空調(diào)建筑空氣幕作用壓差的正確計(jì)算方法

1、空調(diào)建筑空氣幕作用壓差的正確計(jì)算方法    摘要 本文分析了空調(diào)建筑空氣幕實(shí)際承受的作用壓差，指出目前國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的空氣幕設(shè)計(jì)計(jì)算方法均只考慮總作用壓差中的12項(xiàng)，存在嚴(yán)重誤差。闡明空氣幕總作用壓差應(yīng)全面計(jì)算熱壓、風(fēng)壓機(jī)械壓及平衡壓，并對(duì)各壓差組成項(xiàng)的影響因素和計(jì)算進(jìn)行了討論，提出了總作用壓差的具體計(jì)算方法。關(guān)鍵詞 空調(diào) 空氣幕 作用壓差不設(shè)空氣幕的空調(diào)建筑大門在5Pa正壓作用下每平方米面積外泄的冷量相當(dāng)于三百多平方米建筑所耗冷量。因此人員出入頻繁的大門口要設(shè)計(jì)安裝空氣幕。但相當(dāng)多的空調(diào)建筑空氣幕實(shí)際未能起到應(yīng)有作用。究其原因，從根本上說(shuō)，是目前使用的空氣幕

2、設(shè)計(jì)計(jì)算方法不當(dāng)造成的，其中空氣幕作用壓差計(jì)算不當(dāng)是最主要的問(wèn)題?？諝饽皇且环N平面射流。平面射流在兩側(cè)壓力不平衡時(shí)產(chǎn)生彎曲，偏向壓力較小一側(cè)。對(duì)空氣幕而言，彎曲達(dá)到一定程度后就失去封閉作用。因而空氣幕必須具有足夠的抗彎能力，以抵抗相應(yīng)的作用壓差。因此，空氣幕作用壓差是空氣幕設(shè)計(jì)后一個(gè)最重要的條件參數(shù)，其確定是空氣幕計(jì)算的第一步，也是最重要的一步。但是國(guó)內(nèi)對(duì)于空氣幕總作用壓差空竟由幾部分組成，只計(jì)算某一部分會(huì)有多大誤差，沒有清楚的認(rèn)識(shí)和明確的把握。目前國(guó)內(nèi)廣泛應(yīng)用的幾種計(jì)算方法，均是計(jì)算單一熱壓或單一風(fēng)壓作用下的空氣幕的，雖然人們已認(rèn)識(shí)到這是不合理的，但是目前還未有成熟的符合我國(guó)實(shí)際情況的方法1

3、，從而造成空氣幕計(jì)算結(jié)果偏小的后果。為此，有必要對(duì)空調(diào)建筑的空氣幕作用壓差進(jìn)行全面深入的分析，以便正確確定空氣幕作用壓差。建筑內(nèi)外空氣總作用壓差的形成建立在建筑物空氣質(zhì)量平衡的基礎(chǔ)上。人們?cè)缫颜J(rèn)識(shí)到它與熱壓ph及風(fēng)壓pw有關(guān)。但這并非全部。對(duì)建筑物空氣流動(dòng)的原因進(jìn)行全面分析，可知還有兩項(xiàng)對(duì)總作用壓差有重大影響的部分目前未引起足夠注意。首先是建筑物特別是空調(diào)建筑內(nèi)機(jī)械送風(fēng)和排風(fēng)量不平衡導(dǎo)致的室內(nèi)外空氣壓差，稱為機(jī)械壓pm，如空調(diào)建筑保持的正壓。其次是建筑物自然滲透發(fā)生變化引起的室內(nèi)外空氣壓差變化，稱為平衡壓pe。實(shí)際建筑物內(nèi)外交外壓差即部作用壓差pz是這四個(gè)因素綜合作用的結(jié)果，可用其代數(shù)和表示，

4、即pz =pw +ph +pm -pe時(shí) （1）1 風(fēng)壓pm室外空氣以一定速度流動(dòng)，碰到建筑物后速度降低轉(zhuǎn)化為靜壓而形成風(fēng)壓pw，可用下式表示： （2）式中Cw-建筑風(fēng)壓系數(shù)，或稱空氣動(dòng)力系數(shù)，用以表達(dá)動(dòng)壓轉(zhuǎn)化為靜壓的程度；w-室外空氣密度，kg/m3.vw-室外風(fēng)速，m/s.Cw是建筑物在風(fēng)場(chǎng)中相對(duì)于風(fēng)向的形狀和方位的函數(shù)，在有關(guān)的手冊(cè)和專著中可查到。表1給出了長(zhǎng)方形建筑的風(fēng)壓系數(shù)，可以大致上了解風(fēng)壓系數(shù)的分布情況。室外風(fēng)速vw一般采用國(guó)家建筑氣象參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)中給出的季節(jié)最大頻率和風(fēng)向的數(shù)據(jù)，這種數(shù)據(jù)是在地面以上10m高度獲得的。實(shí)際上由于地形、高度和樹木及其他建筑遮擋的原因，一般建筑表面附近的

5、風(fēng)速往往低于氣象參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)給出的室外風(fēng)速，而10m以上的風(fēng)速則高于此數(shù)：長(zhǎng)方形建筑的風(fēng)壓系數(shù)Cw 表1建筑方位 垂直 偏斜 迎風(fēng)面0.70 側(cè)面 -0.4 - 背風(fēng)面-0.15 -0.50 （3）其中k=0.110.14。非高層建筑可不考慮此問(wèn)題?，F(xiàn)有以自然通風(fēng)計(jì)算法為基礎(chǔ)的空氣幕計(jì)算方法認(rèn)為只要不是迎風(fēng)面，為避免復(fù)雜計(jì)算，可忽略風(fēng)壓，僅計(jì)算熱壓引起的空氣流動(dòng)2。這種方法對(duì)以增大通風(fēng)量業(yè)排除余熱為目標(biāo)工業(yè)建筑通風(fēng)是有好處的，因?yàn)樗芗哟笥?jì)算的安全系數(shù)。但對(duì)以減小通過(guò)大門風(fēng)量為目標(biāo)的空調(diào)建筑空氣幕設(shè)計(jì)，是不合適的，因?yàn)椴荒艹浞挚紤]可能的最大壓力，會(huì)造成計(jì)算結(jié)果偏小，使得空過(guò)空氣幕的風(fēng)量增加從而加大

6、冷熱量的消耗。由表1，可知即使不是迎風(fēng)面，風(fēng)壓系數(shù)仍有相當(dāng)數(shù)值。另外，對(duì)于空調(diào)建筑物，由于夏季冷氣的流動(dòng)方向是由內(nèi)而外，背風(fēng)面負(fù)壓加劇這種流動(dòng)。因而空氣幕計(jì)算中不論迎風(fēng)在還是背風(fēng)面，風(fēng)壓都不應(yīng)忽略。2 熱壓ph室內(nèi)外空氣溫度不同而產(chǎn)生密度差，使同一高度上承受的氣柱壓力不同，導(dǎo)致空氣從冷側(cè)向熱側(cè)流動(dòng)的壓力稱為熱壓。熱壓用以下公式表式： （4） （5）式中Ch-熱壓系數(shù)；Ch是建筑物內(nèi)部縱向隔斷狀況的函數(shù)。對(duì)高大廠房之類無(wú)內(nèi)部縱向隔斷的場(chǎng)合等于1.0；各層樓之間的樓梯間和電梯間均有門隔斷的現(xiàn)代建筑，Ch3。其余根據(jù)內(nèi)部縱向隔斷程度在此區(qū)間取值；c，h-分別是冷、熱側(cè)空氣密度，kg/m3；H，h-分

7、別是大門高度，建筑物最高排風(fēng)點(diǎn)高度，m；HZ-空氣幕作用下中和面高度，由地面起算，m；q, -分別是空氣幕效率和空氣幕作用下大門的流量系數(shù)；Fm-大門面積，m2；Fp-與大門處空氣流動(dòng)方向相反的空氣流動(dòng)總凈面積，m2；Fm-與大門處空氣流動(dòng)方向相同的空氣流動(dòng)總凈面積，m2；由于現(xiàn)代空調(diào)建筑都采用鋁合金門窗，氣密性高，其縫隙的F值在10-5，大大小于一般工業(yè)廠房的10-3水平，所以二樓以上的一般房間幾乎沒有滲透，應(yīng)將注意力集中于大門、屋頂排風(fēng)口等處。中和面主度HZ主要與建筑高度、進(jìn)排風(fēng)面積比等因素有關(guān)。對(duì)一般建筑物為建筑高度的0.40.7倍。而建筑氣密性好的建筑，在設(shè)有帶空氣幕的開敞大門時(shí)，可能

8、超出此范圍。3 機(jī)械壓pm為防止未經(jīng)處理的空氣無(wú)組織流入室內(nèi)，空調(diào)建筑往往通過(guò)送風(fēng)量大于排風(fēng)量的方式保持室內(nèi)正壓。這種由送風(fēng)和排風(fēng)量的不平衡造成的室內(nèi)外交困壓差稱為機(jī)械壓。機(jī)械壓與風(fēng)壓、熱壓疊加使室內(nèi)外壓差增大。根據(jù)我國(guó)暖通空調(diào)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，空調(diào)房間的正壓不應(yīng)大于50Pa。一般空調(diào)房間按5Pa正壓設(shè)計(jì)，實(shí)際上，由于設(shè)計(jì)和設(shè)備情況的不同，空調(diào)房間的正壓從0到50Pa甚至更大，有一個(gè)很大的分布范圍。機(jī)械的大小于送排風(fēng)量之差及外圍護(hù)結(jié)構(gòu)上的開孔或縫隙面積有關(guān)，可按下式計(jì)算： （6）式中Cm-機(jī)械壓系數(shù)，當(dāng)排風(fēng)量大于進(jìn)風(fēng)量，Cm =1；否則Cm =-1；-進(jìn)排風(fēng)平均空氣密度，kg/m3;Lj、Lp-分別是進(jìn)風(fēng)量，排風(fēng)