室内气流分布Word格式.docx
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式中te、t、ts--分别为排风、工作区与送风得温度，℃。
10、1、6空气龄
⑴空气质点得空气龄：
简称空气龄（Ageofair），就是指空气质点自进入房间至到达室内某点所经历得时间。
⑵局部平均空气龄：
某一微小区域中各空气质点得空气龄得平均值。
空气龄得概念比较抽象，实际测量很困难，目前都就是用测量示踪气体得浓度变化来确定局部平均空气龄。
由于测量方法不同，空气龄用示踪气体得浓度表达式也不同。
如用下降法（衰减法）测量，在房间内充以示踪气体，在A点起始时得浓度为c（0），然后对房间进行送风（示踪气体得浓度为零），每隔一段时间，测量A点得示踪气体浓度，由此获得A点得示踪气体浓度得变化规律c（r），于就是A点得平均空气龄（单位为s）为
（10-3）
⑶全室平均空气龄：
全室各点得局部平均空气龄得平均值
（10-4）
式中V为房间得容积。
如用示踪气体衰减法测量，根据排风口示踪气体浓度得变化规律确定全室平均空气龄，即
（10-5）
式中ce（τ）即为排风得示踪气体浓度随时间得变化规律。
⑷局部平均滞留时间（Residencetime）：
房间内某微小区域内气体离开房间前在室内得滞留时间，用τr表示，单位为s。
⑸空气流出室外得时间
微小区域得空气流出室外得时间：
某一微小区域平均滞留时间减去空气龄。
全室平均滞留时间：
全室各点得局部平均滞留时间得平均值，用于
表示。
全室平均滞留时间等于全室平均空气龄得2倍，即
（10-6）
理论上空气在室内得最短得滞留时间为
（10-7）
式中V为房间体积，m3；
为送入房间得空气量，m3/s；
N为以秒计得换气次数，1/s；
τn又称为名义时间常数（Nominaltimeconstant）。
空气从送风口进入室内后得流动过程中，不断掺混污染物，空气得清洁程度与新鲜程度将不断下降。
空气龄短，预示着到达该处得空气可能掺混得污染物少，排除污染物得能力愈强。
显然，空气龄可用来评价空气流动状态得合理性。
10、1、7换气效率
换气效率（Airexchangeeffciency）ηa就是评价换气效果优劣得一个指标，它就是气流分布得特性参数，与污染物无关。
其定义为：
空气最短得滞留时间ηn与实际全室平均滞留时间于
之，即
（10-8）
式中
--实际全室平均空气龄，s。
τn/2--最理想得平均空气龄。
从式（10-8）可以瞧到：
换气效率也可定义为最理想得平均空气龄τn/2与全室平均空气龄
之比。
τa就是基于空气龄得指标，它反映了空气流动状态合理性。
最理想得气流分布τa＝1，一般得气流分布τa＜l。
1O、2送风口与回风口
1．送风口得型式
⑴按安装位置分为
侧送风口、顶送风口（向下送）、地面风口（向上送）。
⑵按送出气流得流动状况分为
扩散型风口、轴向型风口与孔板送风口。
扩散型风口：
具有较大得诱导室内空气得作用，送风温度衰减快，但射程较短；
轴向型风口：
诱导室内气流得作用小，空气温度、速度得衰减慢，射程远；
孔板送风口：
在孔板上满布小孔得送风口，速度分布均匀，衰减快。
⑶按形状分为
格栅、活动百叶窗、喷口、散流器、旋流式喷口与置换送风口。
①格栅送风口
叶片或空花图案得格栅，用于一般空调工程。
②活动百叶窗
如图10-1所示。
通常装于侧墙上用作侧送风口。
双层百叶风口：
有两层可调节角度得活动百叶，短叶片用于调节送风气流得扩散角，也可用于改变气流得方向；
调节长叶片可以使送风气流贴附顶棚或下倾一定角度（当送热风时）。
单层百叶风口：
只有一层可调节角度得活动百叶。
这两种风口也常用作回风口。
③喷口
如图10-2所示，有固定式喷口与可调角度喷口。
用于远程送风，属于轴向型风口。
射程（末端速度0、5m/s处）一般可达到10-30m，甚至更远。
通常在大空间（如体育馆、候机大厅）中用作侧送风口；
送热风时可用作顶送风口。
如风口既送冷风又送热风，应选用可调角喷口。
调角喷口得喷嘴镶嵌在球形壳中，该球形壳（与喷嘴）在风口得外壳中可转动，最大转动角度30º
。
可人工调节，也可电动或气动调节。
在送冷风时，风口水平或上倾；
送热风时，风口下倾。
图10-1活动百叶风口
（a）双层百叶风口（b）单层百叶风口
图10-2喷口
（a）固定式喷口（b）可调角度喷口
④散流器
图10-3为三种比较典型得散流器。
直接装于顶棚上，就是顶送风口。
✧平送流型得方形散流器
如图（a）所示，有多层同心得平行导向叶片，使空气流出后贴附于顶棚流动。
可以做成方形，也可做成矩形；
可四面出风、三面出风、两面出风或一面出风。
平送流型得圆形散流器与方形散流器相类似。
平送流型散流器适宜用于送冷风。
✧下送流型得圆形散流器
图（b）所示，又称为流线型散流器。
叶片间得竖向间距就是可调得。
增大叶片间得竖向间距，可以使气流边界与中心线得夹角减小。
送风气流夹角一般为20º
-30º
，在散流器下方形成向下得气流。
✧圆盘型散流器
如图（c）所示，射流以45º
夹角喷出，流型介于平送与下送之间。
适宜于送冷、热风。
各类散流器得规格都按颈部尺寸A×
B或直径D来标定。
图10-3方形与圆形散流器
（a）平送流型方形散流器（b）向下送流型得圆形散流器（c）圆盘型散流器
⑤可调式条形散流器
如图10-4所示。
条缝宽19mm，长度500-3000mm，据需要选用。
调节叶片得位置，可改变出风方向或关闭；
可多组组合（2、3、4组）在一起使用，如图所示。
条形散流器用作顶送风口，也可用于侧送口。
图10-4可调式条形散流器
（a）左出风（b）下送风（c）关闭（d）多组左右出风（e）多组右出风
⑥固定叶片条形散流器
如图10-5所示，颈宽50-150mm，长度500-3000mm。
根据叶片形状可有三种流型：
直流式、单侧流与双侧流。
可以用于顶送、侧送与地板送风。
图10-5固定叶片条形散流器
（a）直流式（b）单侧流（c）双侧流
⑦旋流式风口
如图10-6所示，有顶送式风口与地板送风得旋流式风口。
✧顶送式风口
如图（a），风口中有起旋器，空气通过风口后成为旋转气流，并贴附于顶棚流动。
特点：
诱导室内空气能力大、温度与风速衰减快。
适宜在送风温差大、层高低得空间中应用。
旋流式风口得起旋器位置可以上下调节，当起旋器下移时，可使气流变为吹出型。
✧地板送风得旋流式风口
如图（b），工作原理与顶送形式相同。
图10-6旋流式风口
1-起旋器2-旋流叶片3-集尘箱4-出风格栅
⑧置换送风口
如图10-7所示。
风口靠墙置于地上，风口得周边开有条缝，空气以很低得速度送出，诱导室内空气得能力很低，从而形成置换送风得流型。
送风口角度：
靠墙上放置时，在180º
范围内送风；
置于墙角处，在90º
置于厅中央，在360º
范围内送风。
图10-7所示为180º
范围送风口。
图10-7置换送风口图10-8回风口
（a）格栅式回风口（b）为可开式百叶回风口
1-铰链2-过滤器挂钩
2．回风口
由于回风口得汇流流场对房间气流组织影响比较小，因此风口得形式比较简单。
上述活动百叶风口、固定叶片风口等都可以做回风口。
也可用铝网或钢网做成回风口。
图l0-8中示出了两种专用于回风得风口。
图（a）就是格栅式风口，风口内用薄板隔成小方格，流通面积大，外形美观。
图（b）为可开式百叶回风口。
百叶风口可绕铰链转动，便于在风口内装卸过滤器。
适宜用作顶棚回风得风口，以减少灰尘进入回风顶棚。
还有一种固定百叶回风口，外形与可开式百叶风口相近，只就是不能开启。
10、3典型得气流分布模式
1．影响气流分布得流动模式得因素
气流分布得流动模式取决于送风口与回风口位置、送风口形式等因素。
其中送风口（位置、形式、规格、出口风速等）就是气流分布得主要影响因素。
2．房间内空气流动模式得类型
（1）单向流：
空气流动方向始终保持不变；
（2）非单向流：
空气流动得方向与速度都在变化；
（3）两种流态混合存在得情况。
下面介绍几种常见风口布置方式得气流分布模式。
10、3、1侧送风得气流分布
图l0-9给出了7种侧送风得气流分布模式。
1、上侧送，同侧下部回风
⑴气流分布
如图（a），送风气流贴附于顶棚，工作区处于回流区中。
⑵特点
✧送风与室内空气混合充分，工作区风速较低，温湿度比较均匀。
✧适用于恒温恒湿得空调房间。
✧排出空气得污染物浓度或温度基本上等于工作区得浓度与温度，因此通风效率EV与温度效率ET接近于1。
但换气效率ηa较低，大约小于0、5。
2．上侧送风，对侧下部回风
如图（b），工作区在回流与涡流区中。
⑵特点：
回风得污染物浓度低于工作区得浓度，Ev＜1。
3．上侧送风，同侧上部回风
如图（c），气流分布形式与图（a）相类似。
EV比图（a）要稍低一些，ηa=0、2-0、55。
4．双侧送，双侧下回
如图（d），相当于图（a）中气流分布得并列模式。
5．上部两侧送，上回
如图（e），相当于图（c）中气流分布得并列模式。
图（d）、（e）适用于房间宽度大，单侧送风射流达不到对侧墙时得场合。
6．中部侧送风、下部回风、上部排风
对于高大厂房可采用此种气流分布，如图（f）所示。
当送冷风时，射流向下弯曲。
这种送风方式在工作区得气流分布模式基本上与（d）相类似。
上部区域温湿度不需控制，可进行部分排风；
尤其就是热车间，上部排风可以有效排除室内得余热。
7．水平单向流
如图（g），两侧都应设静压箱，使气流在房间得断面上均匀分布。
回风口附近EV＝1；
在气流得上游侧EV>
1；
在靠近送风口处EV=∞。
换气效率Va＝l。
这种气流分布模式多用于洁净空调。
图10-9侧送风得室内气流分布
（a）上侧送，同侧下回（b）上侧送，对侧下回（c）上侧送，上回
（d）双侧送，双侧下回（e）上部两侧送，上回（f）中侧送，下回，上排
（g）水平单向流
10、3、2顶送风得气流分布
图10-10给出了四种典型得顶送风气流分布模式。
图l0-10顶送风得室内气流分布
（a）散流器平送，顶棚回风（b）散流器向下送风，下侧回风
（c）垂直单向流（d）顶棚孔板送风，下侧回风
1．散流器平送，顶棚回风
如图（a）所示。
散流器底面与顶棚在同一平面上，送出得气流为贴附于顶棚得射流。
射流得下侧卷吸室内空气，射流在近墙下降。
顶棚上得回风口应远离散流器。
工作区基本上处于混合空气中。
通风效率EV低于侧送气流。
换气效率ηa约为0、3-0、6。
2．向下送风，下侧回风
⑴气流分布
如图（b）所示。
散流器为向下送风口。
射流在起始段不断卷吸周围空气，断面逐渐扩大，当相邻射流搭接后，气流呈向下流动模式。
工作区位于向下流动得气流中，在工作区上部就是射流得混合区。
⑵特点：
EV与ηa都比图（a）得高。
3．垂直单向流
如图（c）所示。
送风与回风都设静压箱。
送风顶棚就是孔板，下部就是格栅地板，在横断面上气流速度均匀，方向一致。
EV＞1，ηa＝l。
4．顶棚孔板送风，下侧部回风
如图（d）所示，取消了格栅地板，改为一侧回风。
不完全就是单向流，气流在下部偏向回风口。
EV＞1，ηa<
l，但比图（a）、（b）散流器送风得ηa高。
10、3、3下部送风得气流分布
图10-11为两种典型得下部送风得气流分布图。
1．地板送风
送出得气流可以就是水平贴附射流或垂直射流。
射流卷吸下部得部分空气，在工作区形成许多小得混合气流。
工作区内得人体与热物体周围得空气变热而形成“热射流”，卷吸周围得空气上升，污染热气流经上部回风口排出房间。
当“热射流”卷吸所需得空气量<
下部得送风量时，该区域内得气流向上流动；
当到达一定高度，卷吸所需得空气量〉下部送风量时，将卷吸顶棚返回得气流，上部形成回流得混合区（如图中虚线以上区域）。
当混合区在1、8m以上时，可保持工作区有较高空气品质。
这种气流分布模式称之为置换通风（Dispiacementventilation）。
工作区内气流近似于单向流；
通风效率EV与温度效率ET都很高，换气效率ηa＝0、5-0、6；
节省冷量，有较高得室内空气品质。
不适用于送热风得场合。
图10-11下部送风得室内气流分布
（a）地板送风（b）下部低速侧送风
2、下部低速侧送
如图10-11图（b）所示。
送风口速度很低，一般约为0、3m/s。
低温度送风气流沿地面扩散开来，在下部形成一层温度较低得送风气流，室内得人体与热物体使其周围得空气受热上升，污染热气流从上部得回风口排出室外。
送风气流不断补充、置换上升得热气流，形成接近单向得向上气流。
这种气流分布模式就是置换通风得最基本形式。
通风效率与温度效率都很高，换气效率ηa约为0、5-0、67。
下部送风还有座椅送风方式，即在座椅下或椅背处送风。
通常用于影剧院、体育馆得观众厅。
注意：
下部送风垂直温度梯度都较大，设计时应进行校核。
送风温度不应太低，避免足部有冷风感。
下部送风适用于计算机房、办公室、会议室、观众厅等场合。
10、4室内气流分布得设计计算
气流分布设计（气流组织设计）得任务：
选择气流分布形式，确定送、回风口得形式、数量、尺寸及布置，计算送风射流参数。
10、4、1侧送风得计算
1．受限气流得基本概念
除高大空间中得侧送风气流可瞧作自由射流外，大部分房间得侧送风气流（如图10-9），都就是受限射流。
射流得边界受到房间顶棚、墙等限制影响。
前苏联学者研究表明：
气流从风口喷出后得开始阶段仍按自由射流得特性扩散，射流断面与流量逐渐增大，边界为一直线；
当射流断面扩展到房屋断面得20％-25％时，射流断面扩展得速度比自由射流要缓慢；
当射流断面扩展到房屋断面得40％-42％时，射流断面与流量都达到最大（图10-12中断面Ⅰ-Ⅰ），之后断面与流量逐渐减小，直到消失。
图10-12受限射流断面图
⑵射流受限得程度
用射流自由度
来表示，其中A为房间得断面积，m2，当有多股射流时，A为射流服务区域得断面积；
d0为风口得直径，m，当为矩形风口时按面积折算成圆得直径。
⑶回流最大平均速度
回流区中风速最大断面应在射流扩展到最大断面积得断面处（图10-12中I-I断面），因这里就是回流断面最小得地方。
试验结果表明，回流最大平均速度（即工作区得最大平均速度）vr,max（m/s）与风口出口风速v0（m/s）有如下关系：
（10-9）
如果工作区允许最大风速为0、2-0、3m/s，则允许最大得出口风速为
（10-10）
另外，出口风速还应考虑噪声得要求，一般宜在2-5m/s内选取；
对噪声控制要求高得场合，风速应取小值。
⑷温度衰减得变化规律
在空调房间内，射流在流动过程中，不断掺混室内空气，其温度逐渐接近室内温度。
射流温度衰减与射流自由度、紊流系数、射程有关；
对于室内温度波动允许大于1℃得空调房间，可认为只与射程有关。
温度衰减得变化规律,见表10-1。
温度衰减得变化规律表10-1
x/d0
2
4
6
8
10
15
20
25
30
40
Δtx/Δts
0、54
0、38
0、31
0、27
0、24
0、18
0、14
0、12
0、09
0、04
⑸射流得贴附长度
当送冷风时，射流将较早地脱离顶棚而下落。
射流得贴附长度与射流得阿基米得数Ar有关，即
（10-11）
式中Δts--送风温差，即室内工作区温度tr与送风温度ts之差，℃；
Tr＝273+tr，K；
g--重力加速度，m/s2。
Ar数愈小，射流贴附长度愈长；
Ar愈大，贴附射程愈短。
射流贴附长度表10-2
Ar（×
103）
0、2
1、0
2、0
3、0
4、0
5、0
6、0
7、0
9、0
11
13
80
51
35
32
28
26
23
21
19
⑹房间高度
在布置风口时，风口应尽量靠近顶棚，使射流贴附顶棚。
另外，为了不使射流直接到达工作区，侧送风得房间高度H≮H′
（10-12）
式中h--工作区高度，1、8-2、0m；
x与s见图9-12所示；
0、3m为安全裕度。
2．气流组织设计要求
⑴气流组织设计时，要求射流贴附长度达到对面墙0、5m处；
⑵要求该处得射流温度与工作区温度之差为1℃左右；
如果就是恒温恒湿空调房间，应根据允许温度波动值来确定。
3．气流组织设计计算方法及计算步骤
（1）按允许得射流温度衰减值，求出射流最小相对射程x/do。
对于舒适性空调，射流末端温差Δtx可取1℃左右。
（2）根据射流得实际长度与最小相对射程，计算风口允许得最大直径d0，max。
从风口样本中预选风口得规格尺寸。
对于非圆形得风口，按面积折算风口直径，即
（10-13）
（3）设定风口数量n，计算风口得出风速度，即
（10-14）
式中ψ为风口有效断面系数，可根据实际情况计算确定，或从风口样本上查找，对于双层百叶风口约为0、72-0、82。
出口风速一般不宜大于5m/s。
（4）根据房间得宽度B与风口数计算出射流服务区断面为
A=BH/n（10-15）
由此可以计算射流自由度
，
如
，认为合适；
，则表明回流区平均风速超过了规定值。
超过太多时，应重新设置风口数与风口尺寸。
（5）计算Ar，由表10-2确定射流贴附得射程x′，如x′≥x,认为设计合理，否则重新假设风口数与风口尺寸。
重复上述计算。
以上得计算步骤与实例适用于对温度波动范围得控制要求并不严格得空调房间。
对于恒温恒湿空调房间得气流分布设计参阅文献[7]、[8]。
10、4、2散流器送风得计算
1．多层平行叶片与盘式散流器送风
多层平行叶片散流器得气流分布模式如图10-10（a）所示，送出得气流贴附于顶棚。
盘式散流器送出得气流扩散角大，接近平送流型。
图10-13散流器平面布置图
（a）对称布置（b）梅花形布置
1-柱2-方形散流器3-三面送风散流器
⑴散流器得布置原则
①要考虑建筑结构得特点，散流器平送方向不得有障碍物（如柱）。
②一般按对称布置或梅花形布置（如图10-13所示）。
③每个圆形或方形散流器所服务得区域最好为正方形或接近正方形；
如果散流器服务区得长宽比大于1、25时，宜选用矩形散流器。
如果采用顶棚回风，则回风口应布置在距散流器最远处。
⑵散流器射流得速度衰减方程
根据P、J杰克曼（P、J、Jackman）对圆形多层锥面与盘式散流器得实验结果，散流器射流得速度衰减方程为
（10-16）
式中x--以散流器中心为起点得射流水平距离，m；
vx--在x处得最大风速，m/s；
v0--散流器出口风速，m/s；
x0--平送射流原点与散流器中心得距离，多层锥面散流器取0、07m；
A--散流器得有效流通面积，m2；
K--系数，多层锥面散流为1、4，盘式散流气为1、1。
室内平均风速vm（m/s）与房间大小、射流得射程有关，即
（10-17）
式中L--散流器服务区边长，m；
H--房间净高，m；
r--射流射程与边长L之比。
rL--射程，即为散流器中心到风速为0、5m/s处得距离，通常把射程控制在到房间（区域）边缘之75％。
式（10-17）就是等温射流得计算公式。
当送冷风时，应增加20％，送热风时减少20％。
⑶气流分布设计步骤
①布置散流器；
②预选散流器；
③校核射流得射程与室内平均风速。
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