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1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2本章內(nèi)容通風(fēng)（空調(diào)）的目的與方法室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)氣流組織的測(cè)量與計(jì)算方法3本章內(nèi)容通風(fēng)（空調(diào)）的目的與方法3通風(fēng)（空調(diào)）的目的與方法4通風(fēng)（空調(diào)）的目的與方法4通風(fēng)換氣或空氣調(diào)節(jié)

采用稀釋方法控制室內(nèi)環(huán)境通風(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)5通風(fēng)換氣或空氣調(diào)節(jié)

采用稀釋方法控制室內(nèi)環(huán)境通風(fēng)5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(dòng)而進(jìn)行的通風(fēng)換氣方式特點(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)受建筑設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)空氣流動(dòng)的方式特點(diǎn)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(yùn)行費(fèi)都比較高6通風(fēng)的方式自然通風(fēng)6基本原理：只要建筑開口兩側(cè)存在壓力差P，就會(huì)有空氣流過開口。流過的風(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)自然通風(fēng)P7基本原理：只要建筑開口兩側(cè)存在壓力差P，就會(huì)有空氣流過開熱壓通風(fēng)hwnba8熱壓通風(fēng)hwnba8熱壓通風(fēng)的基本概念余壓9熱壓通風(fēng)的基本概念余壓9多層建筑的熱壓引起的自然通風(fēng)余壓10多層建筑的熱壓引起的自然通風(fēng)余壓10風(fēng)壓作用下的自然通風(fēng)11風(fēng)壓作用下的自然通風(fēng)11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)12風(fēng)壓作用下的自然通風(fēng)Pf往往采用CFD或風(fēng)洞風(fēng)洞模型實(shí)驗(yàn)13風(fēng)洞模型實(shí)驗(yàn)13風(fēng)壓和熱壓的聯(lián)合作用下的自然通風(fēng)14風(fēng)壓和熱壓的聯(lián)合作用下的自然通風(fēng)14常見的自然通風(fēng)的形式中庭通風(fēng)風(fēng)井通風(fēng)單面通風(fēng)穿堂風(fēng)Crossventilation15常見的自然通風(fēng)的形式中庭通風(fēng)風(fēng)井通風(fēng)單面通風(fēng)穿堂風(fēng)15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(gè)性化送風(fēng)滿足不同個(gè)體的特殊性要求工位送風(fēng)，獨(dú)立可調(diào)16機(jī)械通風(fēng)氣流組織形式混合通風(fēng)16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)17機(jī)械通風(fēng)的氣流組織形式三種典型的送風(fēng)形式17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18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18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19室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)通風(fēng)量19通風(fēng)量與IAQ的關(guān)系室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)－－通風(fēng)量20通風(fēng)量與IAQ的關(guān)系室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)－－通風(fēng)量20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問題變得顯著。關(guān)于人體代謝污染的問題，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。室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)－－通風(fēng)量21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)所室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)－－通風(fēng)量實(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)22新風(fēng)通風(fēng)換氣量常用民用建筑新風(fēng)量范圍室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)－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題。室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)－－通風(fēng)量23新風(fēng)通風(fēng)換氣量決定因素室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)－－通風(fēng)量23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）室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)－－氣流分布與室內(nèi)環(huán)境24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氣流分布(氣流組織)評(píng)價(jià)的方法通風(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)

如果室內(nèi)空氣充分混合，那么就可以用一個(gè)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)室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)－－氣流分布與室內(nèi)環(huán)境25氣流分布(氣流組織)評(píng)價(jià)的方法通風(fēng)氣流組織評(píng)價(jià)的三類參數(shù)室內(nèi)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室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)－－氣流分布與室內(nèi)環(huán)境26兩種典型的理想氣流分布理想的氣流分布形式室內(nèi)氣流分布的描述參全面通風(fēng)的基本微分方程式（均勻混合時(shí)的稀釋方程）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室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)－－氣流分布與室內(nèi)環(huán)境或27全面通風(fēng)的基本微分方程式（均勻混合時(shí)的稀釋方程）QCS活塞流動(dòng)時(shí)的室內(nèi)參數(shù)由源強(qiáng)度和房間名義時(shí)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28活塞流動(dòng)時(shí)的室內(nèi)參數(shù)由源強(qiáng)度和房間名義時(shí)間常數(shù)(換氣次數(shù)的倒室內(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(diǎn)的時(shí)間。某點(diǎn)的空氣齡越小，說明該點(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PP29室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)－－空氣齡與其他空氣齡Airage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)前位置到離開房間的時(shí)間rl駐留時(shí)間(Residencetime)空氣離開房間時(shí)空氣齡r室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)－－空氣齡與其他也稱作“換氣時(shí)間”置換室內(nèi)全部現(xiàn)存空氣的時(shí)間

30與空氣齡相關(guān)的兩個(gè)參數(shù)殘余時(shí)間(Residuallifet幾處典型的空氣齡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：p

＝e/2r=e=n

均勻混合流：p

＝e

r=2p=2e非完全混合流：入口空氣年齡最年輕，出口空氣年齡最老。PPCe室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)－－空氣齡與其他e31幾處典型的空氣齡房間平均空氣齡PPCe室內(nèi)氣流分布的描述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實(shí)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32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？室內(nèi)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換氣效率不涉及污染源的位置室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)－－空氣齡與其他33空間各點(diǎn)的換氣效率的定義換氣效率不涉及污染源的位置室內(nèi)氣流常見送回風(fēng)形式的換氣效率室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)－－空氣齡與其他34常見送回風(fēng)形式的換氣效率室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)－－空氣齡與其一個(gè)對(duì)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也稱：通風(fēng)效率室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)－－空氣齡與其他35一個(gè)對(duì)比的概念

排污效率：涉及污染源的位置排污效率平均排污效送風(fēng)可及性(清華，2003)

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)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(shí)T后對(duì)空間位置i的可及性為室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)－－空氣齡與其他送風(fēng)到達(dá)i點(diǎn)的百分比36送風(fēng)可及性(清華，2003)

Accessibilityo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）室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)－－空氣齡與其他37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）室可及性的物理意義可及性是流場(chǎng)自身的特性，與送風(fēng)有無指示劑無關(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)過足夠長(zhǎng)時(shí)間后，在空間各點(diǎn)的可及性和為1室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)－－空氣齡與其他38可及性的物理意義可及性是流場(chǎng)自身的特性，與送風(fēng)有無指示劑無不均勻系數(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)室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)－－空氣齡與其他速度不均勻系數(shù)39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40空氣擴(kuò)散性能指標(biāo)ADPI

(AirDiffusionP氣流組織的測(cè)量與計(jì)算方法示蹤氣體實(shí)驗(yàn)法半經(jīng)驗(yàn)射流公式法數(shù)值求解法(CFD方法)41氣流組織的測(cè)量與計(jì)算方法示蹤氣體實(shí)驗(yàn)法411.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)無毒性常見的示蹤氣體包括甲烷、SF6、二氧化碳等。421.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4示蹤氣體的常見釋放方法脈沖法（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)間的變化過程。43示蹤氣體的常見釋放方法脈沖法（pulsemethod）43下降法（衰減法）測(cè)空氣齡待房間內(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)的濃度變化過程空氣齡的累積分布函數(shù)F()空氣齡公式Cp(0)Cp()F()44下降法（衰減法）測(cè)空氣齡待房間內(nèi)各點(diǎn)濃度穩(wěn)定后，停止示蹤氣體脈沖法測(cè)空氣齡在通風(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45脈沖法測(cè)空氣齡在通風(fēng)房間的送風(fēng)口釋放少量示蹤氣體，記錄被測(cè)上升法測(cè)空氣齡在房間送風(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46上升法測(cè)空氣齡在房間送風(fēng)口處恒定釋放示蹤氣體，記錄被測(cè)點(diǎn)的房間平均空氣齡的測(cè)量方法脈沖法上升法下降法47房間平均空氣齡的測(cè)量方法脈沖法47平均空氣齡公式怎么來的？

以下降法為例證明基本公式邊界條件則有48平均空氣齡公式怎么來的？

以下降法為例證明基本公式平均空氣齡公式怎么來的？

以下降法為例證明(2)49平均空氣齡公式怎么來的？

以下降法為例證明(2)492.半經(jīng)驗(yàn)射流公式法內(nèi)容和來源采用射流公式對(duì)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(cè)基于某些標(biāo)準(zhǔn)或理想條件理論分析或試驗(yàn)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 502.半經(jīng)驗(yàn)射流公式法內(nèi)容和來源503.數(shù)值求解法計(jì)算流體力學(xué)方法的引入CFD方法特點(diǎn)：依據(jù)室內(nèi)空氣流動(dòng)的數(shù)學(xué)物理模型，在計(jì)算機(jī)上做虛擬實(shí)驗(yàn)原理：對(duì)連續(xù)方程、動(dòng)量方程、能量方程和組分方程進(jìn)行離散數(shù)值求解優(yōu)點(diǎn)成本低、速度快應(yīng)用范圍廣，提供信息全面缺點(diǎn)：可靠性問題人們對(duì)湍流的機(jī)理尚無清楚認(rèn)識(shí)，缺乏完整的湍流理論，需要依賴半經(jīng)驗(yàn)的方法邊界條件需要簡(jiǎn)化：送風(fēng)口入流、壁面邊界條件、室內(nèi)熱源分布等513.數(shù)值求解法計(jì)算流體力學(xué)方法的引入CFD方法511-壁櫥，2-桌子，3-計(jì)算機(jī)，4-人，5-燈，6-送風(fēng)口，7-回風(fēng)口3.數(shù)值求解法示例

置換通風(fēng)數(shù)值求解方法的空間模型521-壁櫥，2-桌子，3-計(jì)算機(jī)，4-人，5-燈，6-送風(fēng)口，置換通風(fēng)的速度場(chǎng)53置換通風(fēng)的速度場(chǎng)53置換通風(fēng)的溫度場(chǎng)54置換通風(fēng)的溫度場(chǎng)54置換通風(fēng)的污染物濃度場(chǎng)置換通風(fēng)送風(fēng)形式，污染物濃度高的部位在上方。55置換通風(fēng)的污染物濃度場(chǎng)置換通風(fēng)送風(fēng)形式，污染物濃度高的部位在置換通風(fēng)的空氣年齡場(chǎng)置換通風(fēng)送風(fēng)形式，空氣年齡長(zhǎng)的部位在上方。年齡單位：秒56置換通風(fēng)的空氣年齡場(chǎng)置換通風(fēng)送風(fēng)形式，空氣年齡長(zhǎng)的部位在上不同氣流分布預(yù)測(cè)方法的特點(diǎn)比較57不同氣流分布預(yù)測(cè)方法的特點(diǎn)比較57常用的氣流分布計(jì)算CFD軟件PHOENICS 英國(guó)1981年推出的商業(yè)軟件，針對(duì)暖通空調(diào)的FLAIRE，可以求解PMV和空氣齡FLUENT美國(guó)，1983年。Airpack具有風(fēng)口模型、新零方程湍流模型等，并且可以求解PMV、PD和空氣齡STACH－3清華大學(xué)90年代開發(fā)，有各種針對(duì)暖通空調(diào)應(yīng)用的模型和功能58常用的氣流分布計(jì)算CFD軟件PHOENICS 58思考題自然通風(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？試分析采用示蹤氣體測(cè)量空氣齡的三種釋放方法的優(yōu)缺點(diǎn)：（1）脈沖法；（2）上升法；（3）下降法（或衰減法）試推導(dǎo)均勻混合通風(fēng)時(shí)空氣齡、換氣效率、可及性的表達(dá)式59思考題自然通風(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？思考題請(qǐng)給出活塞流在以下狀態(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)污染源在入口時(shí)穩(wěn)態(tài)通風(fēng)情況下，在空間均布的單位體積源作用時(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？60思考題請(qǐng)給出活塞流在以下狀態(tài)下的排污效率，并分析合理的送排謝謝！61謝謝！61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62第六章

通風(fēng)與氣流組織清華大學(xué)建筑學(xué)院1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)63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2本章內(nèi)容通風(fēng)（空調(diào)）的目的與方法室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)氣流組織的測(cè)量與計(jì)算方法64本章內(nèi)容通風(fēng)（空調(diào)）的目的與方法3通風(fēng)（空調(diào)）的目的與方法65通風(fēng)（空調(diào)）的目的與方法4通風(fēng)換氣或空氣調(diào)節(jié)

采用稀釋方法控制室內(nèi)環(huán)境通風(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)66通風(fēng)換氣或空氣調(diào)節(jié)

采用稀釋方法控制室內(nèi)環(huán)境通風(fēng)5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(dòng)而進(jìn)行的通風(fēng)換氣方式特點(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)受建筑設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)空氣流動(dòng)的方式特點(diǎn)可控制性強(qiáng)。可通過調(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(yùn)行費(fèi)都比較高67通風(fēng)的方式自然通風(fēng)6基本原理：只要建筑開口兩側(cè)存在壓力差P，就會(huì)有空氣流過開口。流過的風(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)自然通風(fēng)P68基本原理：只要建筑開口兩側(cè)存在壓力差P，就會(huì)有空氣流過開熱壓通風(fēng)hwnba69熱壓通風(fēng)hwnba8熱壓通風(fēng)的基本概念余壓70熱壓通風(fēng)的基本概念余壓9多層建筑的熱壓引起的自然通風(fēng)余壓71多層建筑的熱壓引起的自然通風(fēng)余壓10風(fēng)壓作用下的自然通風(fēng)72風(fēng)壓作用下的自然通風(fēng)11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)73風(fēng)壓作用下的自然通風(fēng)Pf往往采用CFD或風(fēng)洞風(fēng)洞模型實(shí)驗(yàn)74風(fēng)洞模型實(shí)驗(yàn)13風(fēng)壓和熱壓的聯(lián)合作用下的自然通風(fēng)75風(fēng)壓和熱壓的聯(lián)合作用下的自然通風(fēng)14常見的自然通風(fēng)的形式中庭通風(fēng)風(fēng)井通風(fēng)單面通風(fēng)穿堂風(fēng)Crossventilation76常見的自然通風(fēng)的形式中庭通風(fēng)風(fēng)井通風(fēng)單面通風(fēng)穿堂風(fēng)15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(gè)性化送風(fēng)滿足不同個(gè)體的特殊性要求工位送風(fēng)，獨(dú)立可調(diào)77機(jī)械通風(fēng)氣流組織形式混合通風(fēng)16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)78機(jī)械通風(fēng)的氣流組織形式三種典型的送風(fēng)形式17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79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18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80室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)通風(fēng)量19通風(fēng)量與IAQ的關(guān)系室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)－－通風(fēng)量81通風(fēng)量與IAQ的關(guān)系室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)－－通風(fēng)量20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問題變得顯著。關(guān)于人體代謝污染的問題，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。室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)－－通風(fēng)量82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)所室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)－－通風(fēng)量實(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)83新風(fēng)通風(fēng)換氣量常用民用建筑新風(fēng)量范圍室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)－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題。室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)－－通風(fēng)量84新風(fēng)通風(fēng)換氣量決定因素室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)－－通風(fēng)量23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）室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)－－氣流分布與室內(nèi)環(huán)境85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氣流分布(氣流組織)評(píng)價(jià)的方法通風(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)

如果室內(nèi)空氣充分混合，那么就可以用一個(gè)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)室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)－－氣流分布與室內(nèi)環(huán)境86氣流分布(氣流組織)評(píng)價(jià)的方法通風(fēng)氣流組織評(píng)價(jià)的三類參數(shù)室內(nèi)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室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)－－氣流分布與室內(nèi)環(huán)境87兩種典型的理想氣流分布理想的氣流分布形式室內(nèi)氣流分布的描述參全面通風(fēng)的基本微分方程式（均勻混合時(shí)的稀釋方程）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室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)－－氣流分布與室內(nèi)環(huán)境或88全面通風(fēng)的基本微分方程式（均勻混合時(shí)的稀釋方程）QCS活塞流動(dòng)時(shí)的室內(nèi)參數(shù)由源強(qiáng)度和房間名義時(shí)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89活塞流動(dòng)時(shí)的室內(nèi)參數(shù)由源強(qiáng)度和房間名義時(shí)間常數(shù)(換氣次數(shù)的倒室內(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(diǎn)的時(shí)間。某點(diǎn)的空氣齡越小，說明該點(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PP90室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)－－空氣齡與其他空氣齡Airage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)前位置到離開房間的時(shí)間rl駐留時(shí)間(Residencetime)空氣離開房間時(shí)空氣齡r室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)－－空氣齡與其他也稱作“換氣時(shí)間”置換室內(nèi)全部現(xiàn)存空氣的時(shí)間

91與空氣齡相關(guān)的兩個(gè)參數(shù)殘余時(shí)間(Residuallifet幾處典型的空氣齡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：p

＝e/2r=e=n

均勻混合流：p

＝e

r=2p=2e非完全混合流：入口空氣年齡最年輕，出口空氣年齡最老。PPCe室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)－－空氣齡與其他e92幾處典型的空氣齡房間平均空氣齡PPCe室內(nèi)氣流分布的描述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實(shí)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93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？室內(nèi)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換氣效率不涉及污染源的位置室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)－－空氣齡與其他94空間各點(diǎn)的換氣效率的定義換氣效率不涉及污染源的位置室內(nèi)氣流常見送回風(fēng)形式的換氣效率室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)－－空氣齡與其他95常見送回風(fēng)形式的換氣效率室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)－－空氣齡與其一個(gè)對(duì)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也稱：通風(fēng)效率室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)－－空氣齡與其他96一個(gè)對(duì)比的概念

排污效率：涉及污染源的位置排污效率平均排污效送風(fēng)可及性(清華，2003)

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)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(shí)T后對(duì)空間位置i的可及性為室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)－－空氣齡與其他送風(fēng)到達(dá)i點(diǎn)的百分比97送風(fēng)可及性(清華，2003)

Accessibilityo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）室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)－－空氣齡與其他98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）室可及性的物理意義可及性是流場(chǎng)自身的特性，與送風(fēng)有無指示劑無關(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)過足夠長(zhǎng)時(shí)間后，在空間各點(diǎn)的可及性和為1室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)－－空氣齡與其他99可及性的物理意義可及性是流場(chǎng)自身的特性，與送風(fēng)有無指示劑無不均勻系數(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)室內(nèi)氣流分布的描述參數(shù)－－空氣齡與其他速度不均勻系數(shù)100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101空氣擴(kuò)散性能指標(biāo)ADPI

(AirDiffusionP氣流組織的測(cè)量與計(jì)算方法示蹤氣體實(shí)驗(yàn)法半經(jīng)驗(yàn)射流公式法數(shù)值求解法(CFD方法)102氣流組織的測(cè)量與計(jì)算方法示蹤氣體實(shí)驗(yàn)法411.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)無毒性常見的示蹤氣體包括甲烷、SF6、二氧化碳等。1031.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4示蹤氣體的常見釋放方法脈沖法（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)間的變化過程。104示蹤氣體的常見釋放方法脈沖法（pulsemethod）43下降法（衰減法）測(cè)空氣齡待房間內(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)的濃度變化過程空氣齡的累積分布函數(shù)F()空氣齡公式Cp(0)Cp()F()105下降法（衰減法）測(cè)空氣齡待房間內(nèi)各點(diǎn)濃度穩(wěn)定后，停止示蹤氣體脈沖法測(cè)空氣齡在通風(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106脈沖法測(cè)空氣齡在通風(fēng)房間的送風(fēng)口釋放少量示蹤氣體，記錄被測(cè)上升法測(cè)空氣齡在房間送風(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