1,第六章 通風與氣流組織,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(Air Distribution) 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),3,本章內(nèi)容,通風（空調(diào)）的目的與方法 室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)及評價,4,一、通風（空調(diào))目的,1.人們對室內(nèi)空氣環(huán)境的要求： 1）保證排除室內(nèi)污染物 2）保證室內(nèi)人員的熱舒適 3）滿足室內(nèi)人員對新鮮空氣的需要 2.通風的定義：（1）（2）（3）,3.通風與空調(diào)的區(qū)別,通風：不采用回風，空氣不循環(huán)使用，進風不（或簡單）處理，排風需處理至滿足排放標準才能排除； 空調(diào)：采用回風，進風需處理至設(shè)計值，排風不需處理。,5,按動力(自然、機械)； 按作用面積(全面、局部)； 按換氣方式(送風、排風)。,4.通風分類,6,5.通風的方法：自然通風和機械通風,（1）自然通風 定義： 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 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。,熱壓（定量考慮）； 風壓(不穩(wěn)定,定性考慮),7,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,8,（2）機械通風 定義 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 特點 可控制性強?？赏ㄟ^調(diào)整風口、風量等控制室內(nèi)氣流分布 需要消耗能源 初投資和運行費都比較高,9,組成,室內(nèi)送、排風口（排風罩） 風道、風機 除塵（或吸收）設(shè)備 室外進排風口,10,2.空調(diào),（1）控制參數(shù) 溫度 濕度 氣流速度 潔凈度,（2）組成 冷、熱源設(shè)備：制冷設(shè)備、鍋爐、熱交換裝置等 空氣處理設(shè)備：冷卻、加熱、加濕、除濕、過濾 空氣輸送管道：風機、風管系統(tǒng) 空氣分配裝置：送風口、散流器、風閥 電氣自動控制裝置等,11,（一）自然通風,1.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 2.自然通風的分類 1）熱壓通風 2）風壓通風 3）風壓和熱壓的聯(lián)合作用下的自然通風,二、通風（空調(diào))的方法實施,12,1）熱壓通風,h,tw w,tn n,b,a,a,b,假設(shè): tntw,關(guān)閉b,開a,只要tntw,1）此時如果b開啟,空氣將從b孔流出; 2）但隨著空氣的流動,a處的壓差由等于0變?yōu)樾∮?,此時室外空氣進入; 直至：a的進風量b的排風量,熱壓:空氣密度差和高度差,nw,13,基本概念,余壓,當只有熱壓作用時,把室內(nèi)某一點的壓力和室外同標高未受擾動的空氣壓力的差值稱為該點的余壓。,中和面以上的窗孔余壓為正； 中和面以下的窗孔余壓為負。,14,多層建筑的熱壓引起的 自然通風,1）建筑在熱壓作用下室外冷空氣由下部進入，被室內(nèi)熱源加熱后滲入走廊或樓梯間，形成上升氣流，最后由建筑上部排出。,2）建筑內(nèi)各處的熱壓是沿高度線性分布的。,15,熱壓利用,1）強化自然通風 太陽能可加熱煙囪內(nèi)的空氣，產(chǎn)生抽吸作用： （1）使冷空氣從建筑物的下部進入，熱空氣從上部排出。這樣在建筑物內(nèi)形成空氣流動，達到室內(nèi)通風降溫的目的，這種系統(tǒng)類似于風管系統(tǒng)。這種利用太陽能強化自然通風的煙囪還可做成風塔或風帽的形式。 （2）有利于提高室內(nèi)空氣品質(zhì)。 2）不利于保溫要求，增加室內(nèi)負荷 過大的熱壓，如不能有效控制，則會產(chǎn)生強烈的紊流，甚至在底層進氣口產(chǎn)生令人不安的嘯叫。 而且在冬季會帶走大量的熱能，不利于保溫要求。,16,（一）自然通風,1.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 2.自然通風的分類 1.熱壓通風 2.風壓通風 3.風壓和熱壓的聯(lián)合作用下的自然通風,二、通風（空調(diào))的方法實施,17,2）風壓作用下的自然通風,Pf,K值為正，該點風壓為正； K值為負，該點風壓為負。,18,3）風壓和熱壓的共同作用,在室外氣象條件和噪聲符合要求的情況下，自然通風可用于：低層建筑、中小尺寸的辦公室、學校、住宅、倉庫、輕工業(yè)廠房、簡易養(yǎng)殖廠等。,19,3. 自然通風的形式,單面通風,穿堂風 Cross ventilation,20,風井通風,采用獨立的垂直風井 彎頭2個，且45 管道未加熱處保溫 風井最后出口處于室外負壓區(qū) 需留補氣進口,21,中庭通風,22,通風量難控制，導致達不到預(yù)期要求和過量熱損失 在大而深的多房間建筑中，難以保證新風的充分輸入和平衡分配 在噪聲和污染較嚴重地區(qū)不適用 可能帶來安全隱患 不適用惡劣氣候環(huán)境的地區(qū) 需要居住者自己調(diào)整風口，麻煩 很少對進口空氣進行過濾和凈化 風道需要較大空間，受建筑形式的限制,自然通風的缺陷,自然通風優(yōu)點 1）保護人們免受病毒侵害方面更有其不可替代的作用2）它是一種具有很大潛力的通風方式，它具有節(jié)能、改善室內(nèi)熱舒適性和提高室內(nèi)空氣品質(zhì)的優(yōu)點。,23,（二）機械通風氣流組織形式,混合通風 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 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 滿足不同個體的特殊性要求 工位送風，獨立可調(diào),24,1）混合通風的氣流形式,上送上回,上送下回,下送下回,側(cè)送上下回,1.混合通風,將空氣以一股或多股的形式從工作區(qū)外以射流形式送入房間，射入過程中卷吸一定數(shù)量的室內(nèi)空氣，隨著送風氣流的擴散，風速和溫度迅速衰減。,25,2）混合通風特點,優(yōu)點： 1.送風氣流與室內(nèi)空氣均勻混合； 2.一般回流區(qū)在人的工作區(qū)，保證工作區(qū)的風速合適； 3. 適用范圍廣，辦公室、商場等； 缺點： 1.風速高，風量大，耗能； 2.回流區(qū)在人的工作區(qū)，空氣易被污染。,26,3）混合通風常見的風口類型,27,2.置換通風,1.較厚的空氣密度大而下沉到地表； 2.在地板上形成一層較薄的空氣湖； 3.置換通風以空氣浮力為控制動力； 4.風速控制在0.25m/s； 5.動量低，對室內(nèi)氣流無任何實際影響，通風效率高。,28,3.個性化送風,29,(頭部送風),30,Think，與前兩種比較如何？如何評價它們的效果？,31,第五節(jié) 室內(nèi)空氣環(huán)境的評價,32,一、氣流組織評價的方法,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 到達該區(qū)域的空氣新鮮程度 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 到達該區(qū)域所需要的時間， 與熱舒適關(guān)系密切的有關(guān)參數(shù)：不均勻系數(shù) 、空氣擴散性能指標(ADPI)。,33,二、全面通風的基本微分方程式 （均勻混合時的稀釋方程）,QCS d + M d - Q C d =VdC,時，關(guān)系式：,初始條件：在通風量Q一定、t=0，C=C1，稀釋后C2,34,解釋：衡量房間通風好壞的重要參數(shù) 1.換氣次數(shù)：反映房間通風變化的規(guī)律，可以用于工程上估算房間的通風量； 2.房間名義時間常數(shù)(換氣次數(shù)的倒數(shù))確定,35,1.空氣齡 Air age,空氣齡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)越好. 某點的空氣年齡p是指該點所有微團的空氣齡的平均值； 房間中某一點的空氣由不同的空氣微團組成，微團又有不同的空氣年齡，因此該點所有微團的空氣齡存在一個概率分布函數(shù)f()和累計分布函數(shù)F() 概率分布函數(shù)f():空氣年齡為的 空氣微團在某點空氣中所占的比例; 累計分布函數(shù)F():空氣年齡小于 的空氣微團所占的比例;,衡量房間空氣新鮮程度與換氣能力的重要參數(shù),三、氣流組織評價的方法送風有效性,36,與空氣齡相關(guān)的兩個參數(shù),殘余時間(Residual lifetime) 空氣從當前位置到離開房間的時間 rl 駐留時間(Residence time ) 空氣離開房間時空氣齡 r,整個通風房間： 平均的空氣齡越小，房間里的空氣從整體上來看越新鮮。,37,2.換氣效率,1） 理論上最短的換氣時間是多少？ “理想活塞流” 換氣效率最高,房間的平均空氣齡最小 2） 換氣效率的定義 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為換氣效率（1）。,0,名義時間常數(shù)=理論上最短換氣時間,實際換氣時間,38,3）常見送回風形式的換氣效率,39,3.送風可及性,反映送風在任意時刻到達室內(nèi)各點的能力，只與流場相關(guān)，當流動形式確定時，可及性也相應(yīng)確定。,40,四、氣流組織評價的方法污染物排除有效性,污染物含量,針對某一種而非全部,穩(wěn)定狀態(tài)下房間污染物總量：,均勻混合：房間各處污染物濃度處處相等 非均勻混合：房間各處的污染物濃度存在差異，不同通風形式下的房間污染物總量也不同。,41,四、氣流組織評價的方法污染物排除有效性,排空時間,反映了一定的氣流組織形式排除室內(nèi)污染物的相對能力。排空時間越大，說明這種形式排除污染物的能力越??； 和污染源的位置有關(guān)，而和污染源的散發(fā)強度無關(guān)。污染源越靠近排風口，排空時間越小。,42,排污效率,是衡量穩(wěn)態(tài)通風性能的指標，表示送風排除污染物的能力。影響排污效率的主要因素是送排風口的位置（氣流組織形式）和污染源所處位置。,43,余熱排除效率：溫度代替污染物濃度,用來考察氣流組織形式的能量利用有效性。,不同的氣流組織形式即使產(chǎn)生相同的舒適性，消耗的能源也存在著差異； 下送上回式余熱排除效率高？,排風溫度,工作區(qū)平均溫度,44,1）不均勻系數(shù),反映氣流溫度場和速度場的不均勻程度。,溫度不均勻系數(shù),速度不均勻系數(shù),均方根偏差,溫度算數(shù)平均值,用于評價室內(nèi)各點溫度、風速存在的差異。 為無量綱數(shù)，該值越小，表示氣流分布的均勻性越好。,45,2）空氣擴散性能指標ADPI (Air Diffusion Performance Index),定義 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 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ADPI80,46,1、某車間使用脫漆劑，每小時消耗量為4kg； 脫漆劑成分為苯50，醋酸已酯30，乙醇10，松節(jié)油10， 求全面通風所需空氣量。 根據(jù)衛(wèi)生標準，車間中上述有機溶劑蒸汽的允許濃度為： 苯 :40mg/m3 ；醋酸已酯 ：3