09第九讲气流分布
气流组织分布及计算
第10章室内气流分布10.1 对室内气流分布的要求与评价10.1.1 概述空气分布又称为气流组织。
室内气流组织设计的任务就是合理的组织室内空气的流动与分布，使室内工作区空气的温度、湿度、速度和洁净度能更好的满足工艺要求及人们舒适感的要求。
空调房间内的气流分布与送风口的型式、数量和位置，回风口的位置，送风参数，风口尺寸，空间的几何尺寸及污染源的位置和性质有关。
下面介绍对气流分布的主要要求和常用评价指标。
10.1.2 对温度梯度的要求在空调或通风房间内，送入与房间温度不同的空气，以及房间内有热源存在，在垂直方向通常有温度差异，即存在温度梯度。
在舒适的范围内，按照ISO7730标准，在工作区内的地面上方1.1m和0.1m 之间的温差不应大于3C (这实质上考虑了坐着工作情况)；美国ASHRAE55-9标准建议1. 8m和0. 1m之间的温差不大于3C (这是考虑人站立工作情况)。
10.1.3 工作区的风速工作区的风速也是影响热舒适的一个重要因素。
在温度较高的场所通常可以用提高风速来改善热舒适环境。
但大风速通常令人厌烦。
试验表明，风速＜0.5m/s时，人没有太明显的感觉。
我国规范规定：舒适性空调冬季室内风速〉0.2m/s，夏季〉0.3m/s。
工艺性空调冬季室内风速〉0. 3m/s，夏季宜采用0.2-0.5m/s。
10.1.4 吹风感和气流分布性能指标吹风感是由于空气温度和风速(房间的湿度和辐射温度假定不变)引起人体的局部地方有冷感，从而导致不舒适的感觉。
1. 有效吹风温度EDT美国ASHRA B有效吹风温度EDT(Effective Draft Temperature) 来判断是否有吹风感，定义为EDT (t x t m) 7.8( x 0.15) (10-1)式中t x,t k室内某地点的温度和室内平均温度，C；v x--室内某地点的风速，m/s。
对于办公室，当EDT=-1.7~l C, V x V0.35m/s时，大多数人感觉是舒适的，小于下限值时有冷吹风感。
气流分布模式
气流分布模式
顾名思义就是有关于大气层内部空间结构及其形成过程、变化规律以及对气候系统和地表物质循环等方面产生影响的基本知识。
简言之，了解这些问题可以更好地认识世界并指导我们实践。
最近几十年来，科学家在努力弄清楚不同时代、不同纬度、不同海拔的风速大小和风向变化情况下的相应气温值。
根据当前测量数据绘制出各种气象图，包括世界性的热带气旋和北半球冬季寒冷期平均每天的最高气温值图。
如果将人的生命比作一部机器，那么人体血液中的含氧量就像一台电脑的硬件设备，而身体所散发的热量则像是软件设置。
在我们还没开始工作的时候，软件已经启动，能够接收信息、做出反应。
但是当运行一段时间后，就需要再次进行调试——改正错误。
有趣的是，两者也会随着时间的推移而慢慢升级。
例如：心脏在青少年时代的功率比老年时低得多；大约二十五岁左右时的肌肉组织密度远超过二十七岁时的水平……上述事实都说明了“一分耕耘，一分收获”的道理。
研究结果证明，虽然对我们的日常活动产生重大影响的许多自然因素早已存在，它们的强弱和分布情况也很容易被观察到，但直至现在为止，仍未找到任何一个单独的自然条件与我们的健康状态或寿命长短的显著联系。
相反，其他的因素(甚至还包括遗传)却又通过相互交叉、彼此耦合从整体上决定我们的体格特征和健康状况。
气象因素尤其是风和气压的作用对保持稳定状态是必不可少的。
- 1 -。
室内气流分布
自由射流
忽略由极点至风口的一段距离 当风口形式一定，除 x 、d 的衰减特性。 设
m 0.48 a
0.48 0为几何尺寸外， a
u x 0.48 ax uo do
则代表射流
若想射程x值比较远，可以提 高出口速度uo，或降低a、增 大do。若想增大扩散角，则增 大a。不同风口的特性系数m， 可以通过产品样本等资料查到。
自有射流 出流空间大小
受限射流 送风温差大小 非等温射流Δt≠0 等温射流Δt＝0
一、自由射流
由直径为 d 0的喷口以出流速度u0射入同温空间介质内扩散， 在不受周界表面限制的条件下，形成等温自由射流。流量 沿程增加，射流直径加大，在各断面上的总动量保持不变。
• 1.起始段： 射流边界与周围气体不断进行动量、质量交换， 周围空气不断卷入,射流流量不断增加，断面不断扩大，形 成向周围扩散的锥体状流动场。射流速度会不断下降。轴 心速度保持不变的一段——起始段（核心区）。其长度取 决于风口的形式。
• 影响空气调节区内空气分布的因素有：送风口的形式 和位置、送风射流的参数（例如，送风量、出口风速、 送风温度等）、回风口的位置、房间的几何形状以及 热源在室内的位置等，其中送风口的形式和位置、送 风射流的参数是主要的影响因素。
• 对温度梯度的要求
送入与房间温度 不同的空气，以及房 间里的热源，使垂直 方向有温度差异。按 照ISO7730标准，舒 适范围内，在工作区 内地面上方1.1m0.1m之间，温差不 应大于3℃。 美国ASHRAE5592标准建议：1.8m0.1m之间温差不大 于3 ℃。
贴附扁射流
贴附射流轴心速度的衰减比自由射流慢，因而达到同样轴 心速度的衰减程度需要更长的距离。
受限射流
高一地理必修一气流知识点
高一地理必修一气流知识点气流是指在大气中由于温度、气压和地球自转等因素引起的空气运动。
地理学中的气流是人类活动、气候变化和自然灾害等重要影响因素之一。
本文将详细介绍高一地理必修一中的气流知识点，包括气流形成、分类和影响等内容。
一、气流的形成气流的形成主要受到地球的不均热和地球自转等因素的影响。
1. 地球的不均热引起气流地球表面的温度不均匀分布会导致气流的形成。
热带地区受太阳辐射强烈，地面温度较高，空气上升形成低压带，高空冷空气向低压带流动形成对流圈。
中纬度地区温度适中，空气下沉形成高压带，高空暖空气向高压带流动。
极地地区温度低，高空冷空气向低温地区流动，形成极地高压带和极地低压带。
2. 地球自转引起气流因为地球自转的影响，地面和大气层之间存在一定的摩擦力。
在赤道附近，地球的自转速度最快，地面上的空气受到摩擦力的作用，与地面接触后被拖拽，形成东风。
而在中高纬度地区，地球的自转速度较慢，空气不容易被拖拽，形成西风。
二、气流的分类根据气流的发生地和吹向地的不同，气流可以分为风带和风系。
1. 风带根据气温、气压、降水等因素的差异，可以将地球表面的带状气候区域划分为热带风带、副热带高压带、副热带低压带、极地低压带和极地高压带等。
这些不同的气候带形成了相应的气流体系。
2. 风系风系是指由不同风带相互交错形成的一种气流体系。
其中比较重要的有赤道西风和副热带高纬度西风带。
赤道西风带是指在赤道附近，东风和西风相遇形成的一条风带。
副热带高纬度西风带则是位于中纬度地区的一个重要气流带，气流在此地区呈现西风的态势。
三、气流的影响气流对地球的气候和人类活动等有着重要的影响。
1. 气温调节气流的形成和运动能够改变地球各地的气温。
例如赤道附近的低压带使得热带地区温度高，而极地高压带则使得极地地区变得严寒。
2. 降水分布气流对降水分布也有一定的影响。
例如热带低压带的上升气流会形成大范围的降水，而副热带高压带则相对干燥，降水较少。
气流流向 描述
气流流向描述以气流流向为标题，我们将探讨气流流向的相关内容。
气流流向是指空气在大气中的运动方向。
它受到多种因素的影响，包括地球自转、地形、气压差异和气候等。
了解气流流向对于天气预报、航空飞行和气候研究等领域都具有重要意义。
地球自转是影响气流流向的主要因素之一。
由于地球自转的存在，空气在地球表面上形成了一种称为科氏力的效应。
科氏力使得北半球的气流偏向右侧，而南半球的气流偏向左侧。
这就是为什么北半球的气流在高压区顺时针流动，在低压区逆时针流动，而南半球则相反。
地形也对气流流向产生影响。
山脉、高原和海洋等地形特征会改变气流的流向和速度。
当气流遇到山脉时，会被迫上升并形成云和降水。
这种现象被称为地形抬升，它对气候和降水分布有着重要影响。
气压差异也是导致气流流向变化的重要因素。
气压差异是由于地球表面的不均匀加热而产生的。
当某一地区的气压较高时，周围的空气会朝着气压较低的地区流动，形成气流。
这种气流的流向取决于气压差异的大小和分布。
气候也对气流流向有着显著影响。
不同气候区域的气流流向存在明显差异。
例如，在赤道附近的热带地区，气流呈东西向流动，形成了贸易风。
而在中纬度地区，气流则呈西风带的形式，从西向东流动。
这些气流的存在对于全球气候的形成和维持起着重要作用。
气流流向受到地球自转、地形、气压差异和气候等多种因素的影响。
了解气流流向对于天气预报、航空飞行和气候研究等领域都具有重要意义。
通过研究气流流向，我们可以更好地理解大气运动规律，为人类的生活和活动提供更准确的气象信息。
空气调节09第十讲气流分布new
2.2、受限射流
（一）计算射流几何特性系数z
– Z是考虑非等温射流的浮力（或重力）作用而在形式 上相当于一个线性长度的特征量。
– 对于集中射流或扇形射流： 4 z 5.45m1'u0
F0 (n1' T0 )2
对于扁射流：
3
z 9.6
b
（m1' u0）4 0 (n1' T0 )2
16
2.2、受限射流
– 射流：空气经过孔口或喷嘴向周围气体的外射流动。 – 由流体力学可知，根据流态不同，射流可分为层流射
流和紊流射流； – 按射流过程中是否受周界表面的限制分为自由射流和
受限射流； – 根据射流与周围流体的温度是否相同可分为等温射流
与非等温射流； – 在空调工程中常见的射流多属于紊流非等温受限射流。
5
由于射流与周围介质的密度不同，在浮力和重 力不平衡条件下，射流将发生变形，其判据为 阿基米德数Ar。
– Ar 表征浮升力与惯性力之比。
Ar
gd0 T0 Tn
u02Tn
– 当Ar>0时为热射流，Ar<0时为冷射流，而当 |Ar|<0.001时， 则可忽略射流轴的弯曲而按等温射流计算。
13
2.2、受限射流
u0 0.48 x
x
md 0
– 射流横断面直径计算公式
10
dx d0
6.8
ax d0
0.147
2.1、自由射流
– 将do以风口出流面积Fo表示，则 d0＝1.13 F0
ux
1.13m
F0 ＝m1
F0
u0
x
x
式中m1＝1.13m
– 对于方形或矩形出风口，上式同样适用，但在出风口的 边长比大于10时，则应按扁射流计算，即
空气调节-气流分布PPT
以风口为起点 的轴心速度
ux 0.48 ax u0 d0
紊流系数， 取决于风口型式
二、 非等温射流
射流会发生弯曲——阿基米德数Ar
Ar——浮升力与惯性力之比 Ar大，则射流弯曲大 空调送风温度与室内温度有一定温差，射流在流动过 程中，不断掺混室内空气，射流温度逐渐接近室温。
轴线上温度分布规律可用半经验公式求得
第一节 送风射流的流动规律
层流射流 雷诺数的大小 紊流射流 等温射流 t0,tn 非等温射流 自由射流 进入空间 受限射流 受限情况
一、 等温自由射流
特征 由于紊流的横向脉动和涡流的出现，射流卷吸周围空 气，射流流量逐渐扩大，呈锥体状（扩散角）
速度不断减小 边界速度首先减小，轴心速度不变——起始段 根据动量守恒，轴心速度减小——主体段
2.条缝送风口和格栅送风口
这两种风口不能调节风量和出风方向，适用于一 般要求的空调系统，其中条缝型风口常作为风机 盘管及诱导器的出风口。
3.散流器
散流器是安装在顶棚上的一类送风口，气流从顶 棚向下送出并有一定扩散功能。 散流器的型式有两种： 平送型 下送型
平送型散流器 。
散流器平送送风射流沿着顶 棚径向流动形成贴附射流
为保证空调区的温度场、速度场达到要求散流 区送风气流组织设计计算涉及的内容如下:
(1)送风口的喉部风速 (2)射流速度衰减方程及室内平均风速
v x KA1 / 2 散流器射流的速度衰减方程为： v0 x x0 0.381 rL 室内平均风速：vm ( L2 / 4 H 2 )1 / 2
（3）轴心温差 对于散流器平送，其轴心温差衰减可近似地取：
t x v x t s v s
散流器送风气流设计步骤：
空气调节09第十讲气流分布new
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风机盘管下送下回
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地 板 送 风
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臵 换 通 风
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臵换通风（displacement）方式 原理：下送风
热源
60
下送上排的负荷分析
N' N C'
W
C
排风温度提高 平均室温提高，室 内外温差造成的负 荷减小 其他可能
– –
L
送风量可以减小， 节省风机能耗 送风温度可以提高， 节省冷源能耗
64
Tx/L
。
四、风口
(一)评价指标 射程： Vx=0.5m/s 或 Vx=0.25m/s 处的距离。 与喷射风速有关。 噪声：与喷射风速有关。 阻力：阻力系数一般为常数 风量：有额定风量范围，风速范围
特点
Ps
这种形式的排风温度也接近室内工作区平均温度。
26
3. 中送下、上回
对了高大房间来说，送风量往往很大，房间上部和 下部的温差也比较大，采用中部送风，下部和上部同 时排风，形成两个气流区，保证下部工作区达到空调 设计要求，而上部气流区负担排走非空调区的余热量。
显然
下部气流区的气流组织就是侧送侧回。
43
(3) 喷口送风
44
(3) 喷口送风：特点
通常同侧回风， 工作区在回流区 喷口出流速度高 噪声大
适用于高大空间， 如影剧院、体育 场馆
45
(4)孔板送风
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(4)孔板送风
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(4)孔板送风：特点
通常采用下回风
温度场和速度场均匀
送风量大(20～150次/小时)，运行费高
平面射流
tgθ＝3.4a
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二、送回风的形式与特点
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二、送回风的形式与特点
z 上送
z 中送
上 送 下
z 下送 z 工位送风
回
z 回风口和回风形式
36
6
二、送回风的形式与特点
中送
z 可采用上下回风或下回（不管上部
中
空间）。
庭
z 适用于高大空间，如高大中庭、高 大厂房
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东京鹿岛大厦中庭
二、送回风的形式与特点
z 上送 z 中送 z 下送 z 工位送风 z 回风口和回风形式
6
1
二、送回风的形式与特点
1. 上侧送风
二、送回风的形式与特点
1. 上侧送风
2m
7
8
二、送回风的形式与特点
1. 上侧送风：特点
z 工作区为回流区 z 射流可贴附吊顶以便延长射流距离，射流距离与以下因
素有关
– 风口与吊顶距离 – 风口射流速度与温度 – 风口射流出口角度
z 噪声限制了射流速度 z 适用跨度有限，高度不太低的空间，如客房、办公室、
2. 散流器吊顶送风——特点
z 工作区为回流区，回风可下可上 z 散流器的类型决定了工作区的特性 z 适用于大跨度、低层高空间，如购物中心，大型
办公室，展馆等 z 空间
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二、送回风的形式与特点
3. 喷口送风：特点
z 通常同侧回风， 工作区在回流区
z 非也！
– 气流分布对工作区的温度、速度、洁净度有重要影 响
– 气流分布影响了送风量(送风温差)，从而影响设备 投资和运行费
– 送回风形式影响土建和室内设计
3
气流分布与风口布局如何影响空调质量？
z 对送风温差与送风速度的衰减
– 工作区参数的均匀性 – 居住者的吹风感 – 特殊工艺对风速的要求
z 气流的方向
供暖 滞流区
二、送回风的形式与特点
下送风，下侧回风
供冷
滞流区
供暖 51
滞流区
二、送回风的形式与特点
供冷
滞流区
置
换
通
供暖
风
两侧下排风
52
滞流区
。 三. 风口(Grilles，Registers，Diffusers)
评价指标
z ADPI概念： 针对舒适性空调
Air Diffusion Performance Index ADPI=(-1.7< Δ ET<1.1)测点数/总测点数×100％ 有效温差ΔET=( t - tn)-7.66(Vi-0.15)
二、送回风的形式与特点
降低送风速度的温度场效果
z 6℃温差送风，送风温度20℃，风口尺寸加大至 0.6×0.3，出口风速0.55m/s
11
12
2
二、送回风的形式与特点
降低送风速度的速度场效果
滞留区
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二、送回风的形式与特点
加大送风温差，减少送风量的效果
z 12℃温差送风，送风温度14℃，风量0.05m3/s，出口风
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三、风口
条缝型散流器
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66
11
三、风口
灯具送风散流器
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三、风口
风口的种类4 ——旋流风口 适用于下送风
三、风口
风口的种类3——条缝风口
z 条缝风口Linear slot outlets
– 条缝散流器(linear slot diffusers) ADPI好的范围大， VAV合适
– 灯具送风散流器(Light troffer diffusers) ADPI好的范围 大，VAV合适
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二、送回风的形式与特点
下送形式
z 风机盘管下送下回或上回 z 地板送吊顶回，地板送地板回 z 置换通风下送上回
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二、送回风的形式与特点
地 板 送 风
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二、送回风的形式与特点
置 换 通 风
42
7
二、送回风的形式与特点
置换通风（displacement）方式原理： 下送风
热源
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二、送回风的形式与特点
z 喷口出流速度高 z 噪声大 z 适用于高大空
间，如影剧院、 体育场馆
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喷口在体育馆的应用
4
喷口在机场的应用
二、送回风的形式与特点
高大空间直筒 喷口送风
z 人员负荷部分位于 地面，24 kW
z 灯光负荷位于屋 顶，50 kW
z 送风口在距地8m高 处
z 送风温度20℃，送 风温差6℃，总风 量3.5 m3/s
小跨度中庭，以及工业建筑 z 常用百页风口
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二、送回风的形式与特点
典型上侧送风的温度场（设计标准26℃）
z 6℃温差送风，送风温度20℃，风口尺寸0.5m×0.1m， 风量0.1m3/s，出口风速2m/s，风口位置距吊顶0.1m。
10
工作区
二、送回风的形式与特点
典型上侧送风的速度场
z 6℃温差送风，送风温度20℃，风口尺寸0.5×0.1，风 量0.1m3/s，出口风速2m/s，风口位置距吊顶0.1m。
z 对于非常规空间与非常规送风形式
– 采用CFD方法进行设计与校核计算，例如
z 高大空间 z 置换通风 z 座椅送风 z 工位送风
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四. 气流分布的设计方法
射流经验公式法
z 考虑工作区的温度衰减、速度衰减，贴附 长度
– 温度衰减：Δtx / Δt0 – 速度衰减：Vx / V0 – 贴附长度：xl (针对依靠贴附的射流) – 送风可达到的区域
z 类型
– 单层：百叶调角度，一般空调 – 双层：两层百叶调角度，高精度空调 – 三层：对开叶片调风量，两层百叶调角度，高精度空
调 58
三、风口
双层(三层)百叶风口
59
三、风口
风口的种类2——散流器
吊顶散流器(Ceiling diffusers)
z 适用
– 吊顶送风
z 特点
– 根据顶棚形状和定型产品样本建议的流程、间距，负 责面积形状不超过1:1.5
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二、送回风的形式与特点
回风口和回风形式
z 回风口
– 汇流，位置、形状影响不大。
– 不应布置在射流区，防止短路。
– 有集中负荷处要尽量把回风口放在负荷处（提高通 风效率/排污效率）。
z 回风形式
– 走廊回风 – 吊顶回风 – 管道回风
ε = Ce −Cs C −Cs
48
8
二、送回风的形式与特点
注意供冷与供暖工况的区别
5. 其它形式的上送风口
32
二、送回风的形式与特点
5. 其它形式的上送风口
33
二、送回风的形式与特点
6. 回风形式搭配
z 下回：工作区在回流区，衰减好。可利用走廊 回风；用于办公室、居住建筑。
z 上回：适于主要热源在上部，如照明；或回风 道不好布置的场合，可利用吊顶。
– 单侧：百叶风口上下迭，风机盘管，条缝风口 – 异侧：条缝风口，条缝散流器，风机盘管 – 送吸散流器
45
二、送回风的形式与特点
工位送风
z 工位送风＋背景送风
– 工位送风仅负责工位空间,保 证热舒适和空气质量
– 背景送风负责大环境，环境 温度可以偏高，可以全回风
z 负荷特点
– 室内平均温度高，与下送上 排有相似之处
– 有可能减少新风负荷
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飞机送风口 汽车送风口
二、送回风的形式与特点
z 上送 z 中送 z 下送 z 工位送风 z 回风口和回风形式
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三、风口
东京大林组本部的地板送风口
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三、风口
风口的种类5——投射喷口
z 用于自由射 流，高大空间 集中送风 z 根据工作区 长度与落差来 选取喷口
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三、风口
风口的种类
6、格栅风口(Grille)：
– 垂直送风，侧送，上送，一般空调工程
7、孔板：
– 送风速度3m/s以上全面孔板，送风温差大于等于 3℃，出现平行流，适于超净。小风速、小温差出现 不稳定流，衰减好，适于温、速精度高。用法有全面 或局部。
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四. 气流分布的设计方法
风口选择的要点
z 由室内负荷确定送风量、送风温差 z 根据建筑空间的特点选择流型和风口类型 z 确定每个风口的流程或服务范围 z 由工作区最大允许风速、流程求送风速度 z 求工作区最大温度波动。若超标准，需要调整设计，再重新
第九讲
气流分布与末端设备
清华大学建筑学院 建筑技术科学系
1
本讲主要要解决的问题
z 为什么要考虑气流分布？ z 送回风有哪些组织形式？ z 不同气流组织形式有哪些特点？ z 有哪些不同种类的风口？它们的特点是什
么？ z 气流分布的设计中需要考虑哪些问题？
2
一、为什么要考虑气流分布？
z 正确求出负荷、送风状态参数和送风量，然后 全部送入室内，是不是就可以解决室内的环境 问题了？
z 类型
– 盘式：平送
– 送吸式：上送上回
– 直片式：向下送或平送
60
– 流线型：向下送
10
三、风口
风口的种类2——散流器 贴附型盘式散流器
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三、风口
贴附型圆形散流器(平送)
三、风口
风口的种类2——散流器
方型散流器 (贴附型)
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三、风口
圆形散流器喉部的蝶阀
63
三、风口
直片型散流器(平送或向下送)
下送上排的负荷分析
N' N
L
C'
z 上部负荷由排风承担，
W
实际室内负荷减小 z 排风温度提高，新风负
C
荷减小
Qx2 Qx1