部分组成，即空调区本身得热形成的冷负荷和非空调区向空调区热转移形成的冷负荷。
热转移负荷包括对流和辐射2 部分。
当空调区送冷风时，非空调区的空气温度和内表面温度均高于空调区，由于送风射流卷吸作用，使非空调区部分热量转移到空调区直接成为空调负荷即对流热转移负荷。
而非空调区辐射到空调区的热量，被空调区各个面接收后，其中只有以对流方式再放出的部分才转为空调负荷即辐射热转移负荷，夏季由于太阳辐射热作用到各外围护结构中，屋盖的内表面温度最高，而地板的内表面温度往往是最低的，非空调区各个面( 包括透过窗进入空调区的) 对地板的辐射热占辐射热转移热量Q f的70% ～80%。
采用分层空调与全室空调相比，可显着地节省冷负荷、初投资和运行能耗。
按国内的实验和工程实际运用，一般可节省冷量在30% 左右。
因此，对于高大空间建筑中，房间高度≥10 m，容积＞10 000m3的建筑，采用分层空调这种方式是非常适宜的。
近些年来，随着我国大型展览、会议场所和航空、铁路、陆路交通枢纽建设的大力发展，出现许多高大空间建筑，这些建筑中需要空调的区域仅为下部工作区域，可利用合理的分层空调技术实现高大空间节能。
现状存在的问题是分层空调技术应用不普以及有些做法值得商榷。
如，分层空调在满足空调区使用要求的各项参数下，分层高度h1越低越节能，有些建筑借用冬季地板辐射采暖的设备满足高大空间空调制冷，辐射地面温度比全空气系统对流换热时的温度低，空气是辐射的近似透明体，这样采用辐射供冷处理高大空间空调没有分层高度，同时会加大空调制冷的能耗。
在高大空间中，利用合理的气流组织仅对大空间下部（或上部）的空间即工作区进行通风空调，而对上部（或下部）的大部分空间不进行空调，非空调区和空调区以大空间腰部喷口送风形成的射流层作为分界线。
气流组织(PPT115页)
图8-17 下送式旋流风口
a)无芯管旋流风口
图8-17b为适用于 层 高 在 2.6-4.0m 范围内的固定导 流叶片旋流风口
该风口由静压箱、 固定式径向排列 的导流片面板和 进风短管组成
一般与室内吊顶 平齐安装，面板 颜色可以多种多 样，能够起到很 好的装饰作用。
图8-17 下送式旋流风口
1.百叶风口 空调工程中使用最多的风口。 外形主要为方形和矩形。 作为送风口使用时，其百叶通常为活动可调的，既能调
送风方向，又能调送风量大小。 既可安装于空调房间墙壁或暴露风管侧面作为侧送风口
使用，也可以安装在空调房间的顶棚或暴露风管的底部 作为下送风口使用。
常用的类型
﹡单层活动百叶风口 ﹡双层活动百叶风口
风口使用的风口。 其造型美观，易与房间装饰要求配合，是使用最广泛的送风
口之一。
类型
➢ 按外形分——圆形、方形和矩形； ➢ 按气流扩散方向分——单向的(一面送风)和多向的(两面、
三面和四面送风)；
➢ 按送风气流流型分——下送型和平送型； ➢ 按叶片结构分——流线形、直(斜)片式和圆环式。
(1)圆形散流器 有多层同心的平行导向叶片(也称为扩散圈)，该叶片一般
60m3/(m2·h)时，一般会在孔板下方形成直流。 主要优点 可以防止灰尘的飞扬，主要用于有较
高净化要求的空调房间。
图8-21 孔板送风气流流型
a)全面孔板下送直流
(2)全面孔板不稳定流型
在均较全小面时孔，板孔的板孔下口方送将风会速形度成v0不和稳送定风流温，差即△速t0 度场中各点处的气流流向不稳定。
该风口既能调节送风
方向又能调节送风量
大小，大大提高了喷 口的使用灵活性。
算例气流组织设计
四、气流组织的设计计算气流组织设计的任务是合理地组织室内空气的流动与分布、确定送风口的型式、数量和尺寸，使工作区的风速和温差满足工艺要求及人体舒适感的要求。
气流组织的效果可以用空气分布特性指标ADPI （Air Diffusion Performance Index ）来评价，它定义为工作区内各点满足温度、湿度和风速要求的点占总点数的百分比。
可以通过实测来确定。
以下介绍几种气流组织的设计方法。
气流组织设计一般需要的已知条件如下：房间总送风量0L (m 3／S )；房间长度L (m )；房间宽度W (m )；房间净高H (m)；送风温度0t (℃)；房间工作区温度n t (℃)；送风温差0t ∆(℃)。
气流组织设计计算中常用的符号说明如下:ρ——空气密度，取1.2 (kg/m 3)；p C ——空气定压比热容，取1.01 kJ ／(kg ·℃)；0L ——房间总送风量(m 3／S)；L ——房间长度(m)；W ——房间宽度(m)；H ——房间净高(m)；x ——要求的气流贴附长度(m)，x 等于沿送风方向的房间长度减去1 m ；0t ——送风温度(℃)；n t ——房间工作区温度(℃)；0/d F n ——射流自由度，其中n F 为每个风口所管辖的房间的横截面面积(m 2)；0d ——风口直径，当为矩形风口时，按面积折算成圆的直径(m)。
（一）侧送风的计算除了高大空间中的侧送风气流可以看做自由射流外，大部分房间的侧送风气流都是受限射流。
侧送方式的气流流型宜设计为贴附射流，在整个房间截面内形成一个大的回旋气流，也就是使射流有足够的射程能够送到对面墙(对双侧送风方式，要求能送到房间的一半)，整个工作区为回流区，避免射流中途进人的工作区。
侧送贴附射流流型如图6-10所示 (图中断面I-I 处，射流断面和流量都达到了最大，回流断面最小，此处的回流平均速度最大即工作区的最大平均速h υ)。
这样设计流型可使射流有足够的射程，在进人工作前其风速和温差可以充分衰减，工作区达到较均匀的温度和速度；使整个工作区为回流区，可以减小区域温差。
大空间建筑气流组织(二)
人工冰场气流组织
• 防止馆内产生大循环流
用CFD模拟证实了双层屋顶的有效性
人工冰场气流组织
• 冰场消雾措施
冰场表面附近温度接近冰温，但随着高度增加，迅速接近室 温。室内空气与冰面空气汇合后的状态处于焓湿图的雾区，即能 形成雾气。要解决这一问题的通常做法是： ①向冰面送风，加强室内空气与冰面附近空气的混合，使混合后 空气状态点接近室内空气状态。最好上送下回，回风口接近冰场。 ②室内冰场加装除湿后的送风系统。或利用冰场回流盐水在空气 处理箱中循环，进行去湿处理，降低室内局部地区的露点温度。 ③对于过渡季节采用自然通风的冰场，要注意室外的温湿度参数， 湿空气不能应用。
• CFD Computational Fluid Dynamics 计 算流体力学
CFD软件应用的通用流程Leabharlann 顶送四角回风手术室数值模拟
均布四个送风口模拟
高大空间恒温室气流数值分析
• 某高大空间，长宽均为 30m，高20m，内部总安 装功率为1250kw，设备 的表面温度约为55℃。 整个空间要求控制温度 为20℃，恒温区(地上 10m高度以内的空间)要 求温度为20℃±0.5℃， 气流速度≤0.5m／s。
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送回风口的型式及气流组织形式
送回风口的型式及气流组织形式Pleasure Group Office【T985AB-B866SYT-B182C-BS682T-STT18】第二节送、回风口的型式及气流组织形式一、送风口的型式由前述可知，空调房间气流流型主要取决于送风射流。
而送风口型式将直接影响气流的混合程度、出口方向及气流断面形状，对送风射流具有重要作用。
根据空调精度、气流形式、送风口安装位置以及建筑装修的艺术配合等方面的要求，可以选用不同形式的送风口。
送风口的种类繁多，按送出气流形式可分为四种类型。
1．辐射形送风口：送出气流呈辐射状向四周扩散。
如盘式散流器、片式散流器等；2．轴向送风口：气流沿送风口轴线方向送出。
这类风口有格栅送风口、百叶送风口，喷口、条缝送风口等；3．线形送风口：气流从狭长的线状风口送出。
如长宽比很大的条缝形送风口；4．面形送风口：气流从大面积的平面上均匀送出。
如孔板送风口。
还有按送风口的安装位置分为顶棚送风口、侧墙送风口、窗下送风口及地面送风口等。
还常常将格栅送风口、百叶送风口、条缝送风口等安装在侧墙上或风管侧壁上的送风口统称为侧送风口。
下面介绍几种常见的送风口。
(一)侧送风口此类风口常向房间横向送出气流，表5—2是常用的侧送风口形式。
在百叶送风口内一般根据需要设置1—3层可转动的叶片。
外层水平叶片用以改变射流的出口倾角。
垂直叶片能调节气流的扩散角，叶片平行时扩散角只有19℃，而叶片张开时(最边缘叶片与送风口平面夹角为45℃)，扩散角可增大至60℃(图5—11)。
送风口内层对开式叶片则是为了调节送风量而设置的。
格栅送风口除可装横竖薄片组成格栅外，还可以用薄板冲制成带有各种装饰图案的空花格栅，气流通过有效面积可达53-73％。
(二)散流器散流器是一类安装在顶棚上的送风口，可以与顶棚下表面平齐，也可以在顶棚下表面以下。
散流器有圆形、方形或矩形的。
盘式散流器的送风气流呈辐射状。
片式散流器设有多层散流片，片的间距有固定的也有可调的。
气流组织设计
第一章气流组织设计7.4.1 空调区的气流组织设计，应根据空调区的温湿度参数、允许风速、噪声标准、空气质量、温度梯度以及空气分布特性指标(ADPI)等要求，结合内部装修、工艺或家具布置等确定；复杂空间空调区的气流组织设计，宜采用计算流体动力学(CFD)数值模拟计算。
7.4.2空调区的送风方式及送风口选型，应符合下列规定：1 宜采用百叶、条缝型等风口贴附侧送；当侧送气流有阻碍或单位面积送风量较大，且人员活动区的风速要求严格时，不应采用侧送；2 设有吊顶时，应根据空调区的高度及对气流的要求，采用散流器或孔板送风。
当单位面积送风量较大，且人员活动区内的风速或区域温差要求较小时，应采用孔板送风；3 高大空间宜采用喷口送风、旋流风口送风或下部送风；4 变风量末端装置，应保证在风量改变时，气流组织满足空调区环境的基本要求；5 送风口表面温度应高于室内露点温度；低于室内露点温度时，应采用低温风口。
7.4.3采用贴附侧送风时，应符合下列规定：1 送风口上缘与顶棚的距离较大时，送风口应设置向上倾斜10°～20°的导流片；2 送风口内宜设置防止射流偏斜的导流片；3 射流流程中应无阻挡物。
7.4.4采用孔板送风时，应符合下列规定：1 孔板上部稳压层的高度应按计算确定，且净高不应小于0.2m；2 向稳压层内送风的速度宜采用3 m／s～5m／s。
除送风射流较长的以外，稳压层内可不设送风分布支管。
稳压层的送风口处，宜设防止送风气流直接吹向孔板的导流片或挡板；3 孔板布置应与局部热源分布相适应。
7.4.5采用喷口送风时，应符合下列规定：1 人员活动区宜位于回流区；2 喷口安装高度，应根据空调区的高度和回流区分布等确定；3 兼作热风供暖时，宜具有改变射流出口角度的功能。
7.4.6采用散流器送风时，应满足下列要求：1 风口布置应有利于送风气流对周围空气的诱导，风口中心与侧墙的距离不宜小于1.0m；2 采用平送方式时，贴附射流区无阻挡物；3 兼作热风供暖，且风口安装高度较高时，宜具有改变射流出口角度的功能。
剧院空调系统气流组织形式简介
剧院空调系统气流组织形式简介中国建研院|建研科技股份有限公司 孙 宇*摘 要 重点介绍了剧院建筑中观众厅、舞台、乐池等功能房间中的气流组织形式。
关键词 剧院；观众厅；舞台；气流组织Brief Introduction of Air Distribution of Air Conditioning System for the TheaterSun YuAbstract Mainly introduces the air distribution in the auditorium, stage, orchestra pit and other functional rooms in the theater building.Keywords The theater; Auditorium; Stage; Air distribution0 引言剧院是丰富人们精神文化生活的重要场所，剧院建筑空调系统相对其他的建筑有其独特的特点，剧场空调负荷与其他类型的民用建筑、公共建筑有其不同的特点，影剧院一般都是非全天非连续使用的，集中在部分时间使用，观众厅是人员密集场所，空调湿负荷较大。
观众厅由于往往在内区设置，因声学需要，会使用大量吸声材料，使围护结构隔热性能非常好，减少了建筑围护结构传热的冷热负荷。
由于演出及观看需求的不一样，气流组织形式也应随之变化。
本文根据某剧院项目针对观众厅、舞台等区域的空调末端、气流组织形式等进行简要介绍。
1 项目概况项目所在地块地上建筑面积6400 m 2，地下建筑面积2679 m 2，建筑地下1层，地上3层，设计总高度31.85 m 。
空气调节室内设计参数见表1[1]：表1 空气调节室内设计参数2 观众厅气流组织形式因为观众在演出过程中不能走动，避免冷风感尤其重要，要避免向观众颈后吹风。
送热风时热空气不要在观众厅上部停滞而造成分层现场，使气流不能送到下部，导致观众厅垂直温差过大，从而影响热舒适。
大空间建筑暖通空调设计与节能问题探讨
大空间建筑暖通空调设计与节能问题探讨发布时间：2022-11-08T06:54:42.902Z 来源：《工程建设标准化》2022年13期作者：佟林[导读] 随着中国进入21世纪，经济发展速度大大加快，人民生活水平不断提高。
佟林身份证号码; 2302021994020**** 2;黑龙江省,哈尔滨市 150000摘要:随着中国进入21世纪，经济发展速度大大加快，人民生活水平不断提高。
人们对住房的需求已经从最初的住房短缺转变为稳定的住房供求关系。
现在人们需要舒适宽敞的空间，对其他设施的需求也要求达到高标准。
这些需求与建筑类型的变化直接相关，因此越来越多的大型建筑正在兴建。
但从大型建筑的名称来看，新建筑各方面的特性都非常高，但消耗量如此之大，以至于在冬季制冷制热会消耗大量资源，消耗程度更是惊人。
当前国家政策是建设节约型社会，大空间建筑暖通空调节能设计是时代发展的必然趋势。
关键词:大空间建筑；暖通空调；节能设计节能是大型空间建筑空调设计中应该注意的一个基本问题，所以设计师应该高度重视，主要是因为大型空间建筑的空间和面积都很大。
为了体现节能设计的节能舒适性，需要紧密结合大空间建筑的复杂结构来加强设计。
下面讨论大空间建筑空调工程的设计实例[1]。
1大空间建筑的特点大空间建筑因其特殊的建筑结构而不同于普通建筑。
目前，我国大型空间建筑在空间尺度上主要表现为以下三个特点，在居住区表现为第二个特点，在使用上最终表现为以下三个特点:①就空间尺度而言，大型建筑空间大、高度高、外墙和地面面积广。
因为高度的原因，有些建筑的高差可能超过100m，很容易造成温差。
同时，外墙面积大导致外界面自然对流，对室内空间的影响大于气流。
②对于居住区来说，大空间建筑通常指高度和面积两个方面。
通常，大型剧院和体育馆大约有几十米高，面积有一万平方米，通常容纳一万人。
虽然人口非常密集，但是由于空间大，大空间建筑的人均面积相比常规建筑还是比较大的[2]。
02体育场馆等大空间暖通空调设计难点及对策分析
体育场馆等大空间暖通空调设计难点及对策剖析纲要：本文主要联合事例就大空间建筑暖通空调设计的难点及对策作了一些剖析和商讨。
重点词：大空间建筑；暖通空调；设计一般而言大空间建筑主要包含音乐厅、剧院、电影院以及体育场馆等建筑。
相较于传统综合楼建筑、高层建筑和民用住所建筑，因为建筑空间、构造以及空气动力学方面的巨大差异，大空间暖通空调设计的考虑要素更多，设计难度更大，本文将联合事例就大空间建筑暖通空调设计的难点及对策作一些剖析和商讨。
一、大空间建筑暖通空调的主要特色大空间建筑暖通空调特色表现见下表1。
表 1 大空间建筑暖通空调特色大空间建筑空间特征环境控制对象环境控制方式备注控制区对象体育馆（健顶高 5~15m，底部为比竞赛场运动员 2~7Met换气无观众席身）赛专场，人员密度小夏天换气 +辐射采暖冬天大型体育馆顶高 50~70，跨度大，观众席观众 1~2Met通风换气大规模竞赛场，基层、中层有观众席、竞赛场夏天全空气冷气观众席集中在人员密度小，大屋顶结（多功冬天全空气空调周围，中间场所构轻浮，地面部分热容能要求）人员密度小量大音乐厅/剧顶高 10~20m,基层、中所有空观众全空气空调剧院有舞台空院/ 电影院层、上层设观众席，人间夏天全空气空调 +辐调，舞台温湿度员密度大（ 1~2 人/m2）,剧院包冬天射采暖参数与观从厅围护构造厚（隔声）括舞台不必定同样二、大空间建筑暖通空调设计难点及对策高大空间建筑防火难度大，对采暖、通风和空调系统的要求更高。
比如，大空间建筑常常需要在主体建筑或裙房内部署一些象燃油或燃汽锅炉房、自备发电机房、空调机房和汽车库等一些危险性较大的空间。
这方面应在设计中有所表现。
大空间建筑常常高度较大，这将加重采暖系统的垂向失调，同时因为系统水静压力较大，直接影响到室外管网的水力工况，其系统的形式及与室外管网的连结与多层建筑有较大差异。
高大空间建筑设计常常需要有独自的热源，以知足空调、采暖、制冷、热水供给等方面的需求。
气流组织形式
空气调节技术承德石油高等专科学校气流组织形式气流组织设计：合理地布置送风口和回风口室内空气没有循环不均匀现象；空调区温度、湿度、空气流速、洁净度满足使用要求；送风气流不易形成短路。
123形式：按照机理不同可分为上（顶）部混合式置换通风式单向流式地板送风式工位与环境结合式一、上（顶）部混合式先混合空调区按送回风口的位置可分为三种形式1.上送下回按送回风口的位置可分为三种形式1.上送下回主要特点：易形成均匀的温度场和速度场，但施工不便。
应用：（1）有恒温要求和洁净度要求的工艺性空调；（2）冬季以送热风为主，空调房间较高的舒适性空调系统。
2.上送上回方式上送上回的气流分布a）单侧送风b）双侧由内向外送风c）双侧由外向内送风d）送风与回风不在同一侧e）顶棚送风与回风两用散流器2.上送上回方式特点：应用：施工方便，气流均匀性不如上送下回式。
舒适性空调最常用的方式。
夏季降温为主，房高较低的舒适性空调；冬夏均使用，房间下部无法布置回风口的场合；精度要求不高的恒温工艺空调。
1233.中送风方式中送风下回风的气流分布a）中送风、下回风b）中送风、下回风加顶排风3.中送风方式特点：有一定节能效果，竖向存在温度“分层”现象。
应用：高大空间的空调系统，如高大厂房。
二、置换通风系统原理：新鲜空气以低风速、高送风温度（≥18℃）的状态送入活动区下部，在送风及室内热源形成的上升气流的共同作用下，将污浊空气提升至顶部排出。
置换通风的流态特点：在相同设计温度下，活动区里所需的供冷量较少；活动区内的空气质量好；12活动区：保证热舒适性和空气品质；非活动区：允许温度和污染物不达标。
存在热力分层现象3应用：教室、会议室、剧院、超市、体育馆等公建以及厂房等高大空间场合。
三、地板送风地板送风系统原理：利用结构或架空地板，将调节好的空气直接送到人员活动区或附件的地板送风口，吸收空调区的余热余湿后，从顶棚回风口排出。
特点：能有效改善热舒适性、增加通风效率、减少能耗等，但需考虑地面的清洁性并提高处理装置的过滤要求。
大空间办公室室内气流组织模拟分析
大空间办公室室内气流组织模拟分析摘要：风机盘管侧吹的距离较小，常与空间净高或装修要求相冲突，本次模拟计算得出：合理布置送排风口位置，合理设计风口类型尺寸、选择适当风速大小，可有效的增大风机盘管的送风距离，使人员活动区处在回风区，同时有效控制风速与噪声在合理区间。
关键字：气流组织；风机盘管；新风；风速一、建筑概况本次模拟分析采用Phoenics软件中的FLAIR模块，分析在不同送风方式下室内气流组织的分布情况，本次着重对室内温度，风速和风压三个指标进行分析说明。
大空间办公室尺寸为9m*18m*4.5m，其中18米为长，宽为9米，高为4.5米，在9米的两边上各装2台风机盘管，采用侧送风对吹方式，回风采用在风盘下部，风机盘管吊装在梁底，方案送风口高度为3.40m，回风口高度为3.15m，本次模拟分析采用四种不同布置方案。
1.1方案一送风口尺寸为1200*150，风量为1800CMH，按1次/h的换气次数进行设计计算；在走廊侧设有面积约为1m2的新风口，采用缝隙渗透的进风方式。
该方案送风口高度为3.40m,回风口高度为3.15m,盘管间隔3m,盘管距离长边外墙约为2.7m，送风口距离短边外墙为1.5m，回风口距离短边外墙1.2m。
排风口尺寸为0.35*0.25m,距离长边墙1.8m,高度为3.4m，间隔3m。
平面示意图1.3方案三新风采用机械送风，并经冷却处理，新风口与风盘同高，新风口尺寸为400*150，风速为2.95m/s；风盘送风口尺寸为900*150，风速为2.95m/s，布置形式为对吹方式；回风口尺寸为2200*300，风速为1.75m/s。
在阳台及走廊处各设有1台排风风机，按1次/h的换气次数进行设计计算。
1.4方案四新风采用机械送风，并经冷却处理，新风口与风盘同高，新风口尺寸为600*130，风速为2.95m/s；风盘送风口尺寸为900*130，风速为2.95m/s，布置形式为对吹方式；回风口尺寸为1200*300，两侧布置，风速为1.75m/s。
大空间建筑气流组织模拟及优化分析
大空间建筑气流组织模拟及优化分析宣湟;丁剑红;曹毅然【摘要】以上海市某新建大空间项目为例,结合CFD模拟技术,对室内看台区的制冷系统气流设计进行方案比选和优化分析.项目最终选定的"座椅送风+局部上送风"的气流组织设计方案有效解决了常规空调模式送风效率低、温度控制能力弱的问题,也优化了普通座椅送风方式下,局部走道和连廊区域热舒适性差的弊端.本研究内容对于利用CFD模拟技术对大空间公共建筑及居住建筑的气流组织进行优化设计方面具有显著的应用意义.【期刊名称】《住宅科技》【年(卷),期】2017(037)002【总页数】4页(P39-42)【关键词】大空间建筑;CFD;气流组织;节能【作者】宣湟;丁剑红;曹毅然【作者单位】上海交通大学;伊尔姆环境资源管理咨询(上海)有限公司;上海众材工程检测有限公司第一事业部【正文语种】中文建筑节能是国家实现节能减排总体目标的重要组成部分。
大空间建筑制冷能耗巨大，特别是其中的风机能耗，节能潜力很大，是建筑节能领域研究的重点之一。
大空间建筑的气流组织设计一直是制冷系统设计的重点，也是难点，传统的空调设计方法在该类型建筑中受到挑战。
以计算流体力学（CFD）模拟为代表的新技术手段正越来越多地应用到制冷系统气流组织设计中去，通过准确的建模和模拟计算，较高精度地定量分析不同设计方案的预期实施效果，从而进行方案比选和优化，不仅确保了设计方案的有效性，还提高了设计工作效率。
在以剧场为代表的大空间公共建筑中，CFD模拟技术的作用尤为突出，对于解决大空间公共建筑典型的上热下冷温度分层问题和提高制冷系统整体运行效率，发挥了重要作用。
本文将以上海市某新建大空间项目为例，结合CFD模拟技术，对室内看台区的制冷系统气流进行方案比选和优化，并最终得到了一套有效的解决方案。
1.1 项目概况上海市某新建大空间项目，总用地面积约5.6hm2，总建筑面积约15万m2。
项目的核心部分是一座可容纳1 500人的高级室内剧场。
08室内气流组织与风口ggr
I
12
8.1 基本要求
• 受限射流的流动 规律和特征；
8.1 风口气流流动规律
⑶第二临界断面：
——射流断面积和流量达到最大时的断
面。
位置在射流断面积占房间断面积的
40~42%处。
I
II
I
II
13
8.1 基本要求
• 受限射流的流动 规律和特征；
8.1 风口气流流动规律
出口 第一断面：
自由射流；
第一断面 第二断面：
当|Ar|<0.001,可近似认为其等于0。
9
8.1 基本要求
• 受限射流的流动 规律和特征；
8.1 风口气流流动规律
㈢受限射流
——射流边界扩展受到房间边壁影响的射
流。
当：
Fs
1 5
FN
射流受限。
FS ——射流断面面积； FN ——房间横断面面积。
10
8.1 基本要求
• 受限射流的流动 规律和特征；
定性有利。 风口位置影响： 风口越接近顶棚，射流对顶棚的贴附力
越大。 贴附长度与Ar的关系(冷射流) |Ar|值越小，贴附长度越长； |Ar|值越大，射程越短。
21
8.1 基本要求
• 回风口气流流动 规律和特征；
8.1 风口气流流动规律
二、回风口的气流流动
㈠回风口气流流动形式
汇流特点：
任意两点间流速与距汇点距离平方成反
• 受限射流的流动 规律和特征；
• 射流自由度
8.1 风口气流流动规律
2. 射流的无因次距离 x
a――紊流系数； x――计算断面距喷口的距离，m； Fn――房间的断面面积，m2。 射流自由度：
Fn d0
例析大空间气流组织分布仿真模拟
例析大空间气流组织分布仿真模拟一.研究背景论述首先在研究的开始要搞清楚气流组织分布的实际含义。
所谓气流组织，即指对气流流向和均匀度进行组织。
在空调房间里合理的布置送风口和回风口，使经过了处理，净化的空气被送风口送到室内后，在与室内的空气混合并且扩散后，均匀的消除室内的余湿和余热。
从而使得室内形成一个均匀，稳定，有着合理的湿度和温度的状态，最终目的即使得室内的人感到舒适。
而与此同时，回风口抽调走室内的空气，将大部分的风返回到空气处理机组，还有一小部分的风就会被排到室外。
气流组织对建筑空间内的空气温度，湿度和分布是否符合各种生产或生活的要求有着重大的影响，甚至起着决定性作用。
在一栋现代化的体育馆这种大空间的建筑中，除了必备的体育设施，必须有良好流通的空气。
特别是在比赛大厅中的空调是重中之重。
而气流组织又是体育馆空调设计的关键，它不仅直接影响到体育馆内空调能否达到预期的效果，而且还与空调方案的经济性，如运行的费用，是否节能等方面有着密切的联系。
因此可看出在设计中的重要性。
了解气流组织的实际效果主要有两个部分：即建设之前的预测和建成之后的实测。
设计前的预测主要有射流理论分析，模拟实验，数值模拟（CFD），区域化模型三种方法。
在此着重介绍数值模拟（CFD）这一方法。
CFD数值模拟这一方法与其他的方法相比较有着得天独厚的优势，比如成本低，速度快且适用的范围广。
它是伴随着计算机技术和数值计算技术的发展而逐渐得以发展的自从CFD在1974年由丹麦的学者P.V.Nilsen应用于空调室内的空气气流组织的模拟数值以来，短短的40年间，CFD在应用空调气流组织方面取得了飞速的进步和发展。
在CFD的研究方面分为基础研究和应用研究。
在基础研究方面包括：室内研究的简化模拟，室内空气流动模拟等，在应用研究方面又可分为自然通风的数值模拟，VOC散发数值模拟，置换通风的数值模拟等。
而本文的研究方向是在室内研究的简化模拟的基础之上的高大空间数值模拟应用模拟研究。
实例分析大空间建筑暖通空调设计
实例分析大空间建筑暖通空调设计引言暖通空调作为大空间建筑建设的重要组成部分，随着大空间建筑的不断增加，大空间暖通空调的设计要求也不断地提高。
现代建筑都朝着节能化的方向发展，对暖通空调的设计也将节能减排贯彻于设计理念中。
如何对大空间暖通空调进行合理的设计，使其满足人们对室内空气质量的要求，提高人们的空气舒适度，而且符合节能的要求具有重要的意义。
1 大空间建筑空调的要求及特点大空间建筑由于其空间大，所以空调负荷的有效区域空间在整个建筑空间当中的比例就显得很低了；大空间建筑的外墙面积与地板面积的比值较大；由此造成的影响便是外界界面对室内空间自然对流有着较大的影响作用，这样在大空间建筑在冬季会在建筑物的四周形成相应的下降冷气流；大空间建筑一般都有多功能的要求，会设置临时舞台、活动座椅等装备，在进行空调系统设计时，必须考虑空调系统的控制的灵活性，在空调系统负荷的分配以及冷热源的配置方面作相应考虑。
2 大空间暖通空调设计中注意问题2.1 充分掌握建筑的实际情况暖通空调的设计人员在着手进行空调系统的设计时，首先要对建筑的内部结构和使用功能进行全方位的了解，了解建筑物的性质，清楚楼层分布，建筑内部的人员分布，空调系统的使用时间，合理布置新风口和排风口位置。
2.2 设计单独的热源为满足空调、采暖、制冷、热水供应等方面的需求，高大空间建筑设计需要有单独的热源，因此在设计中还要考虑大空间建筑锅炉房的位置，需要在地下室内或屋顶上设置锅炉。
2.3 采暖系统的垂向失调问题大空间建筑的特点决定了其采暖系统垂向严重失调问题的存在，空调系统有较大的水静压力，会对室外空调系统的管网的水力造成直接的影响，同普遍的多层建筑相比，大空间建筑的暖风空调系统的形式和空调室外管网的连接布置有很大的区别。
2.4 选择合理的送风方式大空间建筑的高度高的特点导致了其具有较大的温度梯度，应采用合理的气流组织。
一般采用顶棚送风下部回风的上送下回的送风方式，采用可调节风量和射程的喷口，冬季提高的送风风速和改变送风角度。
气流组织设计
四、气流组织的设计计算气流组织设计的任务是合理地组织室内空气的流动与分布、确定送风口的型式、数量和尺寸，使工作区的风速和温差满足工艺要求及人体舒适感的要求。
气流组织的效果可以用空气分布特性指标ADPI （Air Diffusion Performance Index ）来评价，它定义为工作区内各点满足温度、湿度和风速要求的点占总点数的百分比。
可以通过实测来确定。
以下介绍几种气流组织的设计方法。
气流组织设计一般需要的已知条件如下：房间总送风量0L (m 3／S )；房间长度L (m )；房间宽度W (m )；房间净高H (m)；送风温度0t (℃)；房间工作区温度n t (℃)；送风温差0t ∆(℃)。
气流组织设计计算中常用的符号说明如下:ρ——空气密度，取1.2 (kg/m 3)；p C ——空气定压比热容，取1.01 kJ ／(kg ·℃)；0L ——房间总送风量(m 3／S)；L ——房间长度(m)；W ——房间宽度(m)；H ——房间净高(m)；x ——要求的气流贴附长度(m)，x 等于沿送风方向的房间长度减去1 m ；0t ——送风温度(℃)；n t ——房间工作区温度(℃)；0/d F n ——射流自由度，其中n F 为每个风口所管辖的房间的横截面面积(m 2)；0d ——风口直径，当为矩形风口时，按面积折算成圆的直径(m)。
（一）侧送风的计算除了高大空间中的侧送风气流可以看做自由射流外，大部分房间的侧送风气流都是受限射流。
侧送方式的气流流型宜设计为贴附射流，在整个房间截面内形成一个大的回旋气流，也就是使射流有足够的射程能够送到对面墙(对双侧送风方式，要求能送到房间的一半)，整个工作区为回流区，避免射流中途进人的工作区。
侧送贴附射流流型如图6-10所示 (图中断面I-I 处，射流断面和流量都达到了最大，回流断面最小，此处的回流平均速度最大即工作区的最大平均速h υ)。
这样设计流型可使射流有足够的射程，在进人工作前其风速和温差可以充分衰减，工作区达到较均匀的温度和速度；使整个工作区为回流区，可以减小区域温差。
大空间建筑暖通空调设计的基本原则、难点、及节能方案
大空间建筑暖通空调设计的基本原则、难点、及节能方案作者：边梅梅来源：《商情》2015年第25期一、大空间建筑暖通空调设计的基本原则（1）对于像体育馆、礼堂等人员较为密集，设备散热量较大的场所和地方，在季节过渡时候可以进行空调降温，这时候可以采用相应的全空气低速风道双风机系统。
系统可以将室外的新风同一部分回风进行混合，进行过滤、冷却或者加热处理之后进而排送到相应的比赛大厅。
对于面积较大的场馆可以进行区域的划分，划分为多个相应的通风空调系统区域，这样能够有效进行空调系统的调节以及能量的控制。
在贵宾室，休息室以及其他辅助房间适宜采用相应的风机盘管加新风系统。
（2）一般而言，大空间建筑物有着较长的闲置时间，使用率相对较低，在相应的采暖地区，为了达到相应的节能目的可以结合空调送热风与散热器值班采暖的方式。
值班采暖温度可以按照 5"C或 1O℃进行考虑，在活动举办或者开展期间，可以由空调系统进行热量的补充。
（3）在进行建筑物气流组织的选择时候，应该依据建筑物的类型和建筑结构形式。
大部分的体育馆以及大型的礼堂屋项结构为往家或者桁架结构，平均层高能够达到LOM，在体育馆的最高处能够达到25M。
在进行体育馆的气流组织设计时候，一般选择高速射流喷口进行顶送或者侧送，在座椅下或者场地下进行机械回风，在建筑物的项部进行排风；而在礼堂选择的气流组织为喷口、旋流风口或者散流器进行项送、在建筑场地下进行回风、在礼堂的舞台上空进行排风。
（4）在布置空调机房时候要遵循施工简单、维护方便的原则，同时还要经济合理。
空调机房时暖通空调系统的的核心部分，因此要要对空调机房的位置、面积进行严格的控制。
空调机房每个所承担的空调系统的面积要控制在500M2以内，不宜过大。
这样能够有效地控制系统的通风量，满足相应的管道尺寸要求。
空调机房的位置应该选择地点为靠近空调房间、外墙，远离那些对于振动以及噪声有着较高要求的房间，同时还要避免在建筑物的核心筒位置进行设置。
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侧设置空调外，
沿大面积玻璃
窗台设置了送
风口，作为改
善窗际环境的
外区送风系统。
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中庭的空调方式和气流组织
• 封闭式中庭 中庭对室外环境的缓冲
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中庭的空调方式和气流组织
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中庭的空调方式和气流组织
用下部水平送风和辐射采暖的中庭
防止与中h 庭顶部相邻办公室过热而增设F2C0U
中庭的空调方式和气流组织
• 某高大空间，长宽均为 30m，高20m，内部总安 装功率为1250kw，设备 的表面温度约为55℃。 整个空间要求控制温度 为20℃，恒温区(地上 10m高度以内的空间)要 求温度为20℃±0.5℃，气 流速度≤0.5m／s。
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• 2.5米处四 个方案速 度场、温 度场对比
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剧场的烟气控制
• 剧场 各层 的避 难时 间与 烟层 下降 状况
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剧场的烟气控制
• 空调系统兼 作排烟系统 的工作原理
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• 中庭 防火 应考 虑的 各种 因素
中庭的排烟控制
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中庭的排烟控制
•中 庭 排 烟 之 一 例
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大空间室内环境的预测和评价
• 初步设计时，可根据送风射流的基本公 式，确定射流轨迹，计算在居留区域可 能出现的最大风速、射流末端风速、温 度差，以确定风口的位置、个数、尺寸 和出口风速。
结构单薄者，冬季供暖季
节常会出现大循环流。把
观众席湿度较高的空气下
降到冰场，产生雾气，还
可能影响冰面质量。解决
这一问题的方法是尽可能
加强结构的保温，使上升
的空气减少冷却而减弱下
降的可能性。也可在屋顶
设置排气口。
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10
人工冰场气流组织
• 防止馆内产生大循环流
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11
用CFD模拟证实了双层屋顶的有效性
抵制冷气流下降。观众区座椅送风。
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5
游泳比赛馆供暖通风空调方式
注意的问题1
池区与观众区 气流分隔问题
池区温度高， 观众区温度低。若 不分隔，则观众区 冷气流下降，流向 池区，而池区热空 气流向观众区。
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6
游泳比赛馆供暖通风空调方式
注意的问题2
池区应保持负压：不使池区内潮湿 的空气流向休息厅或其它房间。
• 特点 属于大空间，旅客停留时间较短，
一般24小时运行，人流不稳定，室外空 气侵入较其他建筑为甚。建筑物均采用 大面积玻璃墙面，内外负荷的干扰很大。
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15
空港旅客大厅的气流组织
• 出发大厅 两侧周
边和中心向 四周送风的 喷口送风方 式h16空港旅客大厅的气流组织
侯机厅
因人员
有一定的停留
时间，除在内
• 但是对于大空间建筑，大多采用模型试 验和数值模拟两种手段来评价和预测室 内环境。
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28
模型试验
• 几何相似（根据一般条件采用1：10~1：50） • 送风口出风的Ar数一致
ArgTL /V0
其中V 0 ——吹出风速（m/s）； T ——送风温度差（℃）； L ——定性尺寸（风口当量直径，m）；
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12
人工冰场气流组织
• 冰场消雾措施
冰场表面附近温度接近冰温，但随着高度增加，迅速接近室 温。室内空气与冰面空气汇合后的状态处于焓湿图的雾区，即能 形成雾气。要解决这一问题的通常做法是： ①向冰面送风，加强室内空气与冰面附近空气的混合，使混合后 空气状态点接近室内空气状态。最好上送下回，回风口接近冰场。 ②室内冰场加装除湿后的送风系统。或利用冰场回流盐水在空气 处理箱中循环，进行去湿处理，降低室内局部地区的露点温度。 ③对于过渡季节采用自然通风的冰场，要注意室外的温湿度参数， 湿空气不能应用。
• 开启式中庭
下部设分h层空调的开启式中庭
21
中庭的空调方式和气流组织
• 开启式中庭
各层界面设 有送风装置 的开启式中 庭
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22
大空间的火灾烟气控制
对于大空间
建筑，顶棚高，
空间容积大，会
延缓烟气的下降，
即使没有排烟设
备的场合，人员
也可在烟气下降
以前逃离，这就
称为“蓄烟”，在
大型穹顶建筑中
尤为典型。
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7
人工冰场气流组织
大部分冰 场主要在冬季 使用，冬季观 众区的供热比 夏季供冷重要。 由于结构的蓄 冷和低温赛场 的冷辐射，观 众区除供热风 外,还应设置局 部供暖设备。
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8
人工冰场气流组织
冬夏季逆向运行的方式。夏季上送下回，冬季下送上回。
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9
人工冰场气流组织
• 防止馆内产生大循环流
当有大面积屋顶，但
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13
人工冰场气流组织
• 防止顶棚结露
解决方法有：
①采用低辐射率的材料，
如铝箔、抛光铝板、玻璃
钢瓦楞板等作顶棚材料，
减少对冰面的热辐射，使
顶棚表面维持一个较高的
温度，高于露点温度。
②用加热空气送至顶棚，
在夏季直接利用室外空气
送至顶棚。送风呈水平射
流为好，以便在顶部形成
一个热空气层。
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14
空港旅客大厅的气流组织
大空间建筑气流组织 (二)
《大空间建筑空调实录》
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1
游泳比赛馆气流组织
• 特殊性 • 产生大量水蒸气； • 空气温度比一般空调场合要求高； • 空气流速不能过大； • 建筑物防止结露。
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2
游泳比赛馆供暖通风空调方式
中小型游泳馆： 一般无大量观众，主要解决冬季的通风供暖问 题。通常采用与通风相结合的热风供暖、散热器或 地板辐射采暖相结合的方式。
热风与散热器结合的供暖（无观众席）
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热风与地板辐射结合的供暖（无观众席）
3
游泳比赛馆供暖通风空调方式
大型游泳比赛馆（上送方式） 在屋架处设送风口，以各种送风角度
适应各个区的要求。该方式对观众区易 满足，池区效果欠佳。
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4
游泳比赛馆供暖通风空调方式
大型游泳比赛馆（下送方式） 在池边地面上设置送风口和窗台处送风，
g ——重力加速度（m/s2）；
——空气的体积膨胀系数（1/T）
h 模型试验装2置9
利用CFD作数值模拟
• CFD Computational Fluid Dynamics 计 算流体力学
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30
CFD软件应用的通用流程
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31
顶送四角回风手术室数值模拟
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均布四个送风口模拟
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33
高大空间恒温室气流数值分析