氣流組織分布及計(jì)算

第10章室內(nèi)氣流分布對(duì)室內(nèi)氣流分布的要求與評(píng)價(jià)概述空氣分布又稱為氣流組織。室內(nèi)氣流組織設(shè)計(jì)的任務(wù)就是合理的組織室內(nèi)空氣的流動(dòng)與分布，使室內(nèi)工作區(qū)空氣的溫度、濕度、速度和潔凈度能更好的滿足工藝要求及人們舒適感的要求?？照{(diào)房間內(nèi)的氣流分布與送風(fēng)口的型式、數(shù)量和位置，回風(fēng)口的位置，送風(fēng)參數(shù)，風(fēng)口尺寸，空間的幾何尺寸及污染源的位置和性質(zhì)有關(guān)。下面介紹對(duì)氣流分布的主要要求和常用評(píng)價(jià)指標(biāo)。對(duì)溫度梯度的要求在空調(diào)或通風(fēng)房間內(nèi)，送入與房間溫度不同的空氣，以及房間內(nèi)有熱源存在，在垂直方向通常有溫度差異，即存在溫度梯度。在舒適的范圍內(nèi)，按照ISO7730標(biāo)準(zhǔn)，在工作區(qū)內(nèi)的地面上方1.1m和0.1m之間的溫差不應(yīng)大于3C(這實(shí)質(zhì)上考慮了坐著工作情況)；美國ASHRAE55-9標(biāo)準(zhǔn)建議1.8m和0.1m之間的溫差不大于3C(這是考慮人站立工作情況)。工作區(qū)的風(fēng)速工作區(qū)的風(fēng)速也是影響熱舒適的一個(gè)重要因素。 在溫度較高的場(chǎng)所通?？梢杂锰岣唢L(fēng)速來改善熱舒適環(huán)境。但大風(fēng)速通常令人厭煩。試驗(yàn)表明，風(fēng)速V0.5m/s時(shí)，人沒有太明顯的感覺。我國規(guī)范規(guī)定：舒適性空調(diào)冬季室內(nèi)風(fēng)速〉0.2m/s，夏季〉0.3m/s。工藝性空調(diào)冬季室內(nèi)風(fēng)速〉0.3m/s,夏季宜采用0.2-0.5m/s。吹風(fēng)感和氣流分布性能指標(biāo)吹風(fēng)感是由于空氣溫度和風(fēng)速(房間的濕度和輻射溫度假定不變)引起人體的局部地方有冷感，從而導(dǎo)致不舒適的感覺。有效吹風(fēng)溫度EDT美國ASHRAB有效吹風(fēng)溫度EDT(EffectiveDraftTemperature)來判斷是否有吹風(fēng)感，定義為EDT(txtm) 7.8(x0.15) (10-1)式中tx,tk室內(nèi)某地點(diǎn)的溫度和室內(nèi)平均溫度，C；v[-室內(nèi)某地點(diǎn)的風(fēng)速，m/s。對(duì)于辦公室，當(dāng)EDT=-1.7~lC,VV0.35m/s時(shí)，大多數(shù)人感覺是舒適的，小于x下限值時(shí)有冷吹風(fēng)感。EDT用于判斷工作區(qū)任何一點(diǎn)是否有吹風(fēng)感。氣流分布性能指標(biāo)ADPI氣流分布性能指標(biāo)ADPI(AirDiffusionPerfomaneeIndex)，定義為工作區(qū)內(nèi)各點(diǎn)滿足EDT和風(fēng)速要求的點(diǎn)占總點(diǎn)數(shù)的百分比。

對(duì)整個(gè)工作區(qū)的氣流分布的評(píng)價(jià)用ADPI來判斷。對(duì)已有房間，ADPI可以通過實(shí)測(cè)各點(diǎn)的空氣溫度和風(fēng)速來確定。在氣流分布設(shè)計(jì)時(shí)，可以利用計(jì)算流體力學(xué)的辦法進(jìn)行預(yù)測(cè)；或參考有關(guān)文獻(xiàn)、手冊(cè)提供的數(shù)值。10.1.5通風(fēng)效率e通風(fēng)效率Ev(Ventilation efficiency)又稱混合效率，定義為實(shí)際參與工作區(qū)內(nèi)稀釋污染物的風(fēng)量與總送入風(fēng)量之比，即VveVcvVEv也表示通風(fēng)或空調(diào)系統(tǒng)排出污染物的能力，因此Ev也稱為排污效率。⑴當(dāng)送入房間空氣與污染物混合均勻，排風(fēng)的污染物濃度等于工作區(qū)濃度時(shí)，E=v1⑵一般的混合通風(fēng)的氣流分布形式，EV<1。若清潔空氣由下部直接送到工作區(qū)時(shí)，工作區(qū)的污染物濃度可能小于排風(fēng)的濃度， Ev>1。EV不僅與氣流分布有著密切關(guān)系，而且還與污染物分布有關(guān)。污染源位于排風(fēng)口處，Ev增大。以轉(zhuǎn)移熱量為目的的通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)，通風(fēng)效率中濃度可以用溫度來取代，并稱之為溫度效率Et,或稱為能量利用系數(shù)，表達(dá)式為 (10-2)tetsTrr式中te、t、ts--分別為排風(fēng)、工作區(qū)和送風(fēng)的溫度，c。10.1.6空氣齡⑴空氣質(zhì)點(diǎn)的空氣齡：簡稱空氣齡(Ageofair)，是指空氣質(zhì)點(diǎn)自進(jìn)入房間至到達(dá)室內(nèi)某點(diǎn)所經(jīng)歷的時(shí)間⑵局部平均空氣齡：某一微小區(qū)域中各空氣質(zhì)點(diǎn)的空氣齡的平均值?？諝恺g的概念比較抽象，實(shí)際測(cè)量很困難，目前都是用測(cè)量示蹤氣體的濃度變化來確定局部平均空氣齡由于測(cè)量方法不同，空氣齡用示蹤氣體的濃度表達(dá)式也不同。如用下降法(衰減法)測(cè)量，在房間內(nèi)充以示蹤氣體，在A點(diǎn)起始時(shí)的濃度為c(0),然后對(duì)房間進(jìn)行送風(fēng)(示蹤氣體的濃度為零),每隔一段時(shí)間，測(cè)量A點(diǎn)的示蹤氣體濃度，由此獲得A點(diǎn)的示蹤氣體濃度的變化規(guī)律c(r)，于是A點(diǎn)的平均空氣齡(單位為s)為°c()dr(10-3)°c()drac(0)⑶全室平均空氣齡：全室各點(diǎn)的局部平均空氣齡的平均值-tdV (10-4)式中V為房間的容積。如用示蹤氣體衰減法測(cè)量，根據(jù)排風(fēng)口示蹤氣體濃度的變化規(guī)律確定全室平均空氣齡，即C《)dr(10-5)0Ce()出

式中Ce(T)即為排風(fēng)的示蹤氣體濃度隨時(shí)間的變化規(guī)律。⑷局部平均滯留時(shí)間(Resideneetime)：房間內(nèi)某微小區(qū)域內(nèi)氣體離開房間前在室內(nèi)的滯留時(shí)間，用T表示，單位為s。⑸空氣流出室外的時(shí)間微小區(qū)域的空氣流出室外的時(shí)間：某一微小區(qū)域平均滯留時(shí)間減去空氣齡。全室平均滯留時(shí)間：全室各點(diǎn)的局部平均滯留時(shí)間的平均值，用于 -r表示。全室平均滯留時(shí)間等于全室平均空氣齡的2倍，即 '2(10-6)

r理論上空氣在室內(nèi)的最短的滯留時(shí)間為(10-7)式中v為房間體積，m；V為送入房間的空氣量，m/s；N為以秒計(jì)的換氣次數(shù)，1/s;t又稱為名義時(shí)間常數(shù)(Nominaltimeconstant) 。n空氣從送風(fēng)口進(jìn)入室內(nèi)后的流動(dòng)過程中，不斷摻混污染物，空氣的清潔程度和新鮮程度將不斷下降?？諝恺g短，預(yù)示著到達(dá)該處的空氣可能摻混的污染物少， 排除污染物的能力愈強(qiáng)。顯然，空氣齡可用來評(píng)價(jià)空氣流動(dòng)狀態(tài)的合理性。10.1.7換氣效率TOC\o"1-5"\h\z換氣效率(Airexchangeeffciency)n是評(píng)價(jià)換氣效果優(yōu)劣的一個(gè)指標(biāo)，它是氣流分布的特性參數(shù)，與污染物無關(guān)。 an 其定義為：空氣最短的滯留時(shí)間nn與實(shí)際全2室平均滯留時(shí)間于〃之，即 n(10-8)式中■-實(shí)際全室平均空氣齡，S°T/2--最理想的平均空氣齡。從式(10-8)可以看到：換氣效率也可定義為最理想的平均空氣齡 Tn/2與全室平均空氣齡一之比。 nTa是基于空氣齡的指標(biāo)，它反映了空氣流動(dòng)狀態(tài)合理性。最理想的氣流分布Ta=1，一般的氣流分布Ta<l。10.2送風(fēng)口和回風(fēng)口1?送風(fēng)口的型式⑴按安裝位置分為側(cè)送風(fēng)口、頂送風(fēng)口（向下送）、地面風(fēng)口（向上送）。⑵按送出氣流的流動(dòng)狀況分為擴(kuò)散型風(fēng)口、軸向型風(fēng)口和孔板送風(fēng)口。擴(kuò)散型風(fēng)口：具有較大的誘導(dǎo)室內(nèi)空氣的作用，送風(fēng)溫度衰減快，但射程較短；軸向型風(fēng)口：誘導(dǎo)室內(nèi)氣流的作用小，空氣溫度、速度的衰減慢，射程遠(yuǎn)；孔板送風(fēng)口：在孔板上滿布小孔的送風(fēng)口，速度分布均勻，衰減快。⑶按形狀分為格柵、活動(dòng)百葉窗、噴口、散流器、旋流式噴口和置換送風(fēng)口。格柵送風(fēng)口葉片或空花圖案的格柵，用于一般空調(diào)工程?；顒?dòng)百葉窗如圖10-1所示。通常裝于側(cè)墻上用作側(cè)送風(fēng)口。雙層百葉風(fēng)口：有兩層可調(diào)節(jié)角度的活動(dòng)百葉，短葉片用于調(diào)節(jié)送風(fēng)氣流的擴(kuò)散角，也可用于改變氣流的方向；調(diào)節(jié)長葉片可以使送風(fēng)氣流貼附頂棚或下傾一定角度（當(dāng)送熱風(fēng)時(shí)）。單層百葉風(fēng)口：只有一層可調(diào)節(jié)角度的活動(dòng)百葉。這兩種風(fēng)口也常用作回風(fēng)口。噴口如圖10-2所示，有固定式噴口和可調(diào)角度噴口。用于遠(yuǎn)程送風(fēng)，屬于軸向型風(fēng)口。射程（末端速度0.5m/s處）一般可達(dá)到10-30m,甚至更遠(yuǎn)。通常在大空間（如體育館、候機(jī)大廳）中用作側(cè)送風(fēng)口；送熱風(fēng)時(shí)可用作頂送風(fēng)口。如風(fēng)口既送冷風(fēng)又送熱風(fēng)，應(yīng)選用可調(diào)角噴口。調(diào)角噴口的噴嘴鑲嵌在球形殼中，該球形殼（與噴嘴）在風(fēng)口的外殼中可轉(zhuǎn)動(dòng)，最大轉(zhuǎn)動(dòng)角度300。可人工調(diào)節(jié)，也可電動(dòng)或氣動(dòng)調(diào)節(jié)。在送冷風(fēng)時(shí)，風(fēng)口水平或上傾；送熱風(fēng)時(shí)，風(fēng)口下傾圖10-1活動(dòng)百葉風(fēng)口（a）雙層百葉風(fēng)口（b）單層百葉風(fēng)口散流器圖10-3為三種比較典型的散流器。直接裝于頂棚上，是頂送風(fēng)口。平送流型的方形散流器如圖(a)所示，有多層同心的平行導(dǎo)向葉片，使空氣流出后貼附于頂棚流動(dòng)可以做成方形，也可做成矩形；可四面出風(fēng)、三面出風(fēng)、兩面出風(fēng)或一面出風(fēng)。平送流型的圓形散流器與方形散流器相類似。平送流型散流器適宜用于送冷風(fēng)。下送流型的圓形散流器圖(b)所示，又稱為流線型散流器。葉片間的豎向間距是可調(diào)的。增大葉片間的豎向間距，可以使氣流邊界與中心線的夾角減小。送風(fēng)氣流夾角一般為20o-30o,在散流器下方形成向下的氣流。圓盤型散流器如圖(c)所示，射流以45。夾角噴出，流型介于平送與下送之間。適宜于送冷、熱風(fēng)。各類散流器的規(guī)格都按頸部尺寸AxB或直徑D來標(biāo)定。圖10-3方形和圓形散流器(a)平送流型方形散流器(b)向下送流型的圓形散流器 (c)圓盤型散流器可調(diào)式條形散流器如圖10-4所示。條縫寬19mm長度500-3000mm據(jù)需要選用。調(diào)節(jié)葉片的位置，可改變出風(fēng)方向或關(guān)閉；可多組組合(2、3、4組)在一起使用，如圖所示。條形散流器用作頂送風(fēng)口，也可用于側(cè)送口。圖10-4可調(diào)式條形散流器(a)左出風(fēng)(b)下送風(fēng)(c)關(guān)閉(d)多組左右出風(fēng)(e)多組右出風(fēng)固定葉片條形散流器如圖10-5所示，頸寬50-150mm長度500-3000mm根據(jù)葉片形狀可有三種流型：直流式、單側(cè)流和雙側(cè)流?？梢杂糜陧斔汀?cè)送和地板送風(fēng)?！笽mII<c)圖10-5固定葉片條形散流器

(a)直流式(b)單側(cè)流(可雙側(cè)流mijj_旋流式風(fēng)口 —如圖10-6所示，有頂送式風(fēng)口和地板送風(fēng)的旋流式風(fēng)口。頂送式風(fēng)口如圖(a)，風(fēng)口中有起旋器，空氣通過風(fēng)口后成為旋轉(zhuǎn)氣流，并貼附于頂棚流動(dòng)。特點(diǎn)：誘導(dǎo)室內(nèi)空氣能力大、溫度和風(fēng)速衰減快。適宜在送風(fēng)溫差大、層高低的空間中應(yīng)用。旋流式風(fēng)口的起旋器位置可以上下調(diào)節(jié)， 當(dāng)起旋器下移時(shí)，可使氣流變?yōu)榇党鲂?。地板送風(fēng)的旋流式風(fēng)口如圖(b)，工作原理與頂送形式相同。圖10-6旋流式風(fēng)口1-起旋器2-旋流葉片3-集塵箱4-出風(fēng)格柵置換送風(fēng)口如圖10-7所示。風(fēng)口靠墻置于地上，風(fēng)口的周邊開有條縫，空氣以很低的速度送出，誘導(dǎo)室內(nèi)空氣的能力很低，從而形成置換送風(fēng)的流型。送風(fēng)口角度：靠墻上放置時(shí)，在1800范圍內(nèi)送風(fēng)；置于墻角處，在900范圍內(nèi)送風(fēng)；置于廳中央，在3600范圍內(nèi)送風(fēng)。圖10-7所示為1800范圍送風(fēng)口。

圖10-8回風(fēng)口置換送(a)格柵式回風(fēng)口(b)圖10-8回風(fēng)口置換送(a)格柵式回風(fēng)口(b)為可開式百葉回風(fēng)口1-鉸鏈2-過濾器掛鉤由于回風(fēng)口的匯流流場(chǎng)對(duì)房間氣流組織影響比較小，因此風(fēng)口的形式比較簡單。上述活動(dòng)百葉風(fēng)口、固定葉片風(fēng)口等都可以做回風(fēng)口。也可用鋁網(wǎng)或鋼網(wǎng)做成回風(fēng)口。圖10-8中示出了兩種專用于回風(fēng)的風(fēng)口。圖(a)是格柵式風(fēng)口，風(fēng)口內(nèi)用薄板隔成小方格，流通面積大，外形美觀。圖(b)為可開式百葉回風(fēng)口。百葉風(fēng)口可繞鉸鏈轉(zhuǎn)動(dòng)，便于在風(fēng)口內(nèi)裝卸過濾器。適宜用作頂棚回風(fēng)的風(fēng)口，以減少灰塵進(jìn)入回風(fēng)頂棚。還有一種固定百葉回風(fēng)口，外形與可開式百葉風(fēng)口相近，只是不能開啟。10.3典型的氣流分布模式1.影響氣流分布的流動(dòng)模式的因素氣流分布的流動(dòng)模式取決于送風(fēng)口和回風(fēng)口位置、送風(fēng)口形式等因素。其中送風(fēng)口(位置、形式、規(guī)格、出口風(fēng)速等)是氣流分布的主要影響因素。房間內(nèi)空氣流動(dòng)模式的類型(1)單向流：空氣流動(dòng)方向始終保持不變；⑵非單向流：空氣流動(dòng)的方向和速度都在變化；(3)兩種流態(tài)混合存在的情況。下面介紹幾種常見風(fēng)口布置方式的氣流分布模式。10.3.1側(cè)送風(fēng)的氣流分布圖10-9給出了7種側(cè)送風(fēng)的氣流分布模式。上側(cè)送，同側(cè)下部回風(fēng)⑴氣流分布如圖(a)，送風(fēng)氣流貼附于頂棚，工作區(qū)處于回流區(qū)中。⑵特點(diǎn)送風(fēng)與室內(nèi)空氣混合充分，工作區(qū)風(fēng)速較低，溫濕度比較均勻。

適用于恒溫恒濕的空調(diào)房間。排出空氣的污染物濃度或溫度基本上等于工作區(qū)的濃度和溫度， 因此通風(fēng)效率e和溫度效率Et接近于1。但換氣效率na較低，大約小于0.5。上側(cè)送風(fēng)，對(duì)側(cè)下部回風(fēng)⑴氣流分布如圖(b)，工作區(qū)在回流和渦流區(qū)中。⑵特點(diǎn)：回風(fēng)的污染物濃度低于工作區(qū)的濃度，Evv1。上側(cè)送風(fēng)，同側(cè)上部回風(fēng)⑴氣流分布如圖(c),氣流分布形式與圖(a)相類似。⑵特點(diǎn)：Ev比圖(a)要稍低一些，na=0.2-0.55。雙側(cè)送，雙側(cè)下回如圖(d)，相當(dāng)于圖(a)中氣流分布的并列模式。上部兩側(cè)送，上回如圖(e)，相當(dāng)于圖(c)中氣流分布的并列模式。圖(d)、(e)適用于房間寬度大，單側(cè)送風(fēng)射流達(dá)不到對(duì)側(cè)墻時(shí)的場(chǎng)合。中部側(cè)送風(fēng)、下部回風(fēng)、上部排風(fēng)對(duì)于高大廠房可采用此種氣流分布，如圖⑴所示。當(dāng)送冷風(fēng)時(shí)，射流向下彎曲。這種送風(fēng)方式在工作區(qū)的氣流分布模式基本上與(d)相類似。上部區(qū)域溫濕度不需控制，可進(jìn)行部分排風(fēng)；尤其是熱車間，上部排風(fēng)可以有效排除室內(nèi)的余熱。水平單向流如圖(g)，兩側(cè)都應(yīng)設(shè)靜壓箱，使氣流在房間的斷面上均勻分布。回風(fēng)口附近ev=1;在氣流的上游側(cè)Ev>1;在靠近送風(fēng)口處B/=x。換氣效率Va=l。這種氣流分布模式多用于潔凈空調(diào)。圖10-9側(cè)送風(fēng)的室內(nèi)氣流分布(a)上側(cè)送，同側(cè)下回(b)上側(cè)送，對(duì)側(cè)下回(c)上側(cè)送，上回

(d)雙側(cè)送，雙側(cè)下回(e)上部兩側(cè)送，上回(f)中側(cè)送，下回，上排(g)水平單向流1032頂送風(fēng)的氣流分布M圖10-10給出了四種典型的頂送風(fēng)氣流分布模式_圖10-10頂送風(fēng)的室內(nèi)氣流分布(a)散流器平1送，頂棚回風(fēng)(b)散流器向下風(fēng)風(fēng)下側(cè)回風(fēng)(c)垂直單向流(d)頂棚孔板送風(fēng)，下側(cè)回風(fēng)1?散流器平送，頂棚回風(fēng)⑴氣流分布如圖(a)所示。散流器底面與頂棚在同一平面上，送出的氣流為貼附于頂棚的射流。射流的下側(cè)卷吸室內(nèi)空氣，射流在近墻下降。頂棚上的回風(fēng)口應(yīng)遠(yuǎn)離散流器。工作區(qū)基本上處于混合空氣中。⑵特點(diǎn)：通風(fēng)效率e低于側(cè)送氣流。換氣效率na約為0.3-0.6。2?向下送風(fēng)，下側(cè)回風(fēng) a⑴氣流分布如圖(b)所示。散流器為向下送風(fēng)口。射流在起始段不斷卷吸周圍空氣，斷面逐漸擴(kuò)大，當(dāng)相鄰射流搭接后，氣流呈向下流動(dòng)模式。送風(fēng)

工作區(qū)位于向下流動(dòng)的氣流中，在工作區(qū)上部是射流的混合區(qū)。⑵特點(diǎn)：Ev和n都比圖(a)的高。垂直單向流a⑴氣流分布如圖(c)所示。送風(fēng)與回風(fēng)都設(shè)靜壓箱。送風(fēng)頂棚是孔板，下部是格柵地板，在橫斷面上氣流速度均勻，方向一致。⑵特點(diǎn)：E/>1,na=1。頂棚孔板送風(fēng)「下側(cè)部回風(fēng)⑴氣流分布如圖(d)所示，取消了格柵地板，改為一側(cè)回風(fēng)。不完全是單向流，氣流在下部偏向回風(fēng)口。⑵特點(diǎn)：E>1，n技1，但比圖(a)、(b)散流器送風(fēng)的na高。10.3.3 下部送風(fēng)的氣流分布圖10-11為兩種典型的下部送風(fēng)的氣流分布圖。地板送風(fēng)⑴氣流分布如圖(a)所示。送出的氣流可以是水平貼附射流或垂直射流。射流卷吸下部的部分空氣，在工作區(qū)形成許多小的混合氣流。工作區(qū)內(nèi)的人體和熱物體周圍的空氣變熱而形成“熱射流”，卷吸周圍的空氣上升，污染熱氣流經(jīng)上部回風(fēng)口排出房間。當(dāng)“熱射流”卷吸所需的空氣量<下部的送風(fēng)量時(shí)，該區(qū)域內(nèi)的氣流向上流動(dòng)；當(dāng)?shù)竭_(dá)一定高度，卷吸所需的空氣量〉下部送風(fēng)量時(shí)，將卷吸頂棚返回的氣流，上部形成回流的混合區(qū)(如圖中虛線以上區(qū)域)。當(dāng)混合區(qū)在1.8m以上時(shí)，可保持工作區(qū)有較高空氣品質(zhì)。這種氣流分布模式稱之為置換通風(fēng)(Displacementventilation) 。⑵特點(diǎn)：工作區(qū)內(nèi)氣流近似于單向流；通風(fēng)效率 已和溫度效率曰都很高，換氣效率n=0.5-0.6;節(jié)省冷量，有較高的室內(nèi)空氣品質(zhì)。不適用于送熱風(fēng)的場(chǎng)合U) |圖10-11下部送風(fēng)的室內(nèi)氣流分布(a)地板送風(fēng)(b)下部低速側(cè)送風(fēng)下部低速側(cè)送⑴氣流分布如圖10-11圖(b)所示。送風(fēng)口速度很低，一般約為 0.3m/s

低溫度送風(fēng)氣流沿地面擴(kuò)散開來，在下部形成一層溫度較低的送風(fēng)氣流，室內(nèi)的人體和熱物體使其周圍的空氣受熱上升，污染熱氣流從上部的回風(fēng)口排出室夕卜。送風(fēng)氣流不斷補(bǔ)充、置換上升的熱氣流，形成接近單向的向上氣流。這種氣流分布模式是置換通風(fēng)的最基本形式。⑵特點(diǎn)：通風(fēng)效率和溫度效率都很高，換氣效率 na約為0.5-0.67。下部送風(fēng)還有座椅送風(fēng)方式，即在座椅下或椅背處送風(fēng)。通常用于影劇院、體育館的觀眾廳。注意：下部送風(fēng)垂直溫度梯度都較大，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)進(jìn)行校核。送風(fēng)溫度不應(yīng)太低，避免足部有冷風(fēng)感。下部送風(fēng)適用于計(jì)算機(jī)房、辦公室、會(huì)議室、觀眾廳等場(chǎng)合。10.4室內(nèi)氣流分布的設(shè)計(jì)計(jì)算氣流分布設(shè)計(jì)（氣流組織設(shè)計(jì)）的任務(wù)：選擇氣流分布形式，確定送、回風(fēng)口的形式、數(shù)量、尺寸及布置，計(jì)算送風(fēng)射流參數(shù)。10.4.1側(cè)送風(fēng)的計(jì)算.受限氣流的基本概念除高大空間中的側(cè)送風(fēng)氣流可看作自由射流外，大部分房間的側(cè)送風(fēng)氣流（如圖10-9），都是受限射流。射流的邊界受到房間頂棚、墻等限制影響。⑴氣流分布前蘇聯(lián)學(xué)者研究表明：氣流從風(fēng)口噴出后的開始階段仍按自由射流的特性擴(kuò)散， 射流斷面與流量逐漸增大，邊界為一直線；當(dāng)射流斷面擴(kuò)展到房屋斷面的20%-25%時(shí)，射流斷面擴(kuò)展的速度比自由射流要緩慢;當(dāng)射流斷面擴(kuò)展到房屋斷面的40%-42%時(shí)，射流斷面和流量都達(dá)到最大（圖10-12中斷面I-I），之后斷面和流量逐漸減小，直到消失。I圖I圖10-12 受限射流斷面圖⑵射流受限的程度用射流自由度用。來表示，其中a為房間的斷面積，m，當(dāng)有多股射流時(shí)，A為射流服務(wù)區(qū)域的斷面積;d0為風(fēng)口的直徑，m當(dāng)為矩形風(fēng)口時(shí)按面積折算成圓的直徑。⑶回流最大平均速度回流區(qū)中風(fēng)速最大斷面應(yīng)在射流擴(kuò)展到最大斷面積的斷面處 （圖10-12中1-1斷面），因這里是回流斷面最小的地方。試驗(yàn)結(jié)果表明，回流最大平均速度（即工作區(qū)的最大平均速度）Vrmax（m/S）與Vr,man、AVr,man、A0.69v°d°如果工作區(qū)允許最大風(fēng)速為0.2-0.3m/sV（0.290.43）,A0,man do風(fēng)口出口風(fēng)速V0（m/s）有如下關(guān)系：另外，出口風(fēng)速還應(yīng)考慮噪聲的要求，一般宜在 2-5m/s內(nèi)選??；對(duì)噪聲控（10-9）則允許最大的出口風(fēng)速為(10-10)制要求高的場(chǎng)合，風(fēng)速應(yīng)取小值。⑷溫度衰減的變化規(guī)律在空調(diào)房間內(nèi)，射流在流動(dòng)過程中，不斷摻混室內(nèi)空氣，其溫度逐漸接近室內(nèi)溫度。射流溫度衰減與射流自由度、紊流系數(shù)、射程有關(guān)；對(duì)于室內(nèi)溫度波動(dòng)允許大于1C的空調(diào)房間，可認(rèn)為只與射程有關(guān)。溫度衰減的變化規(guī)律，見表10-1o溫度衰減的變化規(guī)律 表10-1x/d02468101520253040Atx/Ats0.540.380.310.270.240.180.140.120.090.04⑸射流的貼附長度當(dāng)送冷風(fēng)時(shí)，射流將較早地脫離頂棚而下落。射流的貼附長度與射流的阿基米得數(shù)Ar有關(guān)，即ArA0s (10-11)gd*V「

o式中△—--送風(fēng)溫差，即室內(nèi)工作區(qū)溫度t與送風(fēng)溫度t之差，c；Tr=273+t，r s rK；g-- 重力加速度，m/soAr數(shù)愈小，射流貼附長度愈長；Ar愈大，貼附射程愈短。射流貼附長度 表10-2Ar(X10340.21.02.03.04.05.06.07.09.01113x/d08051403532302826232119⑹房間高度在布置風(fēng)口時(shí)，風(fēng)口應(yīng)盡量靠近頂棚，使射流貼附頂棚。另外，為了不使射流直接到達(dá)工作區(qū)，側(cè)送風(fēng)的房間高度H<H'Hh0.07xs0.3 (10-12)式中h--工作區(qū)高度，1.8-2.0m；x和s見圖9-12所示；0.3m為安全裕度。?氣流組織設(shè)計(jì)要求⑴氣流組織設(shè)計(jì)時(shí)，要求射流貼附長度達(dá)到對(duì)面墻0.5m處；⑵要求該處的射流溫度與工作區(qū)溫度之差為1C左右；如果是恒溫恒濕空調(diào)房間，應(yīng)根據(jù)允許溫度波動(dòng)值來確定。?氣流組織設(shè)計(jì)計(jì)算方法及計(jì)算步驟按允許的射流溫度衰減值，求出射流最小相對(duì)射程 x/doo對(duì)于舒適性空調(diào)，射流末端溫差可取1c左右。根據(jù)射流的實(shí)際長度和最小相對(duì)射程，計(jì)算風(fēng)口允許的最大直徑 do,maxo從風(fēng)口樣本中預(yù)選風(fēng)口的規(guī)格尺寸。對(duì)于北圓形的風(fēng)口，按面積折算風(fēng)口直徑，，'*即d。 1.128A (10-13)設(shè)定風(fēng)口數(shù)量n，計(jì)算風(fēng)口的出風(fēng)速度，即…?0-14)式中書為風(fēng)口有效斷面系數(shù)，可根據(jù)實(shí)際情況計(jì)算確定，或從風(fēng)口樣本上查找，對(duì)于雙層百葉風(fēng)口約為0.72-0.82。出口風(fēng)速一般不宜大于5m/so根據(jù)房間的寬度B和風(fēng)口數(shù)計(jì)算出射流服務(wù)區(qū)斷面為

(10-15)A=BH/n(10-15)由此可以計(jì)算射流自由度JA/do,Vo,max。如Vo,maxV，認(rèn)為合適；如Vo,maxVo,則表明回流區(qū)平均風(fēng)速超過了規(guī)定值。超過太多時(shí)，應(yīng)重新設(shè)置風(fēng)口數(shù)和風(fēng)口尺寸。(5)計(jì)算Ar，由表1O-2確定射流貼附的射程x',如xz>x,認(rèn)為設(shè)計(jì)合理，否則重新假設(shè)風(fēng)口數(shù)和風(fēng)口尺寸。重復(fù)上述計(jì)算。以上的計(jì)算步驟與實(shí)例適用于對(duì)溫度波動(dòng)范圍的控制要求并不嚴(yán)格的空調(diào)房間。對(duì)于恒溫恒濕空調(diào)房間的氣流分布設(shè)計(jì)參閱文獻(xiàn) ［7］、［8］。1O.4.2散流器送風(fēng)的計(jì)算1?多層平行葉片和盤式散流器送風(fēng)多層平行葉片散流器的氣流分布模式如圖10-10(a)所示，送出的氣流貼附于頂棚。盤式散流器送出的氣流擴(kuò)散角大，接近平送流型。圖10-13圖10-13散流器平面布置圖(a)對(duì)稱布置(b)梅花形布置1-柱2-方形散流器3-三面送風(fēng)散流器⑴散流器的布置原則要考慮建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，散流器平送方向不得有障礙物(如柱)0一般按對(duì)稱布置或梅花形布置(如圖10-13所示)。每個(gè)圓形或方形散流器所服務(wù)的區(qū)域最好為正方形或接近正方形；如果散流器服務(wù)區(qū)的長寬比大于1.25時(shí)，宜選用矩形散流器。如果采用頂棚回風(fēng)，則回風(fēng)口應(yīng)布置在距散流器最遠(yuǎn)處。⑵散流器射流的速度衰減方程根據(jù)P.J杰克曼(P.J.Jackman)對(duì)圓形多層錐面和盤式散流器的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，散流器射流的速度衰減方程為VxKA1/2 (10-16)Voxxo式中x--以散流器中心為起點(diǎn)的射流水平距離， mvx--在x處的最大風(fēng)速，m/s；v0--散流器出口風(fēng)速，m/s；x：--平送射流原點(diǎn)與散流器中心的距離，多層錐面散流器取 0.07m；A--°散流器的有效流通面積，m；

K-- 系數(shù)，多層錐面散流為1.4，盤式散流氣為1.1。室內(nèi)平均風(fēng)速vm(m/s)與房間大小、射流的射程有關(guān)，即0.381rL (10-1式中L-- vm (L2/4H2)1/2 7)H-- 散流器服務(wù)區(qū)邊長，m房間凈高，m射流射程與邊長L之比r-- rL--射程，即為散流器中心到風(fēng)速為 0.5m/s處的距離，通常把射程控制在到房間(區(qū)域)邊緣之75%。式(10-17)是等溫射流的計(jì)算公式。當(dāng)送冷風(fēng)時(shí)，應(yīng)增加 20%，送熱風(fēng)時(shí)減少20%。⑶氣流分布設(shè)計(jì)步驟布置散流器；預(yù)選散流器；校核射流的射程和室內(nèi)平均風(fēng)速。2.流線型散流器送風(fēng)流線型散流器送風(fēng)的空氣分布見圖10-10(b)。為了使工作區(qū)位于向下的流動(dòng)氣流中，高度hm不得延伸到工作區(qū)，即m H-h為了使工作區(qū)位于向下的流動(dòng)氣流中，高度hm不得延伸到工作區(qū)，即m H-hm>X作區(qū)高度hm 1(L2d。)2tg式中H--房間的凈高，流器的中心距，md--角散流器葉片的豎向間距，查風(fēng)口樣本或手冊(cè)。⑵射流軸心速度衰減的規(guī)律v0.6vZ/d0(Z4d時(shí))在布置散流器密度時(shí)，要使混合層的(10-18)(10-19)取決于(10-20)⑴混合層的高度h式中v--散流器頸部的風(fēng)速，m/s；Z--從散流器出口算起的射程，mvz--距風(fēng)口Z處的軸心速度，m/s⑶射流的溫度衰減規(guī)律tz CztsZ/do (10-21)式中At為送風(fēng)溫差，°C；Atz--射程Z處的射流溫度與工作區(qū)溫度之差；G--實(shí)驗(yàn)系數(shù)。10.4.3條形散流器送風(fēng)圖10-14為雙條縫散流器平送風(fēng)的氣流分布模式。 散流器可采用圖10-4(d)的可調(diào)式散流器或固定葉片散流器。

(6)'圖1。$HE///lIiHIIHM1L...卜E(6)'圖1。$HE///lIiHIIHM1ffilO-14雙條綣攸流器平迭鳳風(fēng)口速度衰減方程根據(jù)P.J杰克曼的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，條形風(fēng)口速度衰減方程為VxKb 1/2(10-22)Vox式中x--從條縫中心、為起點(diǎn)的射流水平距離，m由于條縫很小，射流原點(diǎn)與條縫中心