第6章通風(fēng)與氣流組織

第六章

通風(fēng)與氣流組織1通風(fēng)（空調(diào)）的目的與方法2通風(fēng)的方式自然通風(fēng)利用自然的手段（熱壓、風(fēng)壓等）來促使空氣流動而進(jìn)行的通風(fēng)換氣方式特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)受建筑設(shè)計和氣候條件限制，難以控制機(jī)械通風(fēng)利用機(jī)械手段（風(fēng)機(jī)、風(fēng)扇等）產(chǎn)生壓力差來實現(xiàn)空氣流動的方式特點可控制性強(qiáng)?？赏ㄟ^調(diào)整風(fēng)口、風(fēng)量等控制室內(nèi)氣流分布需要消耗能源初投資和運行費都比較高3自然通風(fēng)基本原理：只要建筑開口兩側(cè)存在壓力差

P，就會有空氣流過開口。流過的風(fēng)速為：驅(qū)動力

壓差熱壓：溫差引起的空氣密度差導(dǎo)致建筑開口內(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)4多層建筑的熱壓引起的自然通風(fēng)余壓5風(fēng)壓作用下的自然通風(fēng)Pf往往采用CFD或風(fēng)洞模型實驗的方法求取K值。風(fēng)壓系數(shù)6風(fēng)壓和熱壓的聯(lián)合作用下的自然通風(fēng)7機(jī)械通風(fēng)氣流組織形式混合通風(fēng)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)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)個性化送風(fēng)滿足不同個體的特殊性要求工位送風(fēng)，獨立可調(diào)8室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)通風(fēng)量氣流分布與室內(nèi)環(huán)境空氣齡及其他9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，通風(fēng)量的確定仍然是需要研究的問題。室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)－－通風(fēng)量10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)速場或流場）濕度分布（濕度場）污染物濃度分布（污染物濃度場，IAQ）室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)－－氣流分布與室內(nèi)環(huán)境11氣流分布(氣流組織)評價的方法通風(fēng)氣流組織評價的三類參數(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(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)

如果室內(nèi)空氣充分混合，那么就可以用一個集總的參數(shù)對房間的通風(fēng)效果進(jìn)行總體評價室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)－－氣流分布與室內(nèi)環(huán)境12兩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(fù)雜得多理想的氣流分布形式室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)－－氣流分布與室內(nèi)環(huán)境13活塞流動時的室內(nèi)參數(shù)由源強(qiáng)度和房間名義時間常數(shù)(換氣次數(shù)的倒數(shù))確定房間的溫度、濕度和污染物濃度在經(jīng)過源之前等于送風(fēng)參數(shù)經(jīng)過源之后等于均勻混合后的參數(shù)室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)－－氣流分布與室內(nèi)環(huán)境14室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)－－空氣齡與其他空氣齡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(tuán)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P

P15幾處典型的空氣齡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：

p

＝e/2

r=e=n

均勻混合流：

p

＝e

r=2e非完全混合流：入口空氣年齡最年輕，出口空氣年齡最老。P

PCe室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)－－空氣齡與其他

e16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實際通風(fēng)條件下房間平均空氣齡與活塞流的平均空氣齡的比值倒數(shù)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)下置換快慢的比較室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)－－空氣齡與其他17一個對比的概念

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舊教材：通風(fēng)效率室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)－－空氣齡與其他18送風(fēng)可及性(清華，2003)

AccessibilityofSupplyAir:ASA

傳統(tǒng)的氣流組織評價指標(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)在任意時刻到達(dá)室內(nèi)各點的能力，考慮有限時間內(nèi)送風(fēng)的有效性定義在流場不變的條件下，假設(shè)某一送風(fēng)口的空氣含有濃度為Cs,i的指示劑氣體，房間內(nèi)部無源，則該送風(fēng)口在歷時T后對空間位置i的可及性為室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)－－空氣齡與其他19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)速度不均勻系數(shù)室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)－－空氣齡與其他20空氣擴(kuò)散性能指標(biāo)ADPI

(AirDiffusionPerformanceIndex)定義滿足規(guī)定風(fēng)速和溫度要求的測點數(shù)與總測點數(shù)之比有效溫差

ET=(t-tn)-7.66(Vi-0.15)

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(yīng)使ADPI≥80％室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)－－空氣齡與其他21氣流組織的測量與計算方法示蹤氣體實驗法半經(jīng)驗射流公式法數(shù)值求解法(CFD方法)221.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(zhǔn)確標(biāo)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(xué)反應(yīng)無毒性常見的示蹤氣體包括甲烷、SF6、二氧化碳等。23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(qiáng)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(dá)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。242.半經(jīng)驗射流公式法內(nèi)容和來源采用射流公式對空調(diào)送風(fēng)口射流的軸心速度和溫度、射流軌跡等進(jìn)行預(yù)測基于某些標(biāo)準(zhǔn)或理想條件理論分析或試驗缺陷不能用于分析復(fù)雜空間，應(yīng)用受制約只能給出室內(nèi)的一些集總參數(shù)性的信息折衷的方法：區(qū)域模型區(qū)域內(nèi)集總參數(shù)區(qū)域間考慮存在熱質(zhì)交換 253.數(shù)值求解法計算流體力學(xué)方法的引入

CFD方法特