《通風(fēng)與氣流組織》PPT課件.ppt

第六章 通風(fēng)與氣流組織,6-1 通風(fēng)空調(diào)的目的與方法 6-2 室內(nèi)空氣分布的描述和評(píng)價(jià) 6-3 氣流組織的測(cè)量和計(jì)算 6-4 建筑和空調(diào)系統(tǒng)的舉措,6-1 通風(fēng)空調(diào)的目的與方法,1、單一目的： 排風(fēng)機(jī)/換氣扇：從室內(nèi)排除污濁的空氣； 進(jìn)風(fēng)機(jī)/送風(fēng)機(jī)：向室內(nèi)補(bǔ)充新鮮的空氣； 2、復(fù)合目的： （1）通風(fēng)： 將室內(nèi)污濁的空氣及其中的污染物排出； 把新鮮的空氣補(bǔ)充進(jìn)來(lái)。 （2）空調(diào)： 通風(fēng)； 保證室內(nèi)舒適的熱濕環(huán)境；,哪些是靠全面通風(fēng)、哪些使用局部通風(fēng)達(dá)到建筑內(nèi)部環(huán)境要求的？,二、通風(fēng)空調(diào)的方法,1、就通風(fēng)的范圍來(lái)分： （1）全面通風(fēng)： 對(duì)整個(gè)建筑空間進(jìn)行，將室內(nèi)有害氣體濃度稀釋到允許濃度以下； 所需風(fēng)量較大，相應(yīng)的設(shè)備的容量和體積也較大。 （2）局部通風(fēng)： 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(nèi)擴(kuò)散）； 風(fēng)量小，效果好。,2、按照實(shí)現(xiàn)機(jī)理或流動(dòng)動(dòng)力分,（1）自然通風(fēng)（空調(diào)） 利用自然的手段（熱壓和風(fēng)壓等）來(lái)促使空氣流動(dòng)而進(jìn)行的通風(fēng)方式。 1）優(yōu)點(diǎn)： 無(wú)需耗能或消耗很少的動(dòng)力， 系統(tǒng)簡(jiǎn)單、占地面積小， 經(jīng)濟(jì)投資少，運(yùn)行費(fèi)用低， 通風(fēng)效果好； 2）局限： 受氣象條件、建筑結(jié)構(gòu)和布局的限制； 注意城市大氣質(zhì)量、渦流風(fēng)的影響； 可控性低，風(fēng)量可能不足。,德國(guó)議會(huì)大廈自然通風(fēng),3）自然通風(fēng)的常見實(shí)現(xiàn)形式, 穿堂風(fēng)：圖6-7 進(jìn)出口相對(duì)、有阻隔但室內(nèi)各部分的空隙（如內(nèi)屏風(fēng)） 進(jìn)出口的最大距離？ 單面通風(fēng)：圖6-8 進(jìn)出口都在建筑的一面； 靠空氣的湍流脈動(dòng)、熱壓或風(fēng)壓。 被動(dòng)風(fēng)井通風(fēng)：圖6-9 用于排出室內(nèi)的冷濕空氣熱壓和風(fēng)壓共同驅(qū)動(dòng)。 中庭通風(fēng)：圖6-10,一般來(lái)說(shuō)，在建筑進(jìn)深較小的部位多利用風(fēng)壓來(lái)直接通風(fēng)，而進(jìn)深較大的部位則多利用熱壓來(lái)達(dá)到通風(fēng)效果。,（2）機(jī)械通風(fēng)（空調(diào)）,利用機(jī)械手段（風(fēng)機(jī)、風(fēng)扇等）產(chǎn)生壓力差來(lái)強(qiáng)制實(shí)現(xiàn)空氣流動(dòng)的通風(fēng)方式。 1）分類： 有管道通風(fēng)； 無(wú)管道通風(fēng)。 2）優(yōu)點(diǎn)： 可控性強(qiáng)：通過(guò)調(diào)整風(fēng)口和風(fēng)量，可調(diào)節(jié)室內(nèi)的氣流分布； 不受室外氣象條件、建筑結(jié)構(gòu)和布局的制約。 3）缺點(diǎn)： 耗能多，系統(tǒng)復(fù)雜。,典型的三種通風(fēng)形式,演化進(jìn)步： 工作區(qū)的v、t； 工作區(qū)的IAQ； 工區(qū)的個(gè)性化調(diào)控,1）混合通風(fēng),2）置換通風(fēng),3）個(gè)性化送風(fēng),氣流組織,無(wú)論是受控對(duì)象所需要的熱濕環(huán)境，還是室內(nèi)空氣品質(zhì)IAQ，最終都是通過(guò)合適的氣流組織形成的。 狹義的氣流組織是指上（下、側(cè)、中）送和上（下、側(cè)、中）回或置換送風(fēng)、個(gè)性化送風(fēng)等具體的送回風(fēng)形式； 廣義的室內(nèi)氣流組織，是指一定的送風(fēng)口形式和送風(fēng)參數(shù)所帶來(lái)的室內(nèi)氣流相關(guān)參數(shù)分布。,實(shí)際混合送風(fēng)的氣流組織形式,1）上送上回,2）上送下回,3）下送下回,4）側(cè)送上下回,下送風(fēng)方式一：送風(fēng)口位于地面上的地板送風(fēng),下送風(fēng)方式二：送風(fēng)口在房間下側(cè)部的水平平推流送風(fēng),下送風(fēng)方式三：送風(fēng)口與椅背、桌面等相結(jié)合,房間的典型氣流形式,1、理想（極端）的氣流分布： （完全）均勻混合：室內(nèi)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(dòng)：送入的空氣完全占有原來(lái)空氣的位置，二者不發(fā)生質(zhì)量和能量交換。 2、實(shí)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(shí)際情況中，不同的氣流分布會(huì)形成完全不同的熱濕環(huán)境和室內(nèi)空氣品質(zhì)。 氣流組織的好壞直接影響通風(fēng)的效果。,6-2 室內(nèi)空氣分布的描述和評(píng)價(jià),在一定送回風(fēng)形式下，房間內(nèi)三維空間形成具體的“氣流組織”，描述為： 風(fēng)速分布風(fēng)速場(chǎng)（或稱流場(chǎng)）； 溫度分布溫度場(chǎng)； 濕度分布濕度場(chǎng)； 污染物濃度分布污染物濃度場(chǎng),具體 “氣流組織”的評(píng)價(jià)： 送風(fēng)有效性能否有效到達(dá)考察區(qū)域及到達(dá)時(shí)的新鮮程度； 排除污染物、余熱濕的有效性到達(dá)考察區(qū)域的程度和時(shí)間； 熱舒適性與氣流組織有關(guān)的熱舒適描述參數(shù)； 經(jīng)濟(jì)性在此氣流組織下的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。,一、送風(fēng)有效性,1、空氣（年）齡 表面看來(lái)是空氣在室內(nèi)被測(cè)點(diǎn)上的停留時(shí)間，實(shí)際上是指新空氣替代舊空氣的速度。 既能表達(dá)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(diào)房間空氣新鮮程度與換氣能力的重要指標(biāo)而得到廣泛的應(yīng)用。 可以被確切地測(cè)量出來(lái)。測(cè)定法：示蹤氣體濃度自然衰減法。 分整個(gè)房間的平均空氣年齡、局部的空氣年齡。,進(jìn)/送風(fēng)口處的空氣停留時(shí)間最短，空氣年齡為零；氣流“死角”的空氣最陳舊，被取代的速度最慢。,測(cè)點(diǎn)A空氣年齡 的定義,室內(nèi)空氣的 平均空氣年齡,換氣時(shí)間 （即置換室內(nèi)全部現(xiàn)存空氣的時(shí)間）,名義時(shí)間常數(shù) （即空氣通過(guò)房間所需的最短時(shí)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(fēng)下置換快慢的比值。 它與換氣時(shí)間成反比；其越大，說(shuō)明房間的通風(fēng)（換氣）效果越好。 典型通風(fēng)方式的不同值：一般混合通風(fēng)的為50%；置換通風(fēng)和單風(fēng)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(shí)才出現(xiàn)。,1、通風(fēng)效率E（或排污效率）, 物理上是指移出室內(nèi)污染物的迅速程度。 定義式： 用空氣年齡和污染氣流排出時(shí)間來(lái)表示，可推得： 不同通風(fēng)方式的平均效率E值： 實(shí)際的置換通風(fēng)較接近于單向流（活塞流），效率較高，在14之間；混合通風(fēng)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(lái)考察氣流分布形式的能量利用有效性，或通風(fēng)系統(tǒng)的排熱能力。 表達(dá) 式如下： 式中，t P 排風(fēng)溫度；t 0 送風(fēng)溫度； t n 工作區(qū)空氣平均溫度； 不同通風(fēng)方式的值： 下送上排方式的 1，上側(cè)中間送、上側(cè)邊排方式的 1； 上側(cè)送、側(cè)排方式的 <1。,三、與熱舒適有關(guān)的參數(shù),1、不均勻系數(shù)kt和kv 在工作區(qū)內(nèi)選擇n個(gè)測(cè)點(diǎn)，分別測(cè)得各點(diǎn)的溫度、風(fēng)速。求出均方根偏差t、v和算術(shù)平均值 和 再各自以前者除以后者，即是不均勻系數(shù)。,不均勻系數(shù)越小，室內(nèi)氣流分布均勻性就越好。,2、空氣擴(kuò)散性能指標(biāo)（ADPI）,（1）定義： 滿足規(guī)定風(fēng)速和溫度要求的測(cè)點(diǎn)數(shù)與總測(cè)點(diǎn)比。 （2）實(shí)際： 考慮空氣溫度與風(fēng)速對(duì)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(diǎn)的空氣溫度、設(shè)計(jì)室內(nèi)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(shí)用式、數(shù)值： ADPI=（-1.7ET 1.1的測(cè)點(diǎn)數(shù)）/總測(cè)點(diǎn)數(shù) 100% ADPI一般應(yīng)80%。,6-3 氣流組織的測(cè)量與計(jì)算方法,在通風(fēng)換氣量、建筑、設(shè)備、人員等條件相同時(shí)，改變氣流組織、提高氣流組織效果，也能提高室內(nèi)空氣品質(zhì)。 實(shí)際的氣流分布都不會(huì)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(fēng)形式（風(fēng)口位置、類型和數(shù)量，風(fēng)量）、送風(fēng)參數(shù)、污染源的強(qiáng)度和位置影響，因此需要對(duì)實(shí)際氣流分布好壞進(jìn)行描述或評(píng)價(jià)的方法，從而據(jù)此來(lái)調(diào)整條件，使室內(nèi)的氣流分布滿足要求。 除少數(shù)基本的分布參數(shù)指標(biāo)外，大多數(shù)指標(biāo)必須以其為媒介，在測(cè)得的基本函數(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行分析和計(jì)算！,一、實(shí)驗(yàn)研究方法示蹤氣體法,可定量測(cè)定風(fēng)量、建筑物的空氣分布和滲透特性、室內(nèi)污染物擴(kuò)散情況、空氣齡、排氣效率等，分析建筑物內(nèi)各點(diǎn)換氣均勻性及氣流分布、換氣次數(shù)等。 作法：在實(shí)驗(yàn)空間釋放一定量的氣體，其在空氣中流動(dòng)、擴(kuò)散；再測(cè)定該空間內(nèi)此氣體的濃度（變化反映室內(nèi)/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(cè)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(jiǎn)便、有相當(dāng)精度，非常適合實(shí)驗(yàn)室研究，有時(shí)也可作為工程現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量。 發(fā)達(dá)國(guó)家廣泛采用，我國(guó)的科研單位正在跟蹤應(yīng)用。,二、數(shù)值計(jì)算方法,主要有四種預(yù)測(cè)通風(fēng)空調(diào)房間內(nèi)空氣分布的方法：射流理論分析（誤差、不詳盡）、模型實(shí)驗(yàn)（長(zhǎng)周期和昂貴的費(fèi)用）、區(qū)域模型（相對(duì)“精確”的集總結(jié)果、機(jī)械通風(fēng)中的應(yīng)用問(wèn)題較多）、基于計(jì)算流體力學(xué)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(jì)算機(jī)上虛擬地做實(shí)驗(yàn)”依據(jù)室內(nèi)空氣流動(dòng)的數(shù)學(xué)物理模型，將房間劃分為許多小的控制體，把控制空氣流動(dòng)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(jié)合實(shí)際的初始、邊界條件，在計(jì)算機(jī)上求解離散所得代數(shù)方程組，作為房間內(nèi)空氣分布情況。 高層次、知識(shí)密集度較高的商業(yè)產(chǎn)品：PHOENICS（FLAIRE）、CFX、FLUENT（Airpak）、STAR-D,實(shí)際：大空間建筑空調(diào),上送風(fēng)方式的分層空調(diào)、下送風(fēng)方式的置換通風(fēng)的舒適性、節(jié)能性較好。,6-4 建筑和空調(diào)系統(tǒng)的舉措,1、自然通風(fēng)的組織： 房間的開口和通風(fēng)構(gòu)造等措施，影響著自然通風(fēng)的氣流組織，也決定了房間的氣流分布。 最好是組織穿堂風(fēng)。（指風(fēng)從迎風(fēng)面的進(jìn)風(fēng)口吹入，流過(guò)建筑物房間，從背風(fēng)面的出風(fēng)口吹出） 還要使穿堂風(fēng)流過(guò)人經(jīng)?；顒?dòng)的范圍，且造成一定的風(fēng)速（0.31.0m/s為宜）。 對(duì)于有大量余熱和污染物產(chǎn)生的房間，除保證必需的通風(fēng)量外，還應(yīng)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(zhēng)取房間的自然通風(fēng)，也要考慮防止太陽(yáng)輻射以及大雨雪的侵襲。 對(duì)單獨(dú)或在坡地上的建筑，應(yīng)盡量使房屋縱軸垂直于夏季主導(dǎo)風(fēng)向（我國(guó)大部分地區(qū)是男、東南或偏南）； 在有水陸風(fēng)、山谷風(fēng)等地方風(fēng)的地區(qū)建筑，則應(yīng)爭(zhēng)取與地方風(fēng)向吻合，或?qū)⑵湟龑?dǎo)入室。 現(xiàn)實(shí)的多排、成群建筑，為兼顧通風(fēng)效果（力減前排建筑后的漩渦區(qū)）和節(jié)約用地，往往將建筑的縱軸線與風(fēng)向構(gòu)成一定角度（風(fēng)向投射角），使風(fēng)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(fēng)，多排建筑中兩排房屋的間距一般要達(dá)到前棟建筑物的四倍高度左右。實(shí)際上，由于采用了風(fēng)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(duì)自然通風(fēng)有很大影響。 有利方面：門窗兩側(cè)的風(fēng)壓差與風(fēng)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(fēng)”危害（迎風(fēng)面2/3以下高度的渦流區(qū)對(duì)低層建筑的風(fēng)向影響、建筑物兩側(cè)與頂部因流道狹窄而形成“強(qiáng)風(fēng)”）,（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(fēng)。 主房間應(yīng)布置在夏季的迎風(fēng)面，輔助房間則布置在背風(fēng)面；改進(jìn)門、窗結(jié)構(gòu)和內(nèi)開口。 房間進(jìn)氣口不能正對(duì)夏季風(fēng)向時(shí)，可設(shè)置導(dǎo)流板、采用綠化或臺(tái)階式平面組合等方法。 布置建筑內(nèi)部的開口位置，應(yīng)是室內(nèi)流場(chǎng)分布均勻。 努力引風(fēng)、導(dǎo)風(fēng)、透風(fēng)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(fēng)角度，錯(cuò)列式和斜列式比行列和周邊式好，因它們可使風(fēng)斜向地導(dǎo)入建筑群內(nèi)部。 行列式布置的建筑群，內(nèi)部流場(chǎng)因風(fēng)向不同而有很大變化。 周邊式難使風(fēng)導(dǎo)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(diào)系統(tǒng)的應(yīng)對(duì)措施,保證適當(dāng)?shù)男嘛L(fēng)量 保證新風(fēng)品質(zhì)：入口選擇上、新風(fēng)過(guò)濾器上。 定期清洗或更換空調(diào)系統(tǒng)易污染部件：過(guò)濾器、消聲器、表冷器、風(fēng)道內(nèi)壁（GB19219-2003空調(diào)通風(fēng)系清洗規(guī)范商業(yè)建筑的清洗檢查：送風(fēng)和回風(fēng)管2次/年，空氣處理機(jī)組1次/年）、FP接水盤等。 合理組織室內(nèi)氣流：FP系統(tǒng)的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)、較佳的置換通風(fēng)民用化,