建筑環(huán)境學(xué)之通風(fēng)與氣流組織組織設(shè)計(jì)概述課件

1第六章

通風(fēng)與氣流組織清華大學(xué)建筑學(xué)院建筑技術(shù)科學(xué)系1第六章

通風(fēng)與氣流組織清華大學(xué)建筑學(xué)院2氣流組織對(duì)室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量的意義

氣流組織的定義狹義：機(jī)械通風(fēng)的送回風(fēng)的搭配形式廣義：一定的送風(fēng)口形式和送風(fēng)參數(shù)所帶來(lái)的室內(nèi)氣流分布(AirDistribution)送風(fēng)參數(shù)：風(fēng)量、風(fēng)速的大小和方向以及風(fēng)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(duì)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(yíng)造方法室內(nèi)空氣環(huán)境的評(píng)價(jià)指標(biāo)主要評(píng)價(jià)指標(biāo)的測(cè)量方法3本章內(nèi)容室內(nèi)空氣環(huán)境營(yíng)造方法4室內(nèi)空氣環(huán)境營(yíng)造方法4室內(nèi)空氣環(huán)境營(yíng)造方法室內(nèi)空氣環(huán)境的基本要求

滿足室內(nèi)人員對(duì)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(fēng)速要求

保證室內(nèi)污染物不超標(biāo)

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(duì)新鮮空氣的需求56室內(nèi)空氣環(huán)境營(yíng)造的方法

通風(fēng)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(yán)重：直流式系統(tǒng)（即機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)）污染不很嚴(yán)重：部分回風(fēng)系統(tǒng)6室內(nèi)空氣環(huán)境營(yíng)造的方法通風(fēng)通風(fēng)是最基本的方法

功能

對(duì)污染物與熱污染進(jìn)行移除通風(fēng)的方式

自然通風(fēng)機(jī)械通風(fēng)

稀釋法（均勻混合）置換法（活塞置換）局部保障法（個(gè)性化送風(fēng)）7通風(fēng)是最基本的方法功能78自然通風(fēng)利用自然的手段（熱壓、風(fēng)壓等）來(lái)促使空氣流動(dòng)而進(jìn)行的通風(fēng)換氣方式優(yōu)點(diǎn)不消耗動(dòng)力或消耗很少的動(dòng)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(jī)房，不需要專門維護(hù)可以帶來(lái)較寬的舒適范圍

局限性受建筑設(shè)計(jì)限制，難以控制總通風(fēng)量

難以保證新風(fēng)在室內(nèi)得到合理的分布

室外污染嚴(yán)重（包括噪聲）時(shí)不適用氣候條件不適合時(shí)不適用

往往需要居住者進(jìn)行通風(fēng)口的調(diào)節(jié)8自然通風(fēng)利用自然的手段（熱壓、風(fēng)壓等）來(lái)促使空氣流動(dòng)而進(jìn)9

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

往往采用CFD或風(fēng)洞模型實(shí)驗(yàn)的方法求取K值。風(fēng)壓系數(shù)14風(fēng)壓作用下的自然通風(fēng)Pf往往采用CFD或風(fēng)洞15風(fēng)洞模型實(shí)驗(yàn)15風(fēng)洞模型實(shí)驗(yàn)16風(fēng)壓和熱壓的聯(lián)合作用下的自然通風(fēng)16風(fēng)壓和熱壓的聯(lián)合作用下的自然通風(fēng)17常見(jiàn)的自然通風(fēng)的形式中庭通風(fēng)風(fēng)井通風(fēng)單面通風(fēng)穿堂風(fēng)Crossventilation17常見(jiàn)的自然通風(fēng)的形式中庭通風(fēng)風(fēng)井通風(fēng)單面通風(fēng)穿堂風(fēng)18機(jī)械通風(fēng)利用機(jī)械手段（風(fēng)機(jī)、風(fēng)扇等）產(chǎn)生壓力差來(lái)實(shí)現(xiàn)空氣流動(dòng)的方式優(yōu)點(diǎn)：可控制性強(qiáng)可通過(guò)調(diào)整通風(fēng)設(shè)備控制風(fēng)量可通過(guò)調(diào)整風(fēng)口、風(fēng)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(yùn)行費(fèi)都比較高需要維護(hù)管理

設(shè)備需要占據(jù)空間，并可能帶來(lái)噪聲18機(jī)械通風(fēng)利用機(jī)械手段（風(fēng)機(jī)、風(fēng)扇等）產(chǎn)生壓力差來(lái)實(shí)現(xiàn)空氣19機(jī)械通風(fēng)氣流組織形式

混合通風(fēng)：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(fēng)：置換法保證人員呼吸區(qū)的環(huán)境要求下送風(fēng)，新鮮氣流先送入工作區(qū)個(gè)性化送風(fēng)：局部保障法滿足不同個(gè)體的特殊性要求工位送風(fēng)，獨(dú)立可調(diào)19機(jī)械通風(fēng)氣流組織形式混合通風(fēng)：稀釋法20機(jī)械通風(fēng)的氣流組織形式三種典型的送風(fēng)形式混合通風(fēng)置換通風(fēng)個(gè)性化送風(fēng)20機(jī)械通風(fēng)的氣流組織形式三種典型的送風(fēng)形式21Fanger

教授的比方：混合通風(fēng)置換通風(fēng)或個(gè)體送風(fēng)21Fanger教授的比方：混合通風(fēng)置換通風(fēng)22混合通風(fēng)的氣流形式上送上回上送下回下送下回側(cè)送上下回22混合通風(fēng)的氣流形式上送上回上送下回下送下回側(cè)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(dòng)實(shí)際情況都不是均勻混合和活塞流動(dòng)，而要復(fù)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(píng)價(jià)指標(biāo)通風(fēng)量、氣流分布與室內(nèi)環(huán)境理想稀釋與置換時(shí)的描述參數(shù)送風(fēng)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(kuò)散性能與均勻指標(biāo)24室內(nèi)空氣環(huán)境的評(píng)價(jià)指標(biāo)通風(fēng)量、氣流分布與室內(nèi)環(huán)境25通風(fēng)量與IAQ的關(guān)系一.通風(fēng)量、氣流分布與室內(nèi)環(huán)境25通風(fēng)量與IAQ的關(guān)系一.通風(fēng)量、氣流分布與室內(nèi)環(huán)境26通風(fēng)量與IAQ的關(guān)系美國(guó)(歐洲)對(duì)學(xué)校，辦公室的最新研究表明新風(fēng)量與SBS之間有著一定的關(guān)系，當(dāng)新風(fēng)量小于36m3/h人時(shí)，SBS問(wèn)題變得顯著。關(guān)于人體代謝污染的問(wèn)題，第一印象(FirstImpression)使80%的人能夠滿意的最小新風(fēng)量是27m3/h人，對(duì)于已適應(yīng)了室內(nèi)環(huán)境的90%的人能夠滿足的最小新風(fēng)量只需9m3/h人。一.通風(fēng)量、氣流分布與室內(nèi)環(huán)境26通風(fēng)量與IAQ的關(guān)系美國(guó)(歐洲)對(duì)學(xué)校，辦公室的最新27新風(fēng)通風(fēng)換氣量常用民用建筑新風(fēng)量范圍以坐為主、少吸煙、久逗留場(chǎng)所

實(shí)際上，人體在靜坐至重勞動(dòng)狀態(tài)，肺通氣量為：11.6~80.4L/min人，即0.7~4.8m3/h人(實(shí)際為一半)一.通風(fēng)量、氣流分布與室內(nèi)環(huán)境27新風(fēng)通風(fēng)換氣量常用民用建筑新風(fēng)量范圍實(shí)際上，人28新風(fēng)通風(fēng)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(duì)換氣量的要求人體代謝生物污染：以CO2濃度或臭氣強(qiáng)度指數(shù)為指標(biāo)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(cè)，通風(fēng)量的確定仍然是需要研究的問(wèn)題。一.通風(fēng)量、氣流分布與室內(nèi)環(huán)境28新風(fēng)通風(fēng)換氣量決定因素一.通風(fēng)量、氣流分布與室內(nèi)環(huán)境通風(fēng)換氣量的評(píng)價(jià)指標(biāo)

換氣次數(shù)ACH(次/h)

反映了房間通風(fēng)量的大小

空間的名義時(shí)間常數(shù)(s)

換氣次數(shù)的倒數(shù)，用于評(píng)價(jià)空間稀釋情況的好壞29一.通風(fēng)量、氣流分布與室內(nèi)環(huán)境通風(fēng)量(m3/h)房間的容積(m3)通風(fēng)換氣量的評(píng)價(jià)指標(biāo)換氣次數(shù)ACH(次/h)29一.30氣流分布與室內(nèi)環(huán)境的關(guān)系總新風(fēng)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(fēng)是否都進(jìn)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(fēng)速分布（風(fēng)速場(chǎng)或流場(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)，IAQ）一.通風(fēng)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(guān)系總新風(fēng)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(duì)房間的通風(fēng)效果進(jìn)行總體評(píng)價(jià)實(shí)際環(huán)境通風(fēng)氣流組織評(píng)價(jià)的三類參數(shù)描述送風(fēng)有效性的參數(shù)，主要反映送風(fēng)能否有效到達(dá)考察區(qū)域以及到達(dá)該區(qū)域的空氣新鮮程度，如：空氣齡、換氣效率、送風(fēng)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(dá)考察區(qū)域的程度以及到達(dá)該區(qū)域所需要的時(shí)間，如：污染物含量和排空時(shí)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(guān)系密切的有關(guān)參數(shù)，如：不均勻系數(shù)

、空氣擴(kuò)散性能指標(biāo)(ADPI)

一.通風(fēng)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(fēng)的基本微分方程式

（均勻混合時(shí)的稀釋方程）質(zhì)平衡式：

QCSd+Md

-QCd

=VdC

在通風(fēng)量Q一定、室內(nèi)初始濃度為C1的時(shí)候，求C2與通風(fēng)時(shí)間的關(guān)系：穩(wěn)定狀態(tài)的關(guān)系式：MQ,CsCVC二.理想稀釋與置換時(shí)的描述參數(shù)或32全面通風(fēng)的基本微分方程式

（均勻混合時(shí)的稀釋方程）質(zhì)平衡33活塞流動(dòng)時(shí)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(guò)源之前等于送風(fēng)參數(shù)經(jīng)過(guò)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(shí)間常數(shù)二.理想稀釋與置換時(shí)的描述參數(shù)斷面流速流道總長(zhǎng)度33活塞流動(dòng)時(shí)的室內(nèi)參數(shù)特征二.理想稀釋與置換時(shí)的描述參341.空氣齡Airage

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

三.送風(fēng)有效性的描述參數(shù)35與空氣齡相關(guān)的兩個(gè)參數(shù)殘余時(shí)間(Residuallif

房間平均空氣齡等于房間各點(diǎn)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(méi)有滯留區(qū)的話幾處典型的空氣齡36PPCee三.送風(fēng)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(fēng)372.換氣效率—不涉及污染源的位置

理論上最短的換氣時(shí)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(shí)際通風(fēng)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(fēng)下置換快慢的比值三.送風(fēng)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(shí)間38

空間各點(diǎn)的換氣效率的定義空間各點(diǎn)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(fēng)有效性的描述參數(shù)38空間各點(diǎn)的換氣效率的定義2.換氣效率—不涉及污染源的39常見(jiàn)送回風(fēng)形式的換氣效率三.送風(fēng)有效性的描述參數(shù)39常見(jiàn)送回風(fēng)形式的換氣效率三.送風(fēng)有效性的描述參數(shù)403.送風(fēng)可及性

AccessibilityofSupplyAir:ASA

傳統(tǒng)的氣流組織評(píng)價(jià)指標(biāo)，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(fēng)在任意時(shí)刻到達(dá)室內(nèi)各點(diǎn)的能力，考慮有限時(shí)間內(nèi)送風(fēng)的有效性定義在流場(chǎng)不變的條件下，假設(shè)送風(fēng)口的空氣含有濃度為Cs的指示劑氣體，房間內(nèi)部無(wú)源，則該送風(fēng)口在歷時(shí)T后對(duì)空間位置i的可及性為送風(fēng)到達(dá)i點(diǎn)的百分比三.送風(fēng)有效性的描述參數(shù)403.送風(fēng)可及性

AccessibilityofSu41不同時(shí)刻的送風(fēng)可及性發(fā)展情況（深色區(qū)域內(nèi)ASA大于0.5）三.送風(fēng)有效性的描述參數(shù)41不同時(shí)刻的送風(fēng)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(chǎng)自身的特性，與送風(fēng)有無(wú)指示劑無(wú)關(guān)可及性反映了在經(jīng)歷了一定時(shí)間后，各風(fēng)口送風(fēng)到達(dá)空間各點(diǎn)的相對(duì)程度單一風(fēng)口經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)時(shí)間后，空間各點(diǎn)的可及性均為1

多個(gè)風(fēng)口經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)時(shí)間后，在空間各點(diǎn)的可及性和為1三.送風(fēng)有效性的描述參數(shù)42可及性的物理意義可及性是流場(chǎng)自身的特性，與送風(fēng)有無(wú)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(shí)間

室內(nèi)污染物總M()

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

排空時(shí)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(shí)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(tuán)的污染物年齡的概率分布函數(shù)A()與累計(jì)分布函數(shù)B()室內(nèi)某一點(diǎn)的污染物年齡cont是指該點(diǎn)所有污染物微團(tuán)的污染物年齡的平均值污染源可及性評(píng)價(jià)污染源在優(yōu)先時(shí)段內(nèi)對(duì)室內(nèi)環(huán)境的影響

假定送風(fēng)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(fēng)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(chǎng)和速度場(chǎng)的不均勻程度。t均方根偏差溫度不均勻系數(shù)五.空氣擴(kuò)散性能與均勻性指標(biāo)速度不均勻系數(shù)46不均勻系數(shù)反映氣流溫度場(chǎng)和速度場(chǎng)的不均勻程度。t均方根47空氣擴(kuò)散性能指標(biāo)ADPI

(AirDiffusionPerformanceIndex)

定義空間內(nèi)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)數(shù)之比ADPI的值越大，說(shuō)明感到舒適的人群比例越大。在一般情況下，應(yīng)使ADPI≥80％

有效溫差五.空氣擴(kuò)散性能與均勻性指標(biāo)47空氣擴(kuò)散性能指標(biāo)ADPI

(AirDiffusion48氣流組織的測(cè)量與計(jì)算方法蹤氣體實(shí)驗(yàn)法測(cè)換氣次數(shù)測(cè)空氣齡測(cè)換氣效率48氣流組織的測(cè)量與計(jì)算方法蹤氣體實(shí)驗(yàn)法491.示蹤氣體試驗(yàn)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(zhǔn)確標(biāo)識(shí)室內(nèi)空氣流動(dòng)特性，必須具有如下特點(diǎn)能夠完全跟隨空氣流動(dòng)具有可測(cè)性具有穩(wěn)定性，一般情況下不發(fā)生物理或化學(xué)反應(yīng)無(wú)毒性常見(jiàn)的示蹤氣體包括甲烷、SF6、二氧化碳等。491.示蹤氣體試驗(yàn)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(jiàn)釋放方法脈沖法（pulsemethod）在釋放點(diǎn)釋放少量的示蹤氣體，記錄測(cè)量點(diǎn)處示蹤氣體濃度隨時(shí)間的變化過(guò)程。上升法（step-upmethod）在釋放點(diǎn)連續(xù)釋放固定強(qiáng)度源的示蹤氣體，記錄測(cè)量點(diǎn)處示蹤氣體濃度隨時(shí)間的變化過(guò)程。下降法（或衰減法）(step-downordecaymethod)房間中示蹤氣體的濃度達(dá)到平衡狀態(tài)后，停止釋放示蹤氣體，記錄測(cè)量點(diǎn)處示蹤氣體濃度隨時(shí)間的變化過(guò)程。50示蹤氣體的常見(jiàn)釋放方法脈沖法（pulsemethod）2.測(cè)換氣次數(shù)512.測(cè)換氣次數(shù)51523.測(cè)空氣齡——脈沖法

在通風(fēng)房間的送風(fēng)口釋放少量示蹤氣體，記錄被測(cè)點(diǎn)的濃度變化過(guò)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(fēng)量523.測(cè)空氣齡——脈沖法在通風(fēng)房間的送風(fēng)口釋放少量示蹤533.測(cè)空氣齡——上升法

在房間送風(fēng)口處恒定釋放示蹤氣體，記錄被測(cè)點(diǎn)的濃度隨時(shí)間變化情況累計(jì)分布函數(shù)與概率分布函數(shù)之間的關(guān)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(fēng)量533.測(cè)空氣齡——上升法在房間送風(fēng)口處恒定釋放示蹤氣體543.測(cè)空氣齡——下降法(衰減法)待房間內(nèi)各點(diǎn)濃度穩(wěn)定后，停止示蹤氣體加入，測(cè)量被測(cè)點(diǎn)的濃度變化過(guò)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(cè)空氣齡——下降法(衰減法)待房間內(nèi)各點(diǎn)濃度穩(wěn)定后4.測(cè)換氣效率554.測(cè)換氣效率5556作業(yè)1

自然通風(fēng)的驅(qū)動(dòng)力是什么？有何特點(diǎn)？一般應(yīng)用于哪些場(chǎng)合？排污效率與換氣效率有何區(qū)別？?jī)H用空氣齡或者換氣效率是否就可以評(píng)價(jià)氣流組織的優(yōu)劣了？請(qǐng)給出活塞流在以下?tīng)顟B(tài)下的排污效率，并分析合理的送排風(fēng)口位置與污染源位置應(yīng)該是什么關(guān)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(shí)污染源在正中部污染源在入口時(shí)56作業(yè)1自然通風(fēng)的驅(qū)動(dòng)力是什么？有何特點(diǎn)？一般應(yīng)用于哪些57作業(yè)2穩(wěn)態(tài)通風(fēng)情況下，在空間均布的單位體積污染源作用時(shí)，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(gè)入口和一個(gè)出口的任意通風(fēng)形式的房間，其出口平均空氣齡等于名義時(shí)間常數(shù)。57作業(yè)2穩(wěn)態(tài)通風(fēng)情況下，在空間均布的單位體積污染源作用時(shí)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(fēng)與氣流組織清華大學(xué)建筑學(xué)院建筑技術(shù)科學(xué)系1第六章

通風(fēng)與氣流組織清華大學(xué)建筑學(xué)院61氣流組織對(duì)室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量的意義

氣流組織的定義狹義：機(jī)械通風(fēng)的送回風(fēng)的搭配形式廣義：一定的送風(fēng)口形式和送風(fēng)參數(shù)所帶來(lái)的室內(nèi)氣流分布(AirDistribution)送風(fēng)參數(shù)：風(fēng)量、風(fēng)速的大小和方向以及風(fēng)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(duì)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(yíng)造方法室內(nèi)空氣環(huán)境的評(píng)價(jià)指標(biāo)主要評(píng)價(jià)指標(biāo)的測(cè)量方法3本章內(nèi)容室內(nèi)空氣環(huán)境營(yíng)造方法63室內(nèi)空氣環(huán)境營(yíng)造方法4室內(nèi)空氣環(huán)境營(yíng)造方法室內(nèi)空氣環(huán)境的基本要求

滿足室內(nèi)人員對(duì)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(fēng)速要求

保證室內(nèi)污染物不超標(biāo)

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(duì)新鮮空氣的需求565室內(nèi)空氣環(huán)境營(yíng)造的方法

通風(fēng)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(yán)重：直流式系統(tǒng)（即機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)）污染不很嚴(yán)重：部分回風(fēng)系統(tǒng)6室內(nèi)空氣環(huán)境營(yíng)造的方法通風(fēng)通風(fēng)是最基本的方法

功能

對(duì)污染物與熱污染進(jìn)行移除通風(fēng)的方式

自然通風(fēng)機(jī)械通風(fēng)

稀釋法（均勻混合）置換法（活塞置換）局部保障法（個(gè)性化送風(fēng)）66通風(fēng)是最基本的方法功能767自然通風(fēng)利用自然的手段（熱壓、風(fēng)壓等）來(lái)促使空氣流動(dòng)而進(jìn)行的通風(fēng)換氣方式優(yōu)點(diǎn)不消耗動(dòng)力或消耗很少的動(dòng)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(jī)房，不需要專門維護(hù)可以帶來(lái)較寬的舒適范圍

局限性受建筑設(shè)計(jì)限制，難以控制總通風(fēng)量

難以保證新風(fēng)在室內(nèi)得到合理的分布

室外污染嚴(yán)重（包括噪聲）時(shí)不適用氣候條件不適合時(shí)不適用

往往需要居住者進(jìn)行通風(fēng)口的調(diào)節(jié)8自然通風(fēng)利用自然的手段（熱壓、風(fēng)壓等）來(lái)促使空氣流動(dòng)而進(jìn)68

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

往往采用CFD或風(fēng)洞模型實(shí)驗(yàn)的方法求取K值。風(fēng)壓系數(shù)14風(fēng)壓作用下的自然通風(fēng)Pf往往采用CFD或風(fēng)洞74風(fēng)洞模型實(shí)驗(yàn)15風(fēng)洞模型實(shí)驗(yàn)75風(fēng)壓和熱壓的聯(lián)合作用下的自然通風(fēng)16風(fēng)壓和熱壓的聯(lián)合作用下的自然通風(fēng)76常見(jiàn)的自然通風(fēng)的形式中庭通風(fēng)風(fēng)井通風(fēng)單面通風(fēng)穿堂風(fēng)Crossventilation17常見(jiàn)的自然通風(fēng)的形式中庭通風(fēng)風(fēng)井通風(fēng)單面通風(fēng)穿堂風(fēng)77機(jī)械通風(fēng)利用機(jī)械手段（風(fēng)機(jī)、風(fēng)扇等）產(chǎn)生壓力差來(lái)實(shí)現(xiàn)空氣流動(dòng)的方式優(yōu)點(diǎn)：可控制性強(qiáng)可通過(guò)調(diào)整通風(fēng)設(shè)備控制風(fēng)量可通過(guò)調(diào)整風(fēng)口、風(fēng)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(yùn)行費(fèi)都比較高需要維護(hù)管理

設(shè)備需要占據(jù)空間，并可能帶來(lái)噪聲18機(jī)械通風(fēng)利用機(jī)械手段（風(fēng)機(jī)、風(fēng)扇等）產(chǎn)生壓力差來(lái)實(shí)現(xiàn)空氣78機(jī)械通風(fēng)氣流組織形式

混合通風(fēng)：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(fēng)：置換法保證人員呼吸區(qū)的環(huán)境要求下送風(fēng)，新鮮氣流先送入工作區(qū)個(gè)性化送風(fēng)：局部保障法滿足不同個(gè)體的特殊性要求工位送風(fēng)，獨(dú)立可調(diào)19機(jī)械通風(fēng)氣流組織形式混合通風(fēng)：稀釋法79機(jī)械通風(fēng)的氣流組織形式三種典型的送風(fēng)形式混合通風(fēng)置換通風(fēng)個(gè)性化送風(fēng)20機(jī)械通風(fēng)的氣流組織形式三種典型的送風(fēng)形式80Fanger

教授的比方：混合通風(fēng)置換通風(fēng)或個(gè)體送風(fēng)21Fanger教授的比方：混合通風(fēng)置換通風(fēng)81混合通風(fēng)的氣流形式上送上回上送下回下送下回側(cè)送上下回22混合通風(fēng)的氣流形式上送上回上送下回下送下回側(cè)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(dòng)實(shí)際情況都不是均勻混合和活塞流動(dòng)，而要復(fù)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(píng)價(jià)指標(biāo)通風(fēng)量、氣流分布與室內(nèi)環(huán)境理想稀釋與置換時(shí)的描述參數(shù)送風(fēng)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(kuò)散性能與均勻指標(biāo)24室內(nèi)空氣環(huán)境的評(píng)價(jià)指標(biāo)通風(fēng)量、氣流分布與室內(nèi)環(huán)境84通風(fēng)量與IAQ的關(guān)系一.通風(fēng)量、氣流分布與室內(nèi)環(huán)境25通風(fēng)量與IAQ的關(guān)系一.通風(fēng)量、氣流分布與室內(nèi)環(huán)境85通風(fēng)量與IAQ的關(guān)系美國(guó)(歐洲)對(duì)學(xué)校，辦公室的最新研究表明新風(fēng)量與SBS之間有著一定的關(guān)系，當(dāng)新風(fēng)量小于36m3/h人時(shí)，SBS問(wèn)題變得顯著。關(guān)于人體代謝污染的問(wèn)題，第一印象(FirstImpression)使80%的人能夠滿意的最小新風(fēng)量是27m3/h人，對(duì)于已適應(yīng)了室內(nèi)環(huán)境的90%的人能夠滿足的最小新風(fēng)量只需9m3/h人。一.通風(fēng)量、氣流分布與室內(nèi)環(huán)境26通風(fēng)量與IAQ的關(guān)系美國(guó)(歐洲)對(duì)學(xué)校，辦公室的最新86新風(fēng)通風(fēng)換氣量常用民用建筑新風(fēng)量范圍以坐為主、少吸煙、久逗留場(chǎng)所

實(shí)際上，人體在靜坐至重勞動(dòng)狀態(tài)，肺通氣量為：11.6~80.4L/min人，即0.7~4.8m3/h人(實(shí)際為一半)一.通風(fēng)量、氣流分布與室內(nèi)環(huán)境27新風(fēng)通風(fēng)換氣量常用民用建筑新風(fēng)量范圍實(shí)際上，人87新風(fēng)通風(fēng)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(duì)換氣量的要求人體代謝生物污染：以CO2濃度或臭氣強(qiáng)度指數(shù)為指標(biāo)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(cè)，通風(fēng)量的確定仍然是需要研究的問(wèn)題。一.通風(fēng)量、氣流分布與室內(nèi)環(huán)境28新風(fēng)通風(fēng)換氣量決定因素一.通風(fēng)量、氣流分布與室內(nèi)環(huán)境通風(fēng)換氣量的評(píng)價(jià)指標(biāo)

換氣次數(shù)ACH(次/h)

反映了房間通風(fēng)量的大小

空間的名義時(shí)間常數(shù)(s)

換氣次數(shù)的倒數(shù)，用于評(píng)價(jià)空間稀釋情況的好壞88一.通風(fēng)量、氣流分布與室內(nèi)環(huán)境通風(fēng)量(m3/h)房間的容積(m3)通風(fēng)換氣量的評(píng)價(jià)指標(biāo)換氣次數(shù)ACH(次/h)29一.89氣流分布與室內(nèi)環(huán)境的關(guān)系總新風(fēng)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(fēng)是否都進(jìn)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(fēng)速分布（風(fēng)速場(chǎng)或流場(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)，IAQ）一.通風(fēng)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(guān)系總新風(fēng)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(duì)房間的通風(fēng)效果進(jìn)行總體評(píng)價(jià)實(shí)際環(huán)境通風(fēng)氣流組織評(píng)價(jià)的三類參數(shù)描述送風(fēng)有效性的參數(shù)，主要反映送風(fēng)能否有效到達(dá)考察區(qū)域以及到達(dá)該區(qū)域的空氣新鮮程度，如：空氣齡、換氣效率、送風(fēng)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(dá)考察區(qū)域的程度以及到達(dá)該區(qū)域所需要的時(shí)間，如：污染物含量和排空時(shí)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(guān)系密切的有關(guān)參數(shù)，如：不均勻系數(shù)

、空氣擴(kuò)散性能指標(biāo)(ADPI)

一.通風(fēng)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(fēng)的基本微分方程式

（均勻混合時(shí)的稀釋方程）質(zhì)平衡式：

QCSd+Md

-QCd

=VdC

在通風(fēng)量Q一定、室內(nèi)初始濃度為C1的時(shí)候，求C2與通風(fēng)時(shí)間的關(guān)系：穩(wěn)定狀態(tài)的關(guān)系式：MQ,CsCVC二.理想稀釋與置換時(shí)的描述參數(shù)或32全面通風(fēng)的基本微分方程式

（均勻混合時(shí)的稀釋方程）質(zhì)平衡92活塞流動(dòng)時(shí)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(guò)源之前等于送風(fēng)參數(shù)經(jīng)過(guò)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(shí)間常數(shù)二.理想稀釋與置換時(shí)的描述參數(shù)斷面流速流道總長(zhǎng)度33活塞流動(dòng)時(shí)的室內(nèi)參數(shù)特征二.理想稀釋與置換時(shí)的描述參931.空氣齡Airage

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

三.送風(fēng)有效性的描述參數(shù)35與空氣齡相關(guān)的兩個(gè)參數(shù)殘余時(shí)間(Residuallif

房間平均空氣齡等于房間各點(diǎn)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(méi)有滯留區(qū)的話幾處典型的空氣齡95PPCee三.送風(fēng)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(fēng)962.換氣效率—不涉及污染源的位置

理論上最短的換氣時(shí)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(shí)際通風(fēng)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(fēng)下置換快慢的比值三.送風(fēng)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(shí)間97

空間各點(diǎn)的換氣效率的定義空間各點(diǎn)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(fēng)有效性的描述參數(shù)38空間各點(diǎn)的換氣效率的定義2.換氣效率—不涉及污染源的98常見(jiàn)送回風(fēng)形式的換氣效率三.送風(fēng)有效性的描述參數(shù)39常見(jiàn)送回風(fēng)形式的換氣效率三.送風(fēng)有效性的描述參數(shù)993.送風(fēng)可及性

AccessibilityofSupplyAir:ASA

傳統(tǒng)的氣流組織評(píng)價(jià)指標(biāo)，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(fēng)在任意時(shí)刻到達(dá)室內(nèi)各點(diǎn)的能力，考慮有限時(shí)間內(nèi)送風(fēng)的有效性定義在流場(chǎng)不變的條件下，假設(shè)送風(fēng)口的空氣含有濃度為Cs的指示劑氣體，房間內(nèi)部無(wú)源，則該送風(fēng)口在歷時(shí)T后對(duì)空間位置i的可及性為送風(fēng)到達(dá)i點(diǎn)的百分比三.送風(fēng)有效性的描述參數(shù)403.送風(fēng)可及性

AccessibilityofSu100不同時(shí)刻的送風(fēng)可及性發(fā)展情況（深色區(qū)域內(nèi)ASA大于0.5）三.送風(fēng)有效性的描述參數(shù)41不同時(shí)刻的送風(fēng)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(chǎng)自身的特性，與送風(fēng)有無(wú)指示劑無(wú)關(guān)可及性反映了在經(jīng)歷了一定時(shí)間后，各風(fēng)口送風(fēng)到達(dá)空間各點(diǎn)的相對(duì)程度單一風(fēng)口經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)時(shí)間后，空間各點(diǎn)的可及性均為1

多個(gè)風(fēng)口經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)時(shí)間后，在空間各點(diǎn)的可及性和為1三.送風(fēng)有效性的描述參數(shù)42可及性的物理意義可及性是流場(chǎng)自身的特性，與送風(fēng)有無(wú)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(shí)間

室內(nèi)污染物總M()

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

排空時(shí)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(shí)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(tuán)的污染物年齡的概率分布函數(shù)A()與累計(jì)分布函數(shù)B()室內(nèi)某一點(diǎn)的污染物年齡cont是指該點(diǎn)所有污染物微團(tuán)的污染物年齡的平均值污染源可及性評(píng)價(jià)污染源在優(yōu)先時(shí)段內(nèi)對(duì)室內(nèi)環(huán)境的影響

假定送風(fēng)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(fēng)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(chǎng)和速度場(chǎng)的不均勻程度。t均方根偏差溫度不均勻系數(shù)五.空氣擴(kuò)散性能