建筑環(huán)境學之通風與氣流組織組織設計概述課件

1第六章

通風與氣流組織清華大學建筑學院建筑技術科學系1第六章

通風與氣流組織清華大學建筑學院2氣流組織對室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量的意義

氣流組織的定義狹義：機械通風的送回風的搭配形式廣義：一定的送風口形式和送風參數(shù)所帶來的室內(nèi)氣流分布(AirDistribution)送風參數(shù)：風量、風速的大小和方向以及風溫、濕度、污染物濃度等氣流組織的重要性：保證室內(nèi)熱濕環(huán)境和保證空氣品質(zhì)2氣流組織對室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量的意義氣流組織的定義3本章內(nèi)容

室內(nèi)空氣環(huán)境營造方法室內(nèi)空氣環(huán)境的評價指標主要評價指標的測量方法3本章內(nèi)容室內(nèi)空氣環(huán)境營造方法4室內(nèi)空氣環(huán)境營造方法4室內(nèi)空氣環(huán)境營造方法室內(nèi)空氣環(huán)境的基本要求

滿足室內(nèi)人員對新鮮空氣的需求

保證主觀感受的滿意度

保證室內(nèi)人員的熱舒適

保證溫濕度、風速要求

保證室內(nèi)污染物不超標

各種污染物需要被稀釋和移除5室內(nèi)空氣環(huán)境的基本要求滿足室內(nèi)人員對新鮮空氣的需求56室內(nèi)空氣環(huán)境營造的方法

通風基本考慮單一參數(shù)控制，如溫度，污染物濃度等空氣調(diào)節(jié)多參數(shù)控制：調(diào)節(jié)溫度、濕度、流速、潔凈度、空氣成分、氣味等污染嚴重：直流式系統(tǒng)（即機械通風系統(tǒng)）污染不很嚴重：部分回風系統(tǒng)6室內(nèi)空氣環(huán)境營造的方法通風通風是最基本的方法

功能

對污染物與熱污染進行移除通風的方式

自然通風機械通風

稀釋法（均勻混合）置換法（活塞置換）局部保障法（個性化送風）7通風是最基本的方法功能78自然通風利用自然的手段（熱壓、風壓等）來促使空氣流動而進行的通風換氣方式優(yōu)點不消耗動力或消耗很少的動力，節(jié)能可以用充足的新鮮空氣保證室內(nèi)的空氣品質(zhì)不需要專用機房，不需要專門維護可以帶來較寬的舒適范圍

局限性受建筑設計限制，難以控制總通風量

難以保證新風在室內(nèi)得到合理的分布

室外污染嚴重（包括噪聲）時不適用氣候條件不適合時不適用

往往需要居住者進行通風口的調(diào)節(jié)8自然通風利用自然的手段（熱壓、風壓等）來促使空氣流動而進9

基本原理：只要建筑開口兩側存在壓力差P，就會有空氣流過開口。流過的風速為：驅(qū)動力壓差熱壓：溫差引起的空氣密度差導致建筑開口內(nèi)外的壓差風壓：室外繞流引起建筑周圍壓力分布的不同形成開口處的壓差自然通風的分類熱壓通風風壓通風風壓和熱壓的聯(lián)合作用下的自然通風自然通風P9基本原理：只要建筑開口兩側存在壓力差P，就會有空氣流過10熱壓通風hwnba10熱壓通風hwnba11熱壓通風的基本概念余壓11熱壓通風的基本概念余壓12多層建筑的熱壓引起的自然通風余壓12多層建筑的熱壓引起的自然通風余壓13風壓作用下的自然通風13風壓作用下的自然通風14風壓作用下的自然通風Pf

往往采用CFD或風洞模型實驗的方法求取K值。風壓系數(shù)14風壓作用下的自然通風Pf往往采用CFD或風洞15風洞模型實驗15風洞模型實驗16風壓和熱壓的聯(lián)合作用下的自然通風16風壓和熱壓的聯(lián)合作用下的自然通風17常見的自然通風的形式中庭通風風井通風單面通風穿堂風Crossventilation17常見的自然通風的形式中庭通風風井通風單面通風穿堂風18機械通風利用機械手段（風機、風扇等）產(chǎn)生壓力差來實現(xiàn)空氣流動的方式優(yōu)點：可控制性強可通過調(diào)整通風設備控制風量可通過調(diào)整風口、風量等控制室內(nèi)氣流分布

局限性：成本高需要消耗能源初投資和運行費都比較高需要維護管理

設備需要占據(jù)空間，并可能帶來噪聲18機械通風利用機械手段（風機、風扇等）產(chǎn)生壓力差來實現(xiàn)空氣19機械通風氣流組織形式

混合通風：稀釋法追求均勻的室內(nèi)環(huán)境混合后的空氣可能已被污染置換通風：置換法保證人員呼吸區(qū)的環(huán)境要求下送風，新鮮氣流先送入工作區(qū)個性化送風：局部保障法滿足不同個體的特殊性要求工位送風，獨立可調(diào)19機械通風氣流組織形式混合通風：稀釋法20機械通風的氣流組織形式三種典型的送風形式混合通風置換通風個性化送風20機械通風的氣流組織形式三種典型的送風形式21Fanger

教授的比方：混合通風置換通風或個體送風21Fanger教授的比方：混合通風置換通風22混合通風的氣流形式上送上回上送下回下送下回側送上下回22混合通風的氣流形式上送上回上送下回下送下回側送上下回23兩種典型的理想氣流分布均勻混合：氣流充分混合，各處參數(shù)完全一樣活塞流動實際情況都不是均勻混合和活塞流動，而要復雜得多理想的氣流分布形式23兩種典型的理想氣流分布理想的氣流分布形式24室內(nèi)空氣環(huán)境的評價指標通風量、氣流分布與室內(nèi)環(huán)境理想稀釋與置換時的描述參數(shù)送風有效性的描述參數(shù)污染物排除有效性的描述參數(shù)空氣擴散性能與均勻指標24室內(nèi)空氣環(huán)境的評價指標通風量、氣流分布與室內(nèi)環(huán)境25通風量與IAQ的關系一.通風量、氣流分布與室內(nèi)環(huán)境25通風量與IAQ的關系一.通風量、氣流分布與室內(nèi)環(huán)境26通風量與IAQ的關系美國(歐洲)對學校，辦公室的最新研究表明新風量與SBS之間有著一定的關系，當新風量小于36m3/h人時，SBS問題變得顯著。關于人體代謝污染的問題，第一印象(FirstImpression)使80%的人能夠滿意的最小新風量是27m3/h人，對于已適應了室內(nèi)環(huán)境的90%的人能夠滿足的最小新風量只需9m3/h人。一.通風量、氣流分布與室內(nèi)環(huán)境26通風量與IAQ的關系美國(歐洲)對學校，辦公室的最新27新風通風換氣量常用民用建筑新風量范圍以坐為主、少吸煙、久逗留場所

實際上，人體在靜坐至重勞動狀態(tài)，肺通氣量為：11.6~80.4L/min人，即0.7~4.8m3/h人(實際為一半)一.通風量、氣流分布與室內(nèi)環(huán)境27新風通風換氣量常用民用建筑新風量范圍實際上，人28新風通風換氣量

決定因素室內(nèi)污染物允許濃度室外污染物濃度室內(nèi)污染物發(fā)生量：發(fā)生量已知否？？？室內(nèi)污染物產(chǎn)生對換氣量的要求人體代謝生物污染：以CO2濃度或臭氣強度指數(shù)為指標確定換氣量消除煙臭的要求根據(jù)吸煙量確定污染物發(fā)生量：VOC等微量產(chǎn)生的污染難以監(jiān)測，通風量的確定仍然是需要研究的問題。一.通風量、氣流分布與室內(nèi)環(huán)境28新風通風換氣量決定因素一.通風量、氣流分布與室內(nèi)環(huán)境通風換氣量的評價指標

換氣次數(shù)ACH(次/h)

反映了房間通風量的大小

空間的名義時間常數(shù)(s)

換氣次數(shù)的倒數(shù)，用于評價空間稀釋情況的好壞29一.通風量、氣流分布與室內(nèi)環(huán)境通風量(m3/h)房間的容積(m3)通風換氣量的評價指標換氣次數(shù)ACH(次/h)29一.30氣流分布與室內(nèi)環(huán)境的關系總新風量滿足要求，是否意味著IAQ一定滿足要求？向室內(nèi)引入的新風是否都進入了呼吸區(qū)？室內(nèi)空氣更新的快慢如何？室內(nèi)污染物被轉(zhuǎn)移出去的速度如何？室內(nèi)空氣參數(shù)分布是否滿足要求？氣流組織包含的內(nèi)容風速分布（風速場或流場）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，IAQ）一.通風量、氣流分布與室內(nèi)環(huán)境30氣流分布與室內(nèi)環(huán)境的關系總新風量滿足要求，是否意味著I31室內(nèi)空氣環(huán)境的描述參數(shù)如果室內(nèi)空氣均勻混合或者是理想活塞流，就可以用集總的參數(shù)對房間的通風效果進行總體評價實際環(huán)境通風氣流組織評價的三類參數(shù)描述送風有效性的參數(shù)，主要反映送風能否有效到達考察區(qū)域以及到達該區(qū)域的空氣新鮮程度，如：空氣齡、換氣效率、送風可及性描述污染物排除有效性的參數(shù)，主要反映污染物到達考察區(qū)域的程度以及到達該區(qū)域所需要的時間，如：污染物含量和排空時間、排污效率與余熱排除效率、污染物年齡、污染源可及性與熱舒適關系密切的有關參數(shù)，如：不均勻系數(shù)

、空氣擴散性能指標(ADPI)

一.通風量、氣流分布與室內(nèi)環(huán)境31室內(nèi)空氣環(huán)境的描述參數(shù)如果室內(nèi)空氣均勻混合或者是理想活塞32全面通風的基本微分方程式

（均勻混合時的稀釋方程）質(zhì)平衡式：

QCSd+Md

-QCd

=VdC

在通風量Q一定、室內(nèi)初始濃度為C1的時候，求C2與通風時間的關系：穩(wěn)定狀態(tài)的關系式：MQ,CsCVC二.理想稀釋與置換時的描述參數(shù)或32全面通風的基本微分方程式

（均勻混合時的稀釋方程）質(zhì)平衡33活塞流動時的室內(nèi)參數(shù)特征房間的溫度、濕度和污染物濃度在經(jīng)過源之前等于送風參數(shù)經(jīng)過源之后等于均勻混合后的參數(shù)，污染源僅影響下游濃度

描述參數(shù)

換氣次數(shù)名義時間常數(shù)二.理想稀釋與置換時的描述參數(shù)斷面流速流道總長度33活塞流動時的室內(nèi)參數(shù)特征二.理想稀釋與置換時的描述參341.空氣齡Airage

最早于20世紀80年代由Sandberg提出?？諝恺g是指送風到達房間某點的時間。某點的空氣齡越小，說明該點的空氣越新鮮，空氣品質(zhì)就越好。如果某點的空氣年齡為的空氣微團在某點空氣中所占的比例分布即概率分布f()，有累計分布函數(shù)則某點的平均空氣齡為PP三.送風有效性的描述參數(shù)341.空氣齡Airage最早于20世紀80年代由S35與空氣齡相關的兩個參數(shù)殘余時間(Residuallifetime)空氣從當前位置到離開房間的時間rl駐留時間(Residencetime)空氣離開房間時空氣齡r也稱作“換氣時間”置換室內(nèi)全部現(xiàn)存空氣的時間

三.送風有效性的描述參數(shù)35與空氣齡相關的兩個參數(shù)殘余時間(Residuallif

房間平均空氣齡等于房間各點空氣齡的體平均典型流型的空氣齡活塞流：

r=e=np

＝e

/2=n

/2

均勻混合流：到處空氣齡都一樣

p

＝e非完全混合流：入口空氣年齡最年輕，出口年齡最老——如果沒有滯留區(qū)的話幾處典型的空氣齡36PPCee三.送風有效性的描述參數(shù)房間平均空氣齡幾處典型的空氣齡36PPCee三.送風372.換氣效率—不涉及污染源的位置

理論上最短的換氣時間是多少？

“理想活塞流”的換氣效率最高，房間的平均空氣齡最小換氣效率的定義活塞流的平均空氣齡與實際通風條件下房間平均空氣齡的比值為換氣效率（<1），反映了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三.送風有效性的描述參數(shù)372.換氣效率—不涉及污染源的位置理論上最短的換氣時間38

空間各點的換氣效率的定義空間各點的換氣效率可以大于1，反映了新鮮空氣替換原有空氣的有效程度2.換氣效率—不涉及污染源的位置三.送風有效性的描述參數(shù)38空間各點的換氣效率的定義2.換氣效率—不涉及污染源的39常見送回風形式的換氣效率三.送風有效性的描述參數(shù)39常見送回風形式的換氣效率三.送風有效性的描述參數(shù)403.送風可及性

AccessibilityofSupplyAir:ASA

傳統(tǒng)的氣流組織評價指標，如空氣齡和換氣效率，均反映的是穩(wěn)態(tài)情況需要反映送風在任意時刻到達室內(nèi)各點的能力，考慮有限時間內(nèi)送風的有效性定義在流場不變的條件下，假設送風口的空氣含有濃度為Cs的指示劑氣體，房間內(nèi)部無源，則該送風口在歷時T后對空間位置i的可及性為送風到達i點的百分比三.送風有效性的描述參數(shù)403.送風可及性

AccessibilityofSu41不同時刻的送風可及性發(fā)展情況（深色區(qū)域內(nèi)ASA大于0.5）三.送風有效性的描述參數(shù)41不同時刻的送風可及性發(fā)展情況（深色區(qū)域內(nèi)ASA大于0.542可及性的物理意義

可及性是流場自身的特性，與送風有無指示劑無關可及性反映了在經(jīng)歷了一定時間后，各風口送風到達空間各點的相對程度單一風口經(jīng)過足夠長時間后，空間各點的可及性均為1

多個風口經(jīng)過足夠長時間后，在空間各點的可及性和為1三.送風有效性的描述參數(shù)42可及性的物理意義可及性是流場自身的特性，與送風有無指示431.排污效率：涉及污染源的位置排污效率充分混合流＝1

活塞流均勻污染源＝2

如果污染源在出口呢？污染源在入口呢？余熱排除效率用得熱代替污染物，溫度代替污染物濃度平均排污效率局部排污效率PCe,teCs,ts四.污染物排除有效性的描述參數(shù)431.排污效率：涉及污染源的位置排污效率平均排污效率局部2.污染物含量與排空時間

室內(nèi)污染物總M()

在時間內(nèi)產(chǎn)生的污染物與排風口排出的污染物總量之差，取決于通風形式（例如：新風存在短路則室內(nèi)污染物總量變大）穩(wěn)定條件下

排空時間：反映一定的氣流組織排除污染物的能力44四.污染物排除有效性的描述參數(shù)污染源散發(fā)速率2.污染物含量與排空時間室內(nèi)污染物總M()44四.3.污染物年齡與污染源可及性

污染物年齡——年齡越短，污染得越快污染物微團的污染物年齡的概率分布函數(shù)A()與累計分布函數(shù)B()室內(nèi)某一點的污染物年齡cont是指該點所有污染物微團的污染物年齡的平均值污染源可及性評價污染源在優(yōu)先時段內(nèi)對室內(nèi)環(huán)境的影響

假定送風不含有污染物45四.污染物排除有效性的描述參數(shù)穩(wěn)態(tài)排風污染物平均濃度3.污染物年齡與污染源可及性污染物年齡——年齡越短，污染46不均勻系數(shù)

反映氣流溫度場和速度場的不均勻程度。t均方根偏差溫度不均勻系數(shù)五.空氣擴散性能與均勻性指標速度不均勻系數(shù)46不均勻系數(shù)反映氣流溫度場和速度場的不均勻程度。t均方根47空氣擴散性能指標ADPI

(AirDiffusionPerformanceIndex)

定義空間內(nèi)滿足規(guī)定風速和溫度要求的測點數(shù)與總測點數(shù)之比ADPI的值越大，說明感到舒適的人群比例越大。在一般情況下，應使ADPI≥80％

有效溫差五.空氣擴散性能與均勻性指標47空氣擴散性能指標ADPI

(AirDiffusion48氣流組織的測量與計算方法蹤氣體實驗法測換氣次數(shù)測空氣齡測換氣效率48氣流組織的測量與計算方法蹤氣體實驗法491.示蹤氣體試驗法是研究建筑物空氣分布與滲透特性的重要手段示蹤氣體的目的是準確標識室內(nèi)空氣流動特性，必須具有如下特點能夠完全跟隨空氣流動具有可測性具有穩(wěn)定性，一般情況下不發(fā)生物理或化學反應無毒性常見的示蹤氣體包括甲烷、SF6、二氧化碳等。491.示蹤氣體試驗法是研究建筑物空氣分布與滲透特性的重要50示蹤氣體的常見釋放方法脈沖法（pulsemethod）在釋放點釋放少量的示蹤氣體，記錄測量點處示蹤氣體濃度隨時間的變化過程。上升法（step-upmethod）在釋放點連續(xù)釋放固定強度源的示蹤氣體，記錄測量點處示蹤氣體濃度隨時間的變化過程。下降法（或衰減法）(step-downordecaymethod)房間中示蹤氣體的濃度達到平衡狀態(tài)后，停止釋放示蹤氣體，記錄測量點處示蹤氣體濃度隨時間的變化過程。50示蹤氣體的常見釋放方法脈沖法（pulsemethod）2.測換氣次數(shù)512.測換氣次數(shù)51523.測空氣齡——脈沖法

在通風房間的送風口釋放少量示蹤氣體，記錄被測點的濃度變化過程概率分布函數(shù)空氣齡公式釋放的示蹤氣體的質(zhì)量送風量523.測空氣齡——脈沖法在通風房間的送風口釋放少量示蹤533.測空氣齡——上升法

在房間送風口處恒定釋放示蹤氣體，記錄被測點的濃度隨時間變化情況累計分布函數(shù)與概率分布函數(shù)之間的關系為累積分布函數(shù)空氣齡公式示蹤氣體的釋放速率送風量533.測空氣齡——上升法在房間送風口處恒定釋放示蹤氣體543.測空氣齡——下降法(衰減法)待房間內(nèi)各點濃度穩(wěn)定后，停止示蹤氣體加入，測量被測點的濃度變化過程空氣齡的累積分布函數(shù)F()空氣齡公式Cp(0)Cp()F()Cp(0)543.測空氣齡——下降法(衰減法)待房間內(nèi)各點濃度穩(wěn)定后4.測換氣效率554.測換氣效率5556作業(yè)1

自然通風的驅(qū)動力是什么？有何特點？一般應用于哪些場合？排污效率與換氣效率有何區(qū)別？僅用空氣齡或者換氣效率是否就可以評價氣流組織的優(yōu)劣了？請給出活塞流在以下狀態(tài)下的排污效率，并分析合理的送排風口位置與污染源位置應該是什么關系才能獲得比較好的室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量？污染源在出口時污染源在正中部污染源在入口時56作業(yè)1自然通風的驅(qū)動力是什么？有何特點？一般應用于哪些57作業(yè)2穩(wěn)態(tài)通風情況下，在空間均布的單位體積污染源作用時，室內(nèi)污染物濃度的分布規(guī)律與房間空氣齡的分布規(guī)律一樣嗎？試證明：具有一個入口和一個出口的任意通風形式的房間，其出口平均空氣齡等于名義時間常數(shù)。57作業(yè)2穩(wěn)態(tài)通風情況下，在空間均布的單位體積污染源作用時58謝謝！58謝謝！演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！60第六章

通風與氣流組織清華大學建筑學院建筑技術科學系1第六章

通風與氣流組織清華大學建筑學院61氣流組織對室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量的意義

氣流組織的定義狹義：機械通風的送回風的搭配形式廣義：一定的送風口形式和送風參數(shù)所帶來的室內(nèi)氣流分布(AirDistribution)送風參數(shù)：風量、風速的大小和方向以及風溫、濕度、污染物濃度等氣流組織的重要性：保證室內(nèi)熱濕環(huán)境和保證空氣品質(zhì)2氣流組織對室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量的意義氣流組織的定義62本章內(nèi)容

室內(nèi)空氣環(huán)境營造方法室內(nèi)空氣環(huán)境的評價指標主要評價指標的測量方法3本章內(nèi)容室內(nèi)空氣環(huán)境營造方法63室內(nèi)空氣環(huán)境營造方法4室內(nèi)空氣環(huán)境營造方法室內(nèi)空氣環(huán)境的基本要求

滿足室內(nèi)人員對新鮮空氣的需求

保證主觀感受的滿意度

保證室內(nèi)人員的熱舒適

保證溫濕度、風速要求

保證室內(nèi)污染物不超標

各種污染物需要被稀釋和移除64室內(nèi)空氣環(huán)境的基本要求滿足室內(nèi)人員對新鮮空氣的需求565室內(nèi)空氣環(huán)境營造的方法

通風基本考慮單一參數(shù)控制，如溫度，污染物濃度等空氣調(diào)節(jié)多參數(shù)控制：調(diào)節(jié)溫度、濕度、流速、潔凈度、空氣成分、氣味等污染嚴重：直流式系統(tǒng)（即機械通風系統(tǒng)）污染不很嚴重：部分回風系統(tǒng)6室內(nèi)空氣環(huán)境營造的方法通風通風是最基本的方法

功能

對污染物與熱污染進行移除通風的方式

自然通風機械通風

稀釋法（均勻混合）置換法（活塞置換）局部保障法（個性化送風）66通風是最基本的方法功能767自然通風利用自然的手段（熱壓、風壓等）來促使空氣流動而進行的通風換氣方式優(yōu)點不消耗動力或消耗很少的動力，節(jié)能可以用充足的新鮮空氣保證室內(nèi)的空氣品質(zhì)不需要專用機房，不需要專門維護可以帶來較寬的舒適范圍

局限性受建筑設計限制，難以控制總通風量

難以保證新風在室內(nèi)得到合理的分布

室外污染嚴重（包括噪聲）時不適用氣候條件不適合時不適用

往往需要居住者進行通風口的調(diào)節(jié)8自然通風利用自然的手段（熱壓、風壓等）來促使空氣流動而進68

基本原理：只要建筑開口兩側存在壓力差P，就會有空氣流過開口。流過的風速為：驅(qū)動力壓差熱壓：溫差引起的空氣密度差導致建筑開口內(nèi)外的壓差風壓：室外繞流引起建筑周圍壓力分布的不同形成開口處的壓差自然通風的分類熱壓通風風壓通風風壓和熱壓的聯(lián)合作用下的自然通風自然通風P9基本原理：只要建筑開口兩側存在壓力差P，就會有空氣流過69熱壓通風hwnba10熱壓通風hwnba70熱壓通風的基本概念余壓11熱壓通風的基本概念余壓71多層建筑的熱壓引起的自然通風余壓12多層建筑的熱壓引起的自然通風余壓72風壓作用下的自然通風13風壓作用下的自然通風73風壓作用下的自然通風Pf

往往采用CFD或風洞模型實驗的方法求取K值。風壓系數(shù)14風壓作用下的自然通風Pf往往采用CFD或風洞74風洞模型實驗15風洞模型實驗75風壓和熱壓的聯(lián)合作用下的自然通風16風壓和熱壓的聯(lián)合作用下的自然通風76常見的自然通風的形式中庭通風風井通風單面通風穿堂風Crossventilation17常見的自然通風的形式中庭通風風井通風單面通風穿堂風77機械通風利用機械手段（風機、風扇等）產(chǎn)生壓力差來實現(xiàn)空氣流動的方式優(yōu)點：可控制性強可通過調(diào)整通風設備控制風量可通過調(diào)整風口、風量等控制室內(nèi)氣流分布

局限性：成本高需要消耗能源初投資和運行費都比較高需要維護管理

設備需要占據(jù)空間，并可能帶來噪聲18機械通風利用機械手段（風機、風扇等）產(chǎn)生壓力差來實現(xiàn)空氣78機械通風氣流組織形式

混合通風：稀釋法追求均勻的室內(nèi)環(huán)境混合后的空氣可能已被污染置換通風：置換法保證人員呼吸區(qū)的環(huán)境要求下送風，新鮮氣流先送入工作區(qū)個性化送風：局部保障法滿足不同個體的特殊性要求工位送風，獨立可調(diào)19機械通風氣流組織形式混合通風：稀釋法79機械通風的氣流組織形式三種典型的送風形式混合通風置換通風個性化送風20機械通風的氣流組織形式三種典型的送風形式80Fanger

教授的比方：混合通風置換通風或個體送風21Fanger教授的比方：混合通風置換通風81混合通風的氣流形式上送上回上送下回下送下回側送上下回22混合通風的氣流形式上送上回上送下回下送下回側送上下回82兩種典型的理想氣流分布均勻混合：氣流充分混合，各處參數(shù)完全一樣活塞流動實際情況都不是均勻混合和活塞流動，而要復雜得多理想的氣流分布形式23兩種典型的理想氣流分布理想的氣流分布形式83室內(nèi)空氣環(huán)境的評價指標通風量、氣流分布與室內(nèi)環(huán)境理想稀釋與置換時的描述參數(shù)送風有效性的描述參數(shù)污染物排除有效性的描述參數(shù)空氣擴散性能與均勻指標24室內(nèi)空氣環(huán)境的評價指標通風量、氣流分布與室內(nèi)環(huán)境84通風量與IAQ的關系一.通風量、氣流分布與室內(nèi)環(huán)境25通風量與IAQ的關系一.通風量、氣流分布與室內(nèi)環(huán)境85通風量與IAQ的關系美國(歐洲)對學校，辦公室的最新研究表明新風量與SBS之間有著一定的關系，當新風量小于36m3/h人時，SBS問題變得顯著。關于人體代謝污染的問題，第一印象(FirstImpression)使80%的人能夠滿意的最小新風量是27m3/h人，對于已適應了室內(nèi)環(huán)境的90%的人能夠滿足的最小新風量只需9m3/h人。一.通風量、氣流分布與室內(nèi)環(huán)境26通風量與IAQ的關系美國(歐洲)對學校，辦公室的最新86新風通風換氣量常用民用建筑新風量范圍以坐為主、少吸煙、久逗留場所

實際上，人體在靜坐至重勞動狀態(tài)，肺通氣量為：11.6~80.4L/min人，即0.7~4.8m3/h人(實際為一半)一.通風量、氣流分布與室內(nèi)環(huán)境27新風通風換氣量常用民用建筑新風量范圍實際上，人87新風通風換氣量

決定因素室內(nèi)污染物允許濃度室外污染物濃度室內(nèi)污染物發(fā)生量：發(fā)生量已知否？？？室內(nèi)污染物產(chǎn)生對換氣量的要求人體代謝生物污染：以CO2濃度或臭氣強度指數(shù)為指標確定換氣量消除煙臭的要求根據(jù)吸煙量確定污染物發(fā)生量：VOC等微量產(chǎn)生的污染難以監(jiān)測，通風量的確定仍然是需要研究的問題。一.通風量、氣流分布與室內(nèi)環(huán)境28新風通風換氣量決定因素一.通風量、氣流分布與室內(nèi)環(huán)境通風換氣量的評價指標

換氣次數(shù)ACH(次/h)

反映了房間通風量的大小

空間的名義時間常數(shù)(s)

換氣次數(shù)的倒數(shù)，用于評價空間稀釋情況的好壞88一.通風量、氣流分布與室內(nèi)環(huán)境通風量(m3/h)房間的容積(m3)通風換氣量的評價指標換氣次數(shù)ACH(次/h)29一.89氣流分布與室內(nèi)環(huán)境的關系總新風量滿足要求，是否意味著IAQ一定滿足要求？向室內(nèi)引入的新風是否都進入了呼吸區(qū)？室內(nèi)空氣更新的快慢如何？室內(nèi)污染物被轉(zhuǎn)移出去的速度如何？室內(nèi)空氣參數(shù)分布是否滿足要求？氣流組織包含的內(nèi)容風速分布（風速場或流場）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，IAQ）一.通風量、氣流分布與室內(nèi)環(huán)境30氣流分布與室內(nèi)環(huán)境的關系總新風量滿足要求，是否意味著I90室內(nèi)空氣環(huán)境的描述參數(shù)如果室內(nèi)空氣均勻混合或者是理想活塞流，就可以用集總的參數(shù)對房間的通風效果進行總體評價實際環(huán)境通風氣流組織評價的三類參數(shù)描述送風有效性的參數(shù)，主要反映送風能否有效到達考察區(qū)域以及到達該區(qū)域的空氣新鮮程度，如：空氣齡、換氣效率、送風可及性描述污染物排除有效性的參數(shù)，主要反映污染物到達考察區(qū)域的程度以及到達該區(qū)域所需要的時間，如：污染物含量和排空時間、排污效率與余熱排除效率、污染物年齡、污染源可及性與熱舒適關系密切的有關參數(shù)，如：不均勻系數(shù)

、空氣擴散性能指標(ADPI)

一.通風量、氣流分布與室內(nèi)環(huán)境31室內(nèi)空氣環(huán)境的描述參數(shù)如果室內(nèi)空氣均勻混合或者是理想活塞91全面通風的基本微分方程式

（均勻混合時的稀釋方程）質(zhì)平衡式：

QCSd+Md

-QCd

=VdC

在通風量Q一定、室內(nèi)初始濃度為C1的時候，求C2與通風時間的關系：穩(wěn)定狀態(tài)的關系式：MQ,CsCVC二.理想稀釋與置換時的描述參數(shù)或32全面通風的基本微分方程式

（均勻混合時的稀釋方程）質(zhì)平衡92活塞流動時的室內(nèi)參數(shù)特征房間的溫度、濕度和污染物濃度在經(jīng)過源之前等于送風參數(shù)經(jīng)過源之后等于均勻混合后的參數(shù)，污染源僅影響下游濃度

描述參數(shù)

換氣次數(shù)名義時間常數(shù)二.理想稀釋與置換時的描述參數(shù)斷面流速流道總長度33活塞流動時的室內(nèi)參數(shù)特征二.理想稀釋與置換時的描述參931.空氣齡Airage

最早于20世紀80年代由Sandberg提出?？諝恺g是指送風到達房間某點的時間。某點的空氣齡越小，說明該點的空氣越新鮮，空氣品質(zhì)就越好。如果某點的空氣年齡為的空氣微團在某點空氣中所占的比例分布即概率分布f()，有累計分布函數(shù)則某點的平均空氣齡為PP三.送風有效性的描述參數(shù)341.空氣齡Airage最早于20世紀80年代由S94與空氣齡相關的兩個參數(shù)殘余時間(Residuallifetime)空氣從當前位置到離開房間的時間rl駐留時間(Residencetime)空氣離開房間時空氣齡r也稱作“換氣時間”置換室內(nèi)全部現(xiàn)存空氣的時間

三.送風有效性的描述參數(shù)35與空氣齡相關的兩個參數(shù)殘余時間(Residuallif

房間平均空氣齡等于房間各點空氣齡的體平均典型流型的空氣齡活塞流：

r=e=np

＝e

/2=n

/2

均勻混合流：到處空氣齡都一樣

p

＝e非完全混合流：入口空氣年齡最年輕，出口年齡最老——如果沒有滯留區(qū)的話幾處典型的空氣齡95PPCee三.送風有效性的描述參數(shù)房間平均空氣齡幾處典型的空氣齡36PPCee三.送風962.換氣效率—不涉及污染源的位置

理論上最短的換氣時間是多少？

“理想活塞流”的換氣效率最高，房間的平均空氣齡最小換氣效率的定義活塞流的平均空氣齡與實際通風條件下房間平均空氣齡的比值為換氣效率（<1），反映了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三.送風有效性的描述參數(shù)372.換氣效率—不涉及污染源的位置理論上最短的換氣時間97

空間各點的換氣效率的定義空間各點的換氣效率可以大于1，反映了新鮮空氣替換原有空氣的有效程度2.換氣效率—不涉及污染源的位置三.送風有效性的描述參數(shù)38空間各點的換氣效率的定義2.換氣效率—不涉及污染源的98常見送回風形式的換氣效率三.送風有效性的描述參數(shù)39常見送回風形式的換氣效率三.送風有效性的描述參數(shù)993.送風可及性

AccessibilityofSupplyAir:ASA

傳統(tǒng)的氣流組織評價指標，如空氣齡和換氣效率，均反映的是穩(wěn)態(tài)情況需要反映送風在任意時刻到達室內(nèi)各點的能力，考慮有限時間內(nèi)送風的有效性定義在流場不變的條件下，假設送風口的空氣含有濃度為Cs的指示劑氣體，房間內(nèi)部無源，則該送風口在歷時T后對空間位置i的可及性為送風到達i點的百分比三.送風有效性的描述參數(shù)403.送風可及性

AccessibilityofSu100不同時刻的送風可及性發(fā)展情況（深色區(qū)域內(nèi)ASA大于0.5）三.送風有效性的描述參數(shù)41不同時刻的送風可及性發(fā)展情況（深色區(qū)域內(nèi)ASA大于0.5101可及性的物理意義

可及性是流場自身的特性，與送風有無指示劑無關可及性反映了在經(jīng)歷了一定時間后，各風口送風到達空間各點的相對程度單一風口經(jīng)過足夠長時間后，空間各點的可及性均為1

多個風口經(jīng)過足夠長時間后，在空間各點的可及性和為1三.送風有效性的描述參數(shù)42可及性的物理意義可及性是流場自身的特性，與送風有無指示1021.排污效率：涉及污染源的位置排污效率充分混合流＝1

活塞流均勻污染源＝2

如果污染源在出口呢？污染源在入口呢？余熱排除效率用得熱代替污染物，溫度代替污染物濃度平均排污效率局部排污效率PCe,teCs,ts四.污染物排除有效性的描述參數(shù)431.排污效率：涉及污染源的位置排污效率平均排污效率局部2.污染物含量與排空時間

室內(nèi)污染物總M()

在時間內(nèi)產(chǎn)生的污染物與排風口排出的污染物總量之差，取決于通風形式（例如：新風存在短路則室內(nèi)污染物總量變大）穩(wěn)定條件下

排空時間：反映一定的氣流組織排除污染物的能力103四.污染物排除有效性的描述參數(shù)污染源散發(fā)速率2.污染物含量與排空時間室內(nèi)污染物總M()44四.3.污染物年齡與污染源可及性

污染物年齡——年齡越短，污染得越快污染物微團的污染物年齡的概率分布函數(shù)A()與累計分布函數(shù)B()室內(nèi)某一點的污染物年齡cont是指該點所有污染物微團的污染物年齡的平均值污染源可及性評價污染源在優(yōu)先時段內(nèi)對室內(nèi)環(huán)境的影響

假定送風不含有污染物104四.污染物排除有效性的描述參數(shù)穩(wěn)態(tài)排風污染物平均濃度3.污染物年齡與污染源可及性污染物年齡——年齡越短，污染105不均勻系數(shù)

反映氣流溫度場和速度場的不均勻程度。t均方根偏差溫度不均勻系數(shù)五.空氣擴散性能