章通风与气流组织

P
0
f()dF()
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室内气流分布的描述参数－－送风有效性的描述参数
与空气龄相关的两个参数
残余时间(Residual lifetime)
空气从当前位置到离开房间的时间 rl 驻留时间(Residence time )
空气离开房间时空气龄 r
进口
整个通风房间：
进口 平均的空气龄越小，
τp
房间里的空气从整体
与热舒适关系密切的有关参数：不均匀系数 、 空气扩散性能指标(ADPI)。
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室内气流分布的描述参数－－气流分布与室内环境
二、全面通风的基本微分方程式 （均匀混合时的稀释方程）
Q，Cs
C
M
Q，C
QCS d + M d - Q C d =VdC
V
d dC
V QCs MQC
dCQCs MQC
d
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。
P＝ 2
2
6
特点
不消耗动力或消耗很少的动力，节能 可以用充足的新鲜空气保证室内的空气品质 受建筑设计和气候条件限制，难以控制
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（2）机械通风
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
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
过大的热压，如不能有效控制，则会产生强烈 的紊流，甚至在底层进气口产生令人不安的啸叫。 而且在冬季会带走大量的热能，不利于保温要求。
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二、通风（空调)的方法实施 （一）自然通风 1.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
V
初始条件：在通风量Q一定、t=0，C=C1，稀释后C2
换气次数n 次/h
C 2C 1ex p V Q M Q C s 1 ex p V Q
τ→∞时，关系式：
C2
M Q
Cs
Q M C2 Cs
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室内气流分布的描述参数－－气流分布与室内环境
解释：衡量房间通风好坏的重要参数
在噪声和污染较严重地区不适用 可能带来安全隐患 不适用恶劣气候环境的地区 需要居住者自己调整风口，麻烦 很少对进口空气进行过滤和净化 风道需要较大空间，受建筑形式的限制
自然通风优点 1）保护人们免受病毒侵害方面更有其不可替代的作 用2）它是一种具有很大潜力的通风方式，它具有节 能、改善室内热舒适性和提高室内空气品质的优点。
某点的空气年龄p是指该点所有微团的空气龄的平均值；
房间中某一点的空气由不同的空气微团组成，微团又有不
同的空气年龄，因此该点所有微团的空气龄存在一个概率
分布函数f()和累计分布函数F()
概率分布函数f():空气年龄为的
P
空气微团在某点空气中所占的比例;
累计分布函数F():空气年龄小于
的空气微团所占的比例;
P x a P x 0 h 1 (w n )g h 1 (w n )g
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1）建筑在热压作用下室外冷空气由下部进入，被室 多
内热源加热后渗入走廊或楼梯间，形成上升气流， 层
最后由建筑上部排出。
建
筑
2）建筑内各处的热压是沿高度线性分布的。 自 的
然热
通压
风引
起
的
大中和面
H h
小中和面
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热压利用
只要tn>tw Pb 0
热压:空气密度差和高度差 12
基本概念
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。
余压
当只有热压作用时
b
PaPa' Pa0
h2
PbPb'Pb0
o
中和面
o
中和面以上的窗孔余压为正；
h1
中和面以下的窗孔余压为负。
a
o为基准面 P x b P x 0 h 2 (w n )g h 2 (w n )g
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组成
室内送、排风口（排风罩） 风道、风机 除尘（或吸收）设备 室外进排风口
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2.空调
对空气经过处理的通风
（1）控制参数 •温度 •湿度 •气流速度 •洁净度
（2）组成 冷、热源设备：制冷设备、锅炉、热交换装置等 空气处理设备：冷却、加热、加湿、除湿、过滤 空气输送管道：风机、风管系统 空气分配装置：送风口、散流器、风阀 电气自动控制装置等
下送下回
侧送上下回
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，随着送风气 流的扩散，风速和温度迅速衰减。
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2）混合通风特点
优点： 1.送风气流与室内空气均匀混合； 2.一般回流区在人的工作区，保证工作区的风速合适； 3. 适用范围广，办公室、商场等； 缺点： 1.风速高，风量大，耗能； 2.回流区在人的工作区，空气易被污染。
流组织形式）和污染源所处位置。
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室内气流分布的描述参数－－污染物排除有效性的描述
余热排除效率：温度代替污染物浓度
t
te ta
ts ts
用来考察气流组织形式的能
量利用有效性。
t 1 t 1
不同的气流组织形式即使
产生相同的舒适性，消耗Cs, ts 的能源也存在着差异；
下送上回式余热排除效率 高？
2.自然通风的分类 1.热压通风 2.风压通风 3.风压和热压的联合作用下的自然通风
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2）风压作用下的自然通风
K值为正，该点风压为正；
K值为负，该点风压为负。
空气动力系数 正/负
Pf
Pf
K w2
2
w
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3）风压和热压的共同作用
2
2
P b P x b K b2 ww P x a h (w g n ) K b2 ww
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（二）机械通风气流组织形式
混合通风 以建筑空间为本 追求均匀的室内环境 混合后的空气可能已被污染
置换通风 以人为本 保证人员呼吸区的环境要求 下送风，新鲜气流先送入工作区
个性化送风 满足不同个体的特殊性要求 工位送风，独立可调
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1.混合通风 1）混合通风的气流形式
上送上回
上送下回
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3）混合通风常见的风口类型
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2.置换通风
1.较厚的空气密度大而下沉到地表； 2.在地板上形成一层较薄的空气湖； 3.置换通风以空气浮力为控制动力； 4.风速控制在0.25m/s； 5.动量低，对室内气流无任何实际影响，通风效率高。
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3.个性化送风
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来自百度文库
(头部送风)
29
Think，与前两种比较 如何？如何评价它们
的效果？
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第五节 室内空气环境的评价
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室内气流分布的描述参数－－气流分布与室内环境
一、气流组织评价的方法 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 到达该区域的空气新鲜程度
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 到达该区域所需要的时间，
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二、通风（空调)的方法实施 （一）自然通风 1.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
2.自然通风的分类 1）热压通风 2）风压通风 3）风压和热压的联合作用下的自然通风
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1）热压通风
1）此时如果b开启,空气将从b 孔流出;
1）强化自然通风 太阳能可加热烟囱内的空气，产生抽吸作用：
（1）使冷空气从建筑物的下部进入，热空气从上 部排出。这样在建筑物内形成空气流动，达到室内 通风降温的目的，这种系统类似于风管系统。这种 利用太阳能强化自然通风的烟囱还可做成风塔或风 帽的形式。 （2）有利于提高室内空气品质。
2）不利于保温要求，增加室内负荷
1.换气次数：反映房间通风变化的规律，可以用于 工程上估算房间的通风量；
2.房间名义时间常数(换气次数的倒数)确定
n
V Q
1 n
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三、气流组织评价的方法——送风有效性
1.空气龄 Air age
衡量房间空气新鲜程度 与换气能力的重要参数
空气龄是指送风到达房间某点的时间。
某点的空气龄越小,说明该点的空气越新鲜,空气品质越好.
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及评价
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一、通风（空调)目的
1.人们对室内空气环境的要求：
1）保证排除室内污染物 2）保证室内人员的热舒适 3）满足室内人员对新鲜空气的需要
2.通风的定义：（1）（2）（3） 3.通风与空调的区别
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；
第六章
通风与气流组织
1
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
b 2）但随着空气的流动,a处的压 差由等于0变为小于0,此时室 外a空气进入;
直至：a的进风量＝b的排风量
Pb
b
Pb
tw w tn n h
关闭b,开a
a
Pa
Pa
PaPa' Pa0
假设: tn>tw ρn＜ρw
P b P b ' P b ( P a ' gn ) h ( P a gw ) h P a g (w h n )
置换快慢的比值为换气效上率最（短<1换）气。时间
a
n 2 p
100%
实际换气时间
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室内气流分布的描述参数－－送风有效性的描述参数
3）常见送回风形式的换气效率
ηa≈100％
(a)近似活塞流
ηa＝50～100％
(b)下送上回
ηa＝50％
(c)顶送上回
ηa≈50％
(d)上送上回
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室内气流分布的描述参数－－送风有效性的描述参数
穿堂风最大深度 5m
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采用独立的垂直风井 弯头≯2个，且≯45° 管道未加热处保温 风井最后出口处于室 外负压区 需留补气进口
风井通风
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空气从 下面的 开口进 入
由于受热， 气流上升
中庭通风
中间隔断尽可能小
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自然通风的缺陷
通风量难控制，导致达不到预期要求和过量热损失
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
名义时间常数
出口浓度 入口浓度
排污效率 n Ce
t C
房间平均浓度
污染物排空时间
进口空气带有相同污染物时：
CeCs CeCs
CCs CmaxCs
房间内任一点的排污效率：
房间内任一点的浓度
p
Ce Cp
Cs Cs
房间污染物浓度 平均值和最大值
是衡量稳态通风性能的指标，表示送风排除污染物的
能力。影响排污效率的主要因素是送排风口的位置（气
w
在室外气象条件和噪声 符合要求的情况下，自然 通风可用于：低层建筑、
Kb
Pxb
b
中小尺寸的办公室、学校、
住宅、仓库、轻工业t w厂w 房、
简易Pa养殖Px厂a等K。a2w 2 w K a a
h
tn n Pxa
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3. 自然通风的形式
单面通风
高度，h
穿堂风 Cross ventilation
高度，h
空调：采用回风，进风需处理至设计值，排风不需处理。
4
4.通风分类
按动力(自然、机械)； 按作用面积(全面、局部)； 按换气方式(送风、排风)。
5
5.通风的方法：自然通风和机械通风
（1）自然通风 定义：
热压（定量考虑）； 风压(不稳定,定性考虑)
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
点P
τr 上来看越新鲜。
τr1
出口
出口
p rl r
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室内气流分布的描述参数－－送风有效性的描述参数
2.换气效率
1） 理论上最短的换气时间是多少？
“理想活塞流” 换气效率最高,房间的平均
空气龄最小
nr V/Q
p
n 2
2） 换气效率的定义
0
新鲜空气置换原有空气名的义快时慢间与活常塞数通=风理下论
40
四、气流组织评价的方法——污染物排除有效性
稳定状态下房间污染物的总量
排空时间
t
M() m
房间污染物产生率
反映了一定的气流组织形式排除室内污染物的相对能 力。排空时间越大，说明这种形式排除污染物的能力 越小；
和污染源的位置有关，而和污染源的散发强度无关。 污染源越靠近排风口，排空时间越小。
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排风温度
Ce, te
P
C ,ta
工作区平 均温度
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室内气流分布的描述参数－－与热舒适相关的参数
1）不均匀系数
反映气流温度场和速度场的不均匀程度。 温度不均匀系数
t
均方根偏差
(ti t)2
3.送风可及性 反映送风在任意时刻到达室内各点的能力，只与流 场相关，当流动形式确定时，可及性也相应确定。
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四、气流组织评价的方法——污染物排除有效性
污染物含量
针对某一种而非全部
稳定状态下房间污染物总量：
M ( )Q 0 [C e( )C e()d ]
均匀混合：房间各处污染物浓度处处相等 非均匀混合：房间各处的污染物浓度存在差异，不同 通风形式下的房间污染物总量也不同。