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第 11 章 室内气流分布

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第 11 章 室内气流分布. 11.1 对室内气流分布的要求与评价 一、概述 1. 流速分布、温湿度分布和污染物的浓度分布、空气分布 2. 影响空气分布的因素:房间形状,送回风的形式和布置,送风量的大小 3. 对空气分布的要求与评价:如对有害物发生的车间,用有关污染物指标来评价气流分布效果。如污染物最大浓度区(应小于允许浓度),当量扩散半径(相当球体的半径),实际的不均分布工作区的平均浓度与排风浓度的比值等。温湿度均匀一致,并保持与基准的温湿度最小。 4. 对空气分布的要求主要针对“工作区” :距地面 2M 以下,工艺性根据情况而定.

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Presentation Transcript
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第11章 室内气流分布
  • 11.1对室内气流分布的要求与评价
  • 一、概述
  • 1.流速分布、温湿度分布和污染物的浓度分布、空气分布
  • 2.影响空气分布的因素:房间形状,送回风的形式和布置,送风量的大小
  • 3.对空气分布的要求与评价:如对有害物发生的车间,用有关污染物指标来评价气流分布效果。如污染物最大浓度区(应小于允许浓度),当量扩散半径(相当球体的半径),实际的不均分布工作区的平均浓度与排风浓度的比值等。温湿度均匀一致,并保持与基准的温湿度最小。
  • 4.对空气分布的要求主要针对“工作区” :距地面2M以下,工艺性根据情况而定
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对室内气流分布的主要要求和常用评价指标
  • 二、对温度梯度的要求
  • 1.温度梯度:垂直方向的温度差异,上高、下低
  • 2.要求:
  • 按ISO7730标准,工作区的地面上方1.1M和0.1M之间温度差不应大于3℃(考虑坐着工作);
  • 美国ASHRAE5592标准建议1.8M和0.1M之间温差不大于3℃(考虑人站立)。
  • 从可靠性角度,宜采用后者的控制指标
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对室内气流分布的主要要求和常用评价指标
  • 三、工作区的风速
  • 风速是影响热舒适的一个重要因素。
  • 在温度高的场所常用提高风速来改善热舒适度的环境,但太大的风速不舒服。
  • 实验表明,风速在0.5M/S以下,人没有太明显的感觉
  • 我国规范规定
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对室内气流分布的主要要求和常用评价指标
  • 四、吹风感和气流分布特性指标
  • 1.吹风感:人在空调房间内的常见的不满足有吹风感,是由于空气温度和风速(温度和辐射假定不变)引起的人体局部地方有冷感,导致不舒适
  • 2.有效的吹风温度:ASHRAE用有效吹风温度θ来判断是否有吹风感 ,定义为 :
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对室内气流分布的主要要求和常用评价指标
  • 对于办公室当θ在-1.7~1.1℃,<0.35m/s.大多数人感觉舒适,小于下限值时有吹冷风感。
  • 3.气流分布特性指标ADPI
  • 对于整个工作区用ADPT,定义为工作区的各点满足θ要求的点占总数的百分比。
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对室内气流分布的主要要求和常用评价指标
  • 五、通风效率Ev
  • 表示通风或空调排出的污染物的能力 ,也称为排污效率。当送入房间空气与污染物混合均匀,排风的污染物浓度等于工作区浓度时Ev=1.
  • 一般Ev<1,但当清洁空气由下直接送到工作区时,工作区的污染物浓度可能小于排风的浓度会大于1,Ev不仅与气流分布有密切关系,还与污染物的分布有关。污染物位于排风处Ev增大。
  • Ev也是个经济性指标。越大,表明排出同样的发生量污染物所需的新鲜空气量越小。能耗小 ,设备费用和运行费也就愈低
  • 温度效率:以转移热量为目的的通风和空调系统,中浓度可用温度取代,称之为温度效率,或称为能量利用系数。表达式
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对室内气流分布的主要要求和常用评价指标
  • 六、空气龄
  • 1.定义:空气质点的空气龄。指空气质点自进入房间至到达室内某点所经历的时间
  • 2.局部平均空气龄:某一微小区域空气质点的空气龄的平均值
  • 3.空气龄的测量:用测量示踪气体的浓度变化来确定局部平均空气龄。
  • 4.测量方法不同,浓度表达式不同,如用下降法。在房间内定以示综气体,在A点起始时浓度为C(0),然后对房间进行送风,每一段时间,测量A点的示踪气体浓度 ,由此获得A 点的示综气体浓度的变化规律 ,A点的平均空气龄(单位为S)为
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5.全室平均空气龄定义为全室各点局部平均空气龄的平均值
  • 6.如用示踪气体衰减法测量,根据排风口示踪气体浓度的变化规律确定全室平均空气龄。即
  • 式中 为排风的示综气体浓度随时间的变化规律
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7.局部平均滞留时间:
  • 到达房间某点的空气,而后离开某点从排风口排出。把房间内某微小区域内气体离开房间前在市内的滞留时间称为局部平均滞留时间,用 表示。单位为S。某一微小区域平均滞留时间减去空气龄即是该微小区域的空气流出室外的时间。
  • 8.全室平均滞留时间为全室各点的局部平均滞留时间的平均值,用 表示 。
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9.理论上空气在室内的最短滞留时间(名义时间常数)为9.理论上空气在室内的最短滞留时间(名义时间常数)为
  • 10.空气从通风口进入室内,不断掺混污染物,清洁程度和新鲜程度下降。因此,空气龄短,表示到达某处的空气可能掺混的污染物小。排除污染物的能力愈强。空气龄评估了空气流动状态的合理性。
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对室内气流分布的主要要求和常用评价指标
  • 七、换气效率
  • 1.定义:空气最短的滞留时间 , 与实际全室平均滞留时间 之比,用 表示
  • 2.换气效率作用:评价换气效果优劣的一个指标,是气流分布的特性参数,与污染物无关。
  • 3.实质:由于理论上最短滞留时间,其空气龄(理想的最短的)为,从上式看到,是可定义为最短理想的平均空气龄( )与全室平均空气龄之比。反映了空气流动状态合理性。最理想气流分布 ,一般气流分布
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11.2送风口和回风口
  • 分类:
  • 1.以送风口位置:侧送 顶送 地面风口
  • 2.按气流状况: 扩散型风口 、 轴向型风口、 孔板送风
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3.介绍
  • 1)常用的活动百叶风口,用作侧送风 :
  • 单层、双层
  • 2)喷口 :远程送风口,属轴向型
  • 3)散流器:安装在顶棚上,顶送风口
  • (a)平送流方散
  • (b)下送流型圆散
  • (c) 圆盘形散流器。
  • 4)可调条形散流器
  • 5)固定叶片条形散流器 。可顶送,侧送和地板送风
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6)旋流式风口
  • 7)置换送风口
  • 8)回风口
  • (a)格栅式
  • (b)可开式
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11.3 典型的气流分布模式
  • 模式类型:
  • 1.单向流 (流动方向始终不变)
  • 2.非单向流(方向速度都在变)
  • 3.两种流态混合
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一、侧送风的气流分布
  • 7种侧送风的气流分布模式 :
  • 1. 上侧送、同侧下回.
  • 特点:送风气流帖附顶棚工作区在回流区.送风与室内空气混充分。工作区风速较低。温湿度比较均匀。适用于恒温恒湿房间。排出空气的污染物或温度基本等于工作区的浓度和温度。通风效率和和温度Et接近于1。但换气效率较低,大约小于0.5
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侧送风的气流分布
  • 2.为上侧送风,对侧的下部回风。工作区在回流和涡流区中。回风的污染物浓度低于工作区浓度 Ev <1
  • 3.上侧送风,同侧上部回风
  • 气流分布与1(a)相似。但Ev要稍低一些。
  • 一般在0.2~0.55
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侧送风的气流分布
  • 4.(d)(e)分别相当于两个(a)(c)气流分布并列。适用于房间宽度大,单侧送风达到对侧墙场合。
  • 5.(f)高大厂房。采用中部侧通风,下部回风,上部排风,送冷风时,射流向下弯曲,热风相反。工作区气流分布于与d相类似。房间上部温湿度不需要控制,可进行排风。尤其热车间。可有效排除余热。
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侧送风的气流分布
  • 6.(g)是典型的水平单向流的气流分布模式。两侧都设静压箱。使气在新面上均匀分布。回风口附近,空气污染物浓度等于排出空气污染物浓度Ev =1,在气流上游Ev.>1.靠近通风口处Ev →∞。
  • 多用于洁净空调。
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二、顶送风的气流分布
  • 四种典型顶送风气流分布模式
  • 1. (a)为散流器平送,顶棚回风。散流器底面与顶棚在同一平面上。送出气流为贴附射流。回风口应远离散热器。工作区处于混合空气中。
  • Ev低于侧送 。换气效率为0.3~0.6
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顶送风的气流分布
  • 2. (b)为散流器下送,下侧回风。所用散流器有向下送风特点。工作区位于向下流动的气流中。 Ev、换气效率比散流器平送高
  • 3. (c)为典型垂直单向流。上下稳压作用的静压箱。顶棚为孔板。下部是格栅地板。保证气流在横断面均匀
  • 4. (d)顶棚孔板送风,下侧部回风。与c不同是取消格栅地板,一侧回风。不能保证完全单向流。
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三.下部送风的气流分布
  • 1.下部低速侧送气流分布
  • 送风速度很低,一般约为0.3m/s。低温气流将沿地面扩散。在下部形成较低的送风气候。受热上升。携带污染物从上部回风口排出室外。形成接近单向的向上气流。
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下部送风的气流分布
  • 2.地板送风模式
  • 地板需架空。下部布置送风管。或直接用作通风静压箱。地板送风口可以是旋流风口,或是格棚式,孔板式。送出气流可以是水平贴附或垂直射流,射流卷吸下部的部分空气。在工作区形成很多小的混合气流。
  • 下部送风垂直温度梯度大。设计时应校核温度梯度是否符合11.1.2中的要求。送风温度也不应太低。适用于计算机房,会议室,观众厅等。
  • 还有座椅送风方案,在坐椅下或椅背处送风,用于影剧院,体育馆等。
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11.4 室内气流分布的设计计算
  • 设计目的:布置风口形状,数量,选择风口规格,校核室内气流速度,温度等
  • 一、侧送风的计算
  • 1.自由射流:射流自由扩散,其边界不受固体影响,高大空间。图11-9(f)
  • 2.受限射流:流射流不是自由扩散,其边界受到顶棚,墙的影响,大部分属于此种情况如图10-9(a)~(e)
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3受限射流的规律
  • 实验表明,气流从风口喷出后的开始阶段仍按自由射流的特性扩散,断面与流量逐渐增大,边界为一直线;
  • 当射流断面扩展到房间的20%~25% 断面扩展的速度比自由射流要慢(受限)。
  • 当扩展到房间断面的40%~42%时,射流断面和流量逐渐减小,直到消失。
  • 射流自由度:反映射流受限的程度。表达式为