《通風與氣流組織》PPT課件.ppt

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1、第六章 通風與氣流組織,6-1 通風空調的目的與方法 6-2 室內空氣分布的描述和評價 6-3 氣流組織的測量和計算 6-4 建筑和空調系統(tǒng)的舉措,6-1 通風空調的目的與方法,1、單一目的： 排風機/換氣扇：從室內排除污濁的空氣； 進風機/送風機：向室內補充新鮮的空氣； 2、復合目的： （1）通風： 將室內污濁的空氣及其中的污染物排出； 把新鮮的空氣補充進來。 （2）空調： 通風； 保證室內舒適的熱濕環(huán)境；,哪些是靠全面通風、哪些使用局部通風達到建筑內部環(huán)境要求的？,二、通風空調的方法,1、就通風的范圍來分： （1）全面通風： 對整個建筑空間進行，將室內有害氣體濃度稀釋到允許濃度以下； 所需

2、風量較大，相應的設備的容量和體積也較大。 （2）局部通風： 利用局部氣流，把污染源附近的空氣排出室外（防止污染物在室內擴散）； 風量小，效果好。,2、按照實現(xiàn)機理或流動動力分,（1）自然通風（空調） 利用自然的手段（熱壓和風壓等）來促使空氣流動而進行的通風方式。 1）優(yōu)點： 無需耗能或消耗很少的動力， 系統(tǒng)簡單、占地面積小， 經濟投資少，運行費用低， 通風效果好； 2）局限： 受氣象條件、建筑結構和布局的限制； 注意城市大氣質量、渦流風的影響； 可控性低，風量可能不足。,德國議會大廈自然通風,3）自然通風的常見實現(xiàn)形式, 穿堂風：圖6-7 進出口相對、有阻隔但室內各部分的空隙（如內屏風） 進出

3、口的最大距離？ 單面通風：圖6-8 進出口都在建筑的一面； 靠空氣的湍流脈動、熱壓或風壓。 被動風井通風：圖6-9 用于排出室內的冷濕空氣熱壓和風壓共同驅動。 中庭通風：圖6-10,一般來說，在建筑進深較小的部位多利用風壓來直接通風，而進深較大的部位則多利用熱壓來達到通風效果。,（2）機械通風（空調）,利用機械手段（風機、風扇等）產生壓力差來強制實現(xiàn)空氣流動的通風方式。 1）分類： 有管道通風； 無管道通風。 2）優(yōu)點： 可控性強：通過調整風口和風量，可調節(jié)室內的氣流分布； 不受室外氣象條件、建筑結構和布局的制約。 3）缺點： 耗能多，系統(tǒng)復雜。,典型的三種通風形式,演化進步： 工作區(qū)的v、t

4、； 工作區(qū)的IAQ； 工區(qū)的個性化調控,1）混合通風,2）置換通風,3）個性化送風,氣流組織,無論是受控對象所需要的熱濕環(huán)境，還是室內空氣品質IAQ，最終都是通過合適的氣流組織形成的。 狹義的氣流組織是指上（下、側、中）送和上（下、側、中）回或置換送風、個性化送風等具體的送回風形式； 廣義的室內氣流組織，是指一定的送風口形式和送風參數(shù)所帶來的室內氣流相關參數(shù)分布。,實際混合送風的氣流組織形式,1）上送上回,2）上送下回,3）下送下回,4）側送上下回,下送風方式一：送風口位于地面上的地板送風,,,下送風方式二：送風口在房間下側部的水平平推流送風,下送風方式三：送風口與椅背、桌面等相結合,房間的典

5、型氣流形式,1、理想（極端）的氣流分布： （完全）均勻混合：室內各種參數(shù)都完全一樣（空間各處均存在理想的攪拌裝置：攪拌但不帶入熱量）。 活塞流動：送入的空氣完全占有原來空氣的位置，二者不發(fā)生質量和能量交換。 2、實際中，最常見的非完全混合流（介于完全混合流和活塞流之間） 實際情況中，不同的氣流分布會形成完全不同的熱濕環(huán)境和室內空氣品質。 氣流組織的好壞直接影響通風的效果。,6-2 室內空氣分布的描述和評價,在一定送回風形式下，房間內三維空間形成具體的“氣流組織”，描述為： 風速分布風速場（或稱流場）； 溫度分布溫度場； 濕度分布濕度場； 污染物濃度分布污染物濃度場,具體 “氣流組織”

6、的評價： 送風有效性能否有效到達考察區(qū)域及到達時的新鮮程度； 排除污染物、余熱濕的有效性到達考察區(qū)域的程度和時間； 熱舒適性與氣流組織有關的熱舒適描述參數(shù)； 經濟性在此氣流組織下的經濟指標。,一、送風有效性,1、空氣（年）齡 表面看來是空氣在室內被測點上的停留時間，實際上是指新空氣替代舊空氣的速度。 既能表達真正的空氣陳舊程度，又能反映房間的排污能力，更作為衡量空調房間空氣新鮮程度與換氣能力的重要指標而得到廣泛的應用。 可以被確切地測量出來。測定法：示蹤氣體濃度自然衰減法。 分整個房間的平均空氣年齡、局部的空氣年齡。,進/送風口處的空氣停留時間最短，空氣年齡為零；氣流“死角”的空氣最陳舊，被取

7、代的速度最慢。,測點A空氣年齡 的定義,室內空氣的 平均空氣年齡,換氣時間 （即置換室內全部現(xiàn)存空氣的時間）,名義時間常數(shù) （即空氣通過房間所需的最短時間）,2、換氣效率,, 定義：新鮮空氣置換原有空氣的快慢與活塞通風下置換快慢的比值。 它與換氣時間成反比；其越大，說明房間的通風（換氣）效果越好。 典型通風方式的不同值：一般混合通風的為50%；置換通風和單風口的下送上回的都在50100%之間；為100%的情況僅在理想的單向流（即所謂活塞流）時才出現(xiàn)。,1、通風效率E（或排污效率）, 物理上是指移出室內污染物的迅速程度。 定義式： 用空氣年齡和污染氣流排出時間來表示，可推得： 不

8、同通風方式的平均效率E值： 實際的置換通風較接近于單向流（活塞流），效率較高，在14之間；混合通風E 約等于1。,,二、排除有效性的描述,2、能量利用系數(shù)（排熱效率）, 用來考察氣流分布形式的能量利用有效性，或通風系統(tǒng)的排熱能力。 表達 式如下： 式中，t P 排風溫度；t 0 送風溫度； t n 工作區(qū)空氣平均溫度； 不同通風方式的值： 下送上排方式的 1，上側中間送、上側邊排方式的 1； 上側送、側排方式的 <1。,三、與熱舒適有關的參數(shù),1、不均勻系數(shù)kt和kv 在工作區(qū)內選擇n個測點，分別測得各點的溫度、風速。求出均方根偏差t、v和算術平均值 和 再各自以前者除以后者，即

9、是不均勻系數(shù)。,不均勻系數(shù)越小，室內氣流分布均勻性就越好。,2、空氣擴散性能指標（ADPI）,（1）定義： 滿足規(guī)定風速和溫度要求的測點數(shù)與總測點比。 （2）實際： 考慮空氣溫度與風速對人體的綜合作用： ET=（ti-tn）7.66（ui-0.15） 式中，ET有效溫度差， ti、tn、ui工作區(qū)某點的空氣溫度、設計室內溫度、空氣流速。 符合多數(shù)人舒適要求的ET在-1.7+1.1之間。 （3）實用式、數(shù)值： ADPI=（-1.7ET 1.1的測點數(shù)）/總測點數(shù) 100% ADPI一般應80%。,6-3 氣流組織的測量與計算方法,在通風換氣量、建筑、設備、人員等條件相同時，改變氣流組織、

10、提高氣流組織效果，也能提高室內空氣品質。 實際的氣流分布都不會是理想的氣流形式，空間各處的參數(shù)是不均勻的，且受送回風形式（風口位置、類型和數(shù)量，風量）、送風參數(shù)、污染源的強度和位置影響，因此需要對實際氣流分布好壞進行描述或評價的方法，從而據(jù)此來調整條件，使室內的氣流分布滿足要求。 除少數(shù)基本的分布參數(shù)指標外，大多數(shù)指標必須以其為媒介，在測得的基本函數(shù)基礎上進行分析和計算！,一、實驗研究方法示蹤氣體法,可定量測定風量、建筑物的空氣分布和滲透特性、室內污染物擴散情況、空氣齡、排氣效率等，分析建筑物內各點換氣均勻性及氣流分布、換氣次數(shù)等。 作法：在實驗空間釋放一定量的氣體，其在空氣中流動、擴散；再測

11、定該空間內此氣體的濃度（變化反映室內/管道空氣與周圍空氣的混合狀況），由此得知。 所用：氣體濃度檢測儀、示蹤氣體（五要求）、釋放頭（脈沖法/上升法/下降法或衰減法）、采樣頭等。 簡便、有相當精度，非常適合實驗室研究，有時也可作為工程現(xiàn)場測量。 發(fā)達國家廣泛采用，我國的科研單位正在跟蹤應用。,二、數(shù)值計算方法,主要有四種預測通風空調房間內空氣分布的方法：射流理論分析（誤差、不詳盡）、模型實驗（長周期和昂貴的費用）、區(qū)域模型（相對“精確”的集總結果、機械通風中的應用問題較多）、基于計算流體力學方法的數(shù)值模擬、求解（成本低、速度快、資料完備、可模擬各種不同的工況）。 表6-1 CFD法：“在計算機上

12、虛擬地做實驗”依據(jù)室內空氣流動的數(shù)學物理模型，將房間劃分為許多小的控制體，把控制空氣流動的連續(xù)的微分方程組離散為非連續(xù)的代數(shù)方程組。再結合實際的初始、邊界條件，在計算機上求解離散所得代數(shù)方程組，作為房間內空氣分布情況。 高層次、知識密集度較高的商業(yè)產品：PHOENICS（FLAIRE）、CFX、FLUENT（Airpak）、STAR-D,實際：大空間建筑空調,上送風方式的分層空調、下送風方式的置換通風的舒適性、節(jié)能性較好。,,6-4 建筑和空調系統(tǒng)的舉措,1、自然通風的組織： 房間的開口和通風構造等措施，影響著自然通風的氣流組織，也決定了房間的氣流分布。 最好是組織穿堂風。（指風從迎風面的

13、進風口吹入，流過建筑物房間，從背風面的出風口吹出） 還要使穿堂風流過人經常活動的范圍，且造成一定的風速（0.31.0m/s為宜）。 對于有大量余熱和污染物產生的房間，除保證必需的通風量外，還應保證氣流的穩(wěn)定性和氣流線路的短捷。,2、建筑朝向、間距及建筑群的布局,（1）建筑朝向：既爭取房間的自然通風，也要考慮防止太陽輻射以及大雨雪的侵襲。 對單獨或在坡地上的建筑，應盡量使房屋縱軸垂直于夏季主導風向（我國大部分地區(qū)是男、東南或偏南）； 在有水陸風、山谷風等地方風的地區(qū)建筑，則應爭取與地方風向吻合，或將其引導入室。 現(xiàn)實的多排、成群建筑，為兼顧通風效果（力減前排建筑后的漩渦區(qū)）和節(jié)約用地，往往將建筑

14、的縱軸線與風向構成一定角度（風向投射角），使風斜吹入室。,（2）建筑的間距、高度,1）理論上，為保證后排房屋的良好通風，多排建筑中兩排房屋的間距一般要達到前棟建筑物的四倍高度左右。實際上，由于采用了風向投射角，建筑物的間距有效縮短，也要兼顧日照的要求。。 2）建筑高度：對自然通風有很大影響。 有利方面：門窗兩側的風壓差與風速的平方成正比；熱壓也與建筑物的高度正比。 不利面：超高建筑的“樓房風”危害（迎風面2/3以下高度的渦流區(qū)對低層建筑的風向影響、建筑物兩側與頂部因流道狹窄而形成“強風”）,（3）建筑的布局,1）建筑的平面布置與剖面處理 要在滿足使用要求的前提下，盡量做到有利于自然通風。

15、主房間應布置在夏季的迎風面，輔助房間則布置在背風面；改進門、窗結構和內開口。 房間進氣口不能正對夏季風向時，可設置導流板、采用綠化或臺階式平面組合等方法。 布置建筑內部的開口位置，應是室內流場分布均勻。 努力引風、導風、透風利用天井、樓梯間、屋頂開天窗等。,2）建筑群的布局,（A）平面布局： 從通風角度，錯列式和斜列式比行列和周邊式好，因它們可使風斜向地導入建筑群內部。 行列式布置的建筑群，內部流場因風向不同而有很大變化。 周邊式難使風導入，只適于冬季寒冷地區(qū)。 （ B ）空間布局： 除非及其必要，盡量減少超高建筑的建造。,3、空調系統(tǒng)的應對措施,保證適當?shù)男嘛L量 保證新風品質：入口選擇上、新風過濾器上。 定期清洗或更換空調系統(tǒng)易污染部件：過濾器、消聲器、表冷器、風道內壁（GB19219-2003空調通風系清洗規(guī)范商業(yè)建筑的清洗檢查：送風和回風管2次/年，空氣處理機組1次/年）、FP接水盤等。 合理組織室內氣流：FP系統(tǒng)的嚴峻挑戰(zhàn)、較佳的置換通風民用化,