第六章 通风与气流组织(wlf)第二节
合集下载
6第六章 通风与气流组织
第六章通风与气流组织在本书的第三、四和五章中已经分别介绍了热湿环境和室内空气品质，而合理的气流组织是实现室内热湿环境和保证空气品质的最终环节。
通风空调系统通过送风口（机械通风）或建筑的开口（自然通风）将满足要求的空气送入建筑中，形成合理的气流组织，从而实现所需要的热湿环境和空气品质。
一般来说，狭义的气流组织指的是上（下、侧、中）送上（下、侧、中）回或置换送风、个性化送风等具体的送回风形式，也称气流组织形式；而广义的室内气流组织，是指一定的送风口形式和送风参数所带来的室内气流分布(Air Distribution)。
其中，送风口的形式包括风口（送风口、回风口、排风口）的位置、形状、尺寸，送风参数包括送风的风量、风速的大小和方向以及风温、湿度、污染物浓度等。
本章所讨论的内容即为这种广义的气流组织。
本章将着重介绍气流组织与室内空气环境的关系，包括常见的气流组织形式、气流组织的描述方法和评价指标、气流组织的测量与计算方法以及典型的气流组织示例等。
第一节通风（空调）的目的与方法1.1 通风（空调）的目的所谓通风，是指把建筑物室内污浊的空气直接或净化后排至室外，再把新鲜的空气补充进来，从而保持室内的空气环境符合卫生标准。
空调和通风有类似的作用，没有严格的区分，但是一般来说，空调还要考虑到控制房间的热环境，因此送风要经过较为复杂的处理过程，空调对效果的要求也更为严格。
建筑内部的空调通风条件是决定生活在建筑内部的人们健康、舒适的重要因素。
通风（或空调）的目的主要有以下几个方面：一、保证排除室内污染物。
室内空气污染物的来源多种多样。
有从室外带入的污染物：工业燃烧和汽车尾气排放的NO2、SO2、臭氧等；有室内产生的污染物：室内装饰材料散发的挥发性有机化合物、人体新陈代谢产生的CO2、家用电器产生的臭氧，以及厨房油烟等其它污染物。
室内污染物源可以散发到空间各处，在室内形成一定的污染物分布。
大量的污染物在空间存在，会对人体健康存在不利影响，而对房间进行通风则可以带走室内的污染物。
哈工大-建筑环境学-第6章2
b
h2
o
h1
中和面
o
a
5பைடு நூலகம்
热压作用下的自然通风的计算
•设计计算步骤： 3、确定窗孔位置， 分配进排风量； 注：高度比=面积 倒数比的平方
b
h2
o
h1
中和面
o
a
6
热压作用下的自然通风的计算
4、确定各窗孔 的内外压差和面 积。 包括余压的确定
b
h2
o
h1
中和面
o
a
7
3.风压作用下的自然通风
3.风压作用下的自然通风
26
全面混合式通风的基本微分方程式 （稀释污染物所确定的方程）
• 如果在t秒钟内，室内空气中污染物浓度从C1变化到C2， 那么
d 1 2 d(GC0 M GC ) V =- G C GC0 M GC 0 1
C
• 即
GC1 M GC0 G = exp[ ] GC2 M GC0 V
Problems of Natural Ventilation: Air quality
14
第六章 通风与气流组织
第二节 机械通风
15
通风换气与空气调节 稀释方法
• 通风
– 自然通风：依靠自然风压、热压作用进行通风 – 机械通风：利用风机等机械设备进行通风
• 空气调节
– – – – 传统方式：调节温湿度、流速、洁净度 新方式：空气成分、气味 污染严重：直流式系统（即机械通风系统） 污染不很严重：部分回风系统
2 w
2
w
Kb Pxb b
tw w a Ka
tn n Pxa
12
h
（五）自然通风优缺点总结
第六章 通风与气流组织(wlf)第二节
0
f ( )d F ( ) F (0) 0 F () 1
13
空气龄的概率分布f(τ)：年龄为τ的空气微团 在某点空气中所占的比例。
空气龄的累计分布F(τ):年龄比τ短的空气微 团所占的比例。
某点的空气龄tp指该点所有微团的的空气龄的 平均值：
p f ( )d p [1 F ( )]d
38
第六章 通风与气流组织
§6.2 室内空气分布的 描述参数
1
气流组织：在一定的送回风形式下，建筑内部 空间会形成某个具体的风速分布、温度分布、 湿度分布、污染物浓度分布。 如何评价气流组织？
② 描述污染物排除有效性的参数：污染物到达程度，到 达的时间； ③ 与热舒适有关的参数； ④ 若充分混合，用一个集总的参数对房间通风效果进行 总体评价。
非完全混合（实际情况）：入口处空气最新 鲜，出口处空气龄要高于房间平均空气龄， 死角处最陈旧。
17
2. 换气效率(Air exchange efficiency
对于理想“活塞流”的通风条件，房间 的换气效率最高。此时，房间的平均空 气龄最小，它和出口处的空气龄、房间 的名义时间常数存在以下的关系 ：
Ce Cs C Cs
Ce Cs p Cp Cs
30
排污效率的意义：
衡量稳态通风性能的指标，表示送风排除污染物的 能力。
对相同的污染物，在相同的送风量时，能维持较低 的室内稳态浓度，或者能较快的将室内初始浓度降 下来的气流组织，排污效率高。
主要影响ε的因素：
7
二、通风有效性描述参数
空气龄 换气效率 可及性
8
1. 空气龄(Air Age)
第六章气流组织标准版资料
侧因送各风 种口原布因置不在能房在间房的间侧下墙部上布部置，风空口气的横场向合送。出，吹到对面墙上后转折下落，以较低速度流过工作区，再由布置在侧墙下部的回风口 排这出种。 气流组织形式是将送风口和回风口叠在一起，布置在房间上部。
根侧据送房 侧间回跨的度室大内小气，流可分以布布(C置) 成单侧送、单侧回和双侧送、双侧回。
这种形式的排风温度也接近室内工作区平均温度。
上送下回的室内气流分布(a)
上送下回的室内气流分布(b)
上送下回的室内气流分布(c)
3. 中送下、上回
• 对于高大房间，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。 （上部不需要空调，节能）
②（工上作 部区不处需于要回空流调区，，节故能排）风温度等于室内工作区温度。
下孔部板气 送流风区和的散气流流器组送织风就，是可侧以送形侧成回平。行流流型，涡流少，断面速度场均匀的气流 。
因侧各送种 侧原回因的不室能内在气房流间分下布部(b)布置风口的场合。
注意 侧送风口布置在房间的侧墙上部，空气横向送出，吹到对面墙上后转折下落，以较低速度流过工作区，再由布置在侧墙下部的回风口
部排工出作 。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。
根②据工房 作间区跨处度于大回小流，区可，以故布排置风成温单度侧等送于、室单内侧工回作和区双温侧度送。、双侧回。
Hale Waihona Puke 适用场合 ①下速部度 气场流和区温的度气场流都组趋织于就均是匀侧和送稳侧定回，。因此能保证工作区气流速度和温度的均匀性。
显然
下部气流区的气流组织就是侧送侧回。
根侧据送房 侧间回跨的度室大内小气，流可分以布布(C置) 成单侧送、单侧回和双侧送、双侧回。
这种形式的排风温度也接近室内工作区平均温度。
上送下回的室内气流分布(a)
上送下回的室内气流分布(b)
上送下回的室内气流分布(c)
3. 中送下、上回
• 对于高大房间，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。 （上部不需要空调，节能）
②（工上作 部区不处需于要回空流调区，，节故能排）风温度等于室内工作区温度。
下孔部板气 送流风区和的散气流流器组送织风就，是可侧以送形侧成回平。行流流型，涡流少，断面速度场均匀的气流 。
因侧各送种 侧原回因的不室能内在气房流间分下布部(b)布置风口的场合。
注意 侧送风口布置在房间的侧墙上部，空气横向送出，吹到对面墙上后转折下落，以较低速度流过工作区，再由布置在侧墙下部的回风口
部排工出作 。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。
根②据工房 作间区跨处度于大回小流，区可，以故布排置风成温单度侧等送于、室单内侧工回作和区双温侧度送。、双侧回。
Hale Waihona Puke 适用场合 ①下速部度 气场流和区温的度气场流都组趋织于就均是匀侧和送稳侧定回，。因此能保证工作区气流速度和温度的均匀性。
显然
下部气流区的气流组织就是侧送侧回。
第六章气流组织 ppt课件
• 你怎么称呼老师？ • 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你
是否会认为老师的教学方法需要改进？ • 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭 • “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我
笨，没有学问无颜见爹娘 ……” • “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
4
1. 侧送侧回
③由于侧送侧回的射流射程比较长，射流来 得及充分衰减，故可加大送风温差。
5
侧送侧回的室内气流分布(a)
6
侧送侧回的室内气流分布(b)
7
侧送侧回的室内气流分布(C)
8
侧送侧回的室内气流分布（d）
9
Байду номын сангаас
2. 上送下回
• 孔板送风和散流器送风是常见的上送下
回形式。
特点
孔板送风和散流器送风，可以形成平行流流型， 涡流少，断面速度场均匀的气流 。对于温湿度 要求精度高的房间，特别是洁净度要求很高的房 间，是理想的气流组织型式。
这种形式的排风温度也接近室内工作区平均温度。
10
上送下回的室内气流分布(a)
11
上送下回的室内气流分布(b)
12
上送下回的室内气流分布(c)
13
3. 中送下、上回
• 对于高大房间，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。 （上部不需要空调，节能）
• 侧送风口布置在房间的侧墙上部，空气横向送出， 吹到对面墙上后转折下落，以较低速度流过工作区， 再由布置在侧墙下部的回风口排出。
• 根据房间跨度大小，可以布置成单侧送、单侧回和
建筑环境学理论第六章通风与气流组织
通风（空调）的目的与方法 室内气流分布的描述参数 气流组织的测量与计算方法
建筑环境学理论第六章通风与气流组织 3
建筑环境学理论第六章通风与气流组织
4
通风
基本考虑单一参数控制，如温度，污染物浓度等
空气调节
多参数控制：调节温度、湿度、流速、洁净度、 空气成分、气味等
污染严重：直流式系统（即机械通风系统） 污染不很严重：部分回风系统
特点 可控制性强。可通过调整风口、风量等控制室内气流分布 需要消耗 能源 初投资和运行费都比较高 建筑环境学理论第六章通风与气流组织 6
基本原理：只要建筑开口两侧存在压力差P，就会
有空气流过开口。流过的风速为： P
＝ 2P＝ 2P
驱动力压差
热压：温差引起的空气密度差导致建筑开口内外的压差
风压：室外绕流引起建筑周围压力分布的不同形成开口处的 压差
自然通风的分类
热压通风 风压通风 风压和热压的联合作用下的自然通风
建筑环境学理论第六章通风与气流组织 7
P b ( P a ) P b P a g (w h n )来自bwn h
a
建筑环境学理论第六章通风与气流组织 8
建筑环境学理论第六章通风与气流组织 24
室内气流分布的描述参数－－气流分布与室内环境
通风气流组织评价的三类参数
描述送风有效性的参数，主要反映送风能否有效到达考察 区域以及到达该区域的空气新鲜程度，如：空气龄、换气 效率、送风可及性
建筑环境学理论第六章通风与气流组织
1
气流组织的定义
狭义：机械通风的送回风的搭配形式 广义：一定的送风口形式和送风参数所带来的
室内气流分布(Air Distribution)
送风参数：风量、风速的大小和方向以及风温、 湿度、污染物浓度等
第六章_通风与气流组织第一--三节
通风和空调的区别
通风：不采用回风，空气不循环使用，进风不 （或简单）处理，排风需处理至满足排放标准才 能排除； 空调：采用回风，进风需处理至设计值，排风不 需处理。
4
二、自然通风（Natural Ventilation）
定义：指利用自然的手段（热压、风 压等）来促使空气流动而进行 的通风换气方式。
洁区
29
常见风口类型---置换通风
30
3、个性化送风（Personalized Ventilation）
原理：将处理好的新鲜空 气直接送至人员主要活动 区，同时人可调节送风参 数，实现有限区域个性化。
特点：个性化调节；直接 控制呼吸区，无需全部区 域的控制；通风效率高， 通风量、能耗小。
42
根据通风气流的目的，气流分布的 评价分为三个方面 通风有效性 排污有效性 能量利用有效性与热舒适
43
二、通风有效性描述参数
空气龄 换气效率 可及性
44
1、空气龄(Air Age)
最早于20世纪80 年代由Sandberg 提出。
定义：指送风到 达房间某点的时 间。
实际意义：旧空 气被新空气代替 的速度。
输入和平衡分配； 在噪声和污染严重地区，不适用； 安全隐患，应预先采取措施； 不适用恶劣气候地区； 需要居住者自己调节，麻烦； 未对进口空气过滤、净化； 所需空间较大，受到建筑形式的限制。
24
三、机械通风（Mechanical Ventilation）
定义：指利用机械手段（风机、风扇等）产 生压力差来实现空气流动的方式。
＝ 2P＝ 2P
通过的空气量：
G F＝F 2P
关键因素： F、P
通风：不采用回风，空气不循环使用，进风不 （或简单）处理，排风需处理至满足排放标准才 能排除； 空调：采用回风，进风需处理至设计值，排风不 需处理。
4
二、自然通风（Natural Ventilation）
定义：指利用自然的手段（热压、风 压等）来促使空气流动而进行 的通风换气方式。
洁区
29
常见风口类型---置换通风
30
3、个性化送风（Personalized Ventilation）
原理：将处理好的新鲜空 气直接送至人员主要活动 区，同时人可调节送风参 数，实现有限区域个性化。
特点：个性化调节；直接 控制呼吸区，无需全部区 域的控制；通风效率高， 通风量、能耗小。
42
根据通风气流的目的，气流分布的 评价分为三个方面 通风有效性 排污有效性 能量利用有效性与热舒适
43
二、通风有效性描述参数
空气龄 换气效率 可及性
44
1、空气龄(Air Age)
最早于20世纪80 年代由Sandberg 提出。
定义：指送风到 达房间某点的时 间。
实际意义：旧空 气被新空气代替 的速度。
输入和平衡分配； 在噪声和污染严重地区，不适用； 安全隐患，应预先采取措施； 不适用恶劣气候地区； 需要居住者自己调节，麻烦； 未对进口空气过滤、净化； 所需空间较大，受到建筑形式的限制。
24
三、机械通风（Mechanical Ventilation）
定义：指利用机械手段（风机、风扇等）产 生压力差来实现空气流动的方式。
＝ 2P＝ 2P
通过的空气量：
G F＝F 2P
关键因素： F、P
【大学】通风与气流组织
0.1%
0.15%
0.2%
20.6
12
8.5
24.7
14.4
10.2
32.9
19.2
13.5
58.6
34.2
24.1
106.9
62.3
44
实际上，人体在静坐至重劳动状态，肺通气量为： 11.6~80.4 L/min人，即0.7~ 4.8 m3/h人 (实际为一半)
第二节 室内空气分布的描述参数
一、均匀混合气流组织的描述参数—通风量
第一节 通风（空调）的目的与方法
二、自然通风
2.热压作用下的自然通风 △Pab =∣△Pb∣+∣△Pa∣ =△Pb+（-△Pa）=gh（w-n）
上式表明使两窗孔形成进风和排风的总压力与两窗 孔的高度差h以及室内外空气的密度差△ρ成正比，而 密度差是由于温度的差异引起的，故我们通常将gh （ρw-ρn）称之为热压。
四、与热舒适相关的部分参数
1.不均匀系数
➢
算术平均值为：
t
ti
n
i
n
➢ 均方根偏差为： t
ti t 2
n
i 2
n
➢ 不均匀系数为：
kt
t t
k
第二节 室内空气分布的描述参数
四、与热舒适相关的部分参数
2.空气扩散性能指标ADPI
➢ 定义：空间内满足规定风速和温度要求的测点数与 总测点数之比。
ηa＝50～100％
(b)下送上回
ηa≈50％
(d)上送上回
第二节 室内空气分布的描述参数
二、送风有效性的描述参数
3.送风可及性
➢ 定义：在流场不变的条件下，假设某一送风口的空气含有
06第6章室通风与气流组织
4
热压通风
Pb (Pa ) Pb Pa gh( w n )
b
w
n
h
a
5
热压通风的基本概念
b
h2
余压
o
h1
中和面
o
a
6
余压
i ( out li ) H i g 1 / 1.5 Lia ( total) Fdi [ ] 1 (1 1.5 ) m
置换通风的空气年龄场
置换通风送风形式，空气年龄长的部位在上 方。年龄单位：秒
24
如何描述和评价气流组织
描述送风有效性的参数
送风能否有效到达,空气新鲜程度如何
描述污染物排除有效性的参数
污染物到达考察区域的程度及所需时间
与热舒适关系密切的有关参数
25
均匀混合气流组织的描述参 数
对于一个均与混合的房间，换气次数或名义 时间常数就可以反映房间的通风情况。 换气次数 n=Q/V 次/h
第六章 通风与 气流组织
1
通风（空调）的目的与方法
通风（空调）的目的 1. 保证排除室内污染物。 2. 保证室内人员热舒适。 3. 满足室内人员对新鲜空气的需要。 通风（空调）系统要配以合理的气流组织形 式 方法分自然通风和机械通风两种。
2
自然通风
特点：
自然通风是指利用自然的手段（热压、风压 等）来促使空气流动而进行的通风换气方式。
气流分布的研究方法
数值求解法 半经验公式法 示踪气体实验法
置换通风数值求解 方法的空间模型
1-壁橱，2-桌子 ，3-计算机，4人，5-灯，6-送 风口，7-回风口
20
置换通风的速度场
21
置换通风的温度场
热压通风
Pb (Pa ) Pb Pa gh( w n )
b
w
n
h
a
5
热压通风的基本概念
b
h2
余压
o
h1
中和面
o
a
6
余压
i ( out li ) H i g 1 / 1.5 Lia ( total) Fdi [ ] 1 (1 1.5 ) m
置换通风的空气年龄场
置换通风送风形式，空气年龄长的部位在上 方。年龄单位：秒
24
如何描述和评价气流组织
描述送风有效性的参数
送风能否有效到达,空气新鲜程度如何
描述污染物排除有效性的参数
污染物到达考察区域的程度及所需时间
与热舒适关系密切的有关参数
25
均匀混合气流组织的描述参 数
对于一个均与混合的房间，换气次数或名义 时间常数就可以反映房间的通风情况。 换气次数 n=Q/V 次/h
第六章 通风与 气流组织
1
通风（空调）的目的与方法
通风（空调）的目的 1. 保证排除室内污染物。 2. 保证室内人员热舒适。 3. 满足室内人员对新鲜空气的需要。 通风（空调）系统要配以合理的气流组织形 式 方法分自然通风和机械通风两种。
2
自然通风
特点：
自然通风是指利用自然的手段（热压、风压 等）来促使空气流动而进行的通风换气方式。
气流分布的研究方法
数值求解法 半经验公式法 示踪气体实验法
置换通风数值求解 方法的空间模型
1-壁橱，2-桌子 ，3-计算机，4人，5-灯，6-送 风口，7-回风口
20
置换通风的速度场
21
置换通风的温度场
第六章通风与气流组织wlf第二节
关。 污染源越靠近排风口，排空时间越小。
28
2.排污效率与余热排除效率
对整个房间来说，排污效率：
n Ce Ce Cs
t C
C Cs
对房间任一点来说，
p Ce Cs
Cp Cs
29
排污效率的意义：
衡量稳态通风性能的指标，表示送风排除污染物的 能力。
对相同的污染物，在相同的送风量时，能维持较低 的室内稳态浓度，或者能较快的将室内初始浓度降 下来的气流组织，排污效率高。
36
小结
可以用空气龄、换气效率和送风可及性三种 指标评价某种通风形式的通风效率
用污染物含量、排空时间；排污效率、污染 物年龄、污染源可及性对污染物排除有效性进 行评价。
评价热舒适性的指标有不均匀系数、ADPI 换气次数、名义时间常数也是评价室内气流
组织好坏的重要指标。
37
23
稳态送风可及性
稳态时的送风可及性反映了空间各点的 空气有多少来自这个风口，有多少来自 那个风口
根据送风可及性的大小，可以确定各风 口对空间各处的影响程度，从而可更有 针对性地调节各送风口的参数来改变空 间各处的值
24
三、污染物排除有效性的描 述参数
污染物含量、排空时间 排污效率 污染物年龄 污染源可及性
均温度， ηt>1
31
3.污染物年龄
定义：污染物从产生到当前时刻的时间。 污染物驻留时间：污染物从产生到离开房间
的时间。 与空气龄相同：概率分布函数、累计分布函
数。 与空气龄不同：某点的污染物年龄越短，污
染物越容易来到该点，IAQ差。
32
4.污染源可及性（Accessibility of
25
1.污染物含量和排空时间
28
2.排污效率与余热排除效率
对整个房间来说，排污效率：
n Ce Ce Cs
t C
C Cs
对房间任一点来说，
p Ce Cs
Cp Cs
29
排污效率的意义：
衡量稳态通风性能的指标，表示送风排除污染物的 能力。
对相同的污染物，在相同的送风量时，能维持较低 的室内稳态浓度，或者能较快的将室内初始浓度降 下来的气流组织，排污效率高。
36
小结
可以用空气龄、换气效率和送风可及性三种 指标评价某种通风形式的通风效率
用污染物含量、排空时间；排污效率、污染 物年龄、污染源可及性对污染物排除有效性进 行评价。
评价热舒适性的指标有不均匀系数、ADPI 换气次数、名义时间常数也是评价室内气流
组织好坏的重要指标。
37
23
稳态送风可及性
稳态时的送风可及性反映了空间各点的 空气有多少来自这个风口，有多少来自 那个风口
根据送风可及性的大小，可以确定各风 口对空间各处的影响程度，从而可更有 针对性地调节各送风口的参数来改变空 间各处的值
24
三、污染物排除有效性的描 述参数
污染物含量、排空时间 排污效率 污染物年龄 污染源可及性
均温度， ηt>1
31
3.污染物年龄
定义：污染物从产生到当前时刻的时间。 污染物驻留时间：污染物从产生到离开房间
的时间。 与空气龄相同：概率分布函数、累计分布函
数。 与空气龄不同：某点的污染物年龄越短，污
染物越容易来到该点，IAQ差。
32
4.污染源可及性（Accessibility of
25
1.污染物含量和排空时间
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
全程空气龄: 全程空气龄:指空气微团自进入通风系统起经历的时 间. 房间空气龄:房间入口处空气龄为0得到的空气龄. 房间空气龄:房间入口处空气龄为0得到的空气龄.
什么地方的空气最陈旧? 什么地方的空气最陈旧?
最陈旧的空气应该出现在气流的死角, 最陈旧的空气应该出现在气流的死角,此处空气龄 15 最长,陈旧空气被新鲜空气取代的速率最慢. 最长,陈旧空气被新鲜空气取代的速率最慢.
24
稳态送风可及性
稳态时的送风可及性反映了空间各点的 空气有多少来自这个风口, 空气有多少来自这个风口,有多少来自 那个风口 根据送风可及性的大小, 根据送风可及性的大小,可以确定各风 口对空间各处的影响程度, 口对空间各处的影响程度,从而可更有 针对性地调节各送风口的参数来改变空 间各处的值
25
9
空气龄物理意义: 空气龄物理意义:
反映IAQ 反映IAQ:在房间内污染源分布均匀且送风 IAQ: 为全新风时,某点的空气龄越小, 为全新风时,某点的空气龄越小,说明该点 的空气越新鲜,空气品质就越好; 的空气越新鲜,空气品质就越好; 反映房间排污能力:评价空气龄越小的房 反映房间排污能力: 排污能力越强; 间,排污能力越强;
*污染物浓度按照指数规律增加或减少,增减速率取 污染物浓度按照指数规律增加或减少, 决于Q/V Q/V值 决于Q/V值; *换气次数:n=Q/V (次/h):衡量房间通风情况好坏的 换气次数:n=Q/V (次/h): 重要参数;估算房间通风量的依据.(查手册) .(查手册 重要参数;估算房间通风量的依据.(查手册) *名义时间常数:τn=V/Q (s) 名义时间常数:
22
送风可及性的定义
在流场不变的条件下,假设某送风口的 在流场不变的条件下, 空气含有示踪气体( 空气含有示踪气体(其余风口不含示踪 气体,房间内部也无源),且浓度为C ),且浓度为 气体,房间内部也无源),且浓度为Cs,i, 则该送风口对空间任一位置在时间τ 则该送风口对空间任一位置在时间τ时的 可及性定义为
2
一,均匀混合气流组织的描述参数
充分混合: 充分混合:将房间内的通风看成一定数量的 送风口对一个体积为V的空间送风, 送风口对一个体积为V的空间送风,空间内有 污染源,热源和湿源,同时, 污染源,热源和湿源,同时,又存在一定数 量的出风口将空气排出, 量的出风口将空气排出,所有送风口的送风 量总和等于所有出风口的排风量总和, 量总和等于所有出风口的排风量总和,空间 保持平衡. 保持平衡. 多送风口, 多送风口,多回风口的房间也可等价成为单 送风口和单回风口的房间. 送风口和单回风口的房间.
τ p + τ rl = τ r
11
空气龄, 空气龄,残余时间和驻 留时间示意图
进口 进口
τp
点P
τr τr1
出口 出口
12
空气龄的频率分布函数 和累积分布函数
从统计角度来看, 从统计角度来看,房间中某一点的空气 由不同的空气微团组成, 由不同的空气微团组成,这些微团的年 龄各不相同. 龄各不相同.因此该点所有微团的空气 年龄存在一个频率分布函数f(τ 年龄存在一个频率分布函数f(τ)和累计 分布函数F(τ)
τn ηa = × 100% 2τ p
19
常见送回风形式的换气 效率
ηa≈100% ηa=50～100%
(a)近似活塞流
(b)下送上回
ηa=50%
(c)顶送上回
Hale Waihona Puke ηa≈50%(d)上送上回
20
空间各点的换气效率
空间各点的换气效率
τn ε p = ×100% τp
空间各点的换气效率可以大于1 空间各点的换气效率可以大于1,反映了新鲜 空气替换原有空气的有效程度 平均空气龄可以通过测量房间排风处的示踪 气体浓度变化过程而得到
三,污染物排除有效性的描 述参数
污染物含量, 污染物含量,排空时间 排污效率 污染物年龄 污染源可及性
26
1.污染物含量和排空时间 1.污染物含量和排空时间
1)污染物含量:污染物包括固体颗粒,微生物,有害 污染物含量:污染物包括固体颗粒,微生物, 气体300多种.利用污染物浓度来衡量室内污染物. 300多种 气体300多种.利用污染物浓度来衡量室内污染物. 主要控制手段:控制污染物浓度. 主要控制手段:控制污染物浓度. 体平均浓度: 体平均浓度:
所以,空气龄是衡量空调房间空气新鲜程 所以, 换气能力的重要指标. 度,换气能力的重要指标.
10
与空气龄相关的两个参数
残余时间( 残余时间(Residual lifetime)trl lifetime)t
空气从当前位置到离开房间的时间
驻留时间( 驻留时间(Residence time )tr
空气离开房间时空气龄, 空气离开房间时空气龄,即空气从进入 房间到离开房间的时间. 房间到离开房间的时间.
QC1 m QCs
m V C 2 C1 Q= C 2 Cs τ C 2 Cs
6
实际气流的评价方法
实际的气流分布都不会是理想的气流形式, 实际的气流分布都不会是理想的气流形式, 空间各处的参数是不均匀的, 空间各处的参数是不均匀的,且受送回风形 风口位置,类型和数量,风量), ),送风 式(风口位置,类型和数量,风量),送风 参数,污染源的强度和位置影响,因此需要 参数,污染源的强度和位置影响, 对实际气流分布好坏进行评价的方法 根据通风气流的目的, 根据通风气流的目的,气流分布的评价分为 三个方面
21
3.送风可及性 3.送风可及性(Accessibility of
Supply Air)
传统的气流组织评价指标, 传统的气流组织评价指标,如空气龄和 换气效率,均反映的是稳态情况. 换气效率,均反映的是稳态情况. 近年来的恐怖袭击和反恐通风,以及 近年来的恐怖袭击和反恐通风, SARS期间有害病毒传播的范围 期间有害病毒传播的范围, SARS期间有害病毒传播的范围,使人们 越来越关注有限时间内送风的有效性. 越来越关注有限时间内送风的有效性.
1 1 τ p = τe = τn 2 2
18
换气效率的定义及含义
定义: 定义:实际通风条件下房间平均空气龄与 活塞流下的比值为换气效率( 活塞流下的比值为换气效率(该值不大 ),它反映了新鲜空气置换原有空气 于1),它反映了新鲜空气置换原有空气 的快慢与活塞通风下置换快慢的比较. 的快慢与活塞通风下置换快慢的比较.
通风有效性 排污有效性 能量利用有效性与热舒适
7
二,通风有效性描述参数
空气龄 换气效率 可及性
8
1. 空气龄(Air Age) 空气龄(Air
最早于20世纪80 最早于20世纪80 20世纪 年代由Sandberg 年代由Sandberg 提出. 提出. 定义:指送风到 定义: 达房间某点的时 间. 实际意义: 实际意义:旧空 气被新空气代替 的速度. 的速度.
5
浓度达到C2所需的通风量: 浓度达到C2所需的通风量: C2所需的通风量
Q = exp( τ ) V QC 2 m QCs
当Qτ/V<<1时,exp(- Qτ/V)收敛,级数展开近 /V<<1时 exp(/V)收敛 收敛, 似求解,取前两项得: 似求解,取前两项得:非稳定状态下的全面通风换 气量
① 描述送风有效性的参数:风能否到达,到达的新鲜度; 描述送风有效性的参数:风能否到达,到达的新鲜度; ② 描述污染物排除有效性的参数:污染物到达程度,到 描述污染物排除有效性的参数:污染物到达程度, 达的时间; 达的时间; ③ 与热舒适有关的参数; 与热舒适有关的参数; ④ 若充分混合,用一个集总的参数对房间通风效果进行 若充分混合, 总体评价. 总体评价.
dC V = QCs + m QC dτ
方程的解: 方程的解:
Q m Q C 2 = C1 exp( τ ) + ( + Cs )[1 exp( τ )] V Q V
4
Q m Q C 2 = C1 exp( τ ) + ( + Cs )[1 exp( τ )] V Q V
*τ ∞,C2
m (Cs + ) Q
几处典型的空气龄或时间
出口处的空气龄: 出口处的空气龄:出口这一点的空气龄 平均驻留时间: 平均驻留时间:出口空气驻留时间的质量平均 房间平均空气龄: 房间平均空气龄:房间各点空气龄的体平均 体平均的空气龄越小,说明房间里的空气从整 体平均的空气龄越小, 体上来看越新鲜. 体上来看越新鲜. 理想活塞流通风下,驻留时间= 理想活塞流通风下,驻留时间=房间的名义时 通风下 间常数τr=τ 间常数τr=τn=V/Q 空气龄可以用示踪气体方法测量
τ p = ∫ τf (τ )dτ τ p = ∫ [1 F (τ )]dτ
0
∞
∞
0
14
什么地方的空气最新鲜? 什么地方的空气最新鲜?
传统上:送风口的入口处.入口处空气龄为0, 传统上:送风口的入口处.入口处空气龄为0 100%的新鲜空气 的新鲜空气, 100%的新鲜空气,陈旧空气被新鲜空气取代的速率 最快. 最快. 全程空气龄概念的提出:为了综合考虑回风, 全程空气龄概念的提出:为了综合考虑回风,混风 和管道内流动过程的整个通风系统的效果而引入. 和管道内流动过程的整个通风系统的效果而引入.
As ,i (τ ) =
∫
τ
0
Ci (t )dt
C s ,i τ
23
可及性的物理意义
可及性是流场自身的特性, 可及性是流场自身的特性,与示踪气体 无关 可及性反映了在一定时间内, 可及性反映了在一定时间内,各风口送 风到达空间各点的相对程度 单一风口经过足够长时间后, 单一风口经过足够长时间后,空间各点 的可及性均为1 的可及性均为1 多个风口经过足够长时间后, 多个风口经过足够长时间后,在空间各 点的可及性和为1 点的可及性和为1 ASA ,该风口对某点的贡献 .
什么地方的空气最陈旧? 什么地方的空气最陈旧?
最陈旧的空气应该出现在气流的死角, 最陈旧的空气应该出现在气流的死角,此处空气龄 15 最长,陈旧空气被新鲜空气取代的速率最慢. 最长,陈旧空气被新鲜空气取代的速率最慢.
24
稳态送风可及性
稳态时的送风可及性反映了空间各点的 空气有多少来自这个风口, 空气有多少来自这个风口,有多少来自 那个风口 根据送风可及性的大小, 根据送风可及性的大小,可以确定各风 口对空间各处的影响程度, 口对空间各处的影响程度,从而可更有 针对性地调节各送风口的参数来改变空 间各处的值
25
9
空气龄物理意义: 空气龄物理意义:
反映IAQ 反映IAQ:在房间内污染源分布均匀且送风 IAQ: 为全新风时,某点的空气龄越小, 为全新风时,某点的空气龄越小,说明该点 的空气越新鲜,空气品质就越好; 的空气越新鲜,空气品质就越好; 反映房间排污能力:评价空气龄越小的房 反映房间排污能力: 排污能力越强; 间,排污能力越强;
*污染物浓度按照指数规律增加或减少,增减速率取 污染物浓度按照指数规律增加或减少, 决于Q/V Q/V值 决于Q/V值; *换气次数:n=Q/V (次/h):衡量房间通风情况好坏的 换气次数:n=Q/V (次/h): 重要参数;估算房间通风量的依据.(查手册) .(查手册 重要参数;估算房间通风量的依据.(查手册) *名义时间常数:τn=V/Q (s) 名义时间常数:
22
送风可及性的定义
在流场不变的条件下,假设某送风口的 在流场不变的条件下, 空气含有示踪气体( 空气含有示踪气体(其余风口不含示踪 气体,房间内部也无源),且浓度为C ),且浓度为 气体,房间内部也无源),且浓度为Cs,i, 则该送风口对空间任一位置在时间τ 则该送风口对空间任一位置在时间τ时的 可及性定义为
2
一,均匀混合气流组织的描述参数
充分混合: 充分混合:将房间内的通风看成一定数量的 送风口对一个体积为V的空间送风, 送风口对一个体积为V的空间送风,空间内有 污染源,热源和湿源,同时, 污染源,热源和湿源,同时,又存在一定数 量的出风口将空气排出, 量的出风口将空气排出,所有送风口的送风 量总和等于所有出风口的排风量总和, 量总和等于所有出风口的排风量总和,空间 保持平衡. 保持平衡. 多送风口, 多送风口,多回风口的房间也可等价成为单 送风口和单回风口的房间. 送风口和单回风口的房间.
τ p + τ rl = τ r
11
空气龄, 空气龄,残余时间和驻 留时间示意图
进口 进口
τp
点P
τr τr1
出口 出口
12
空气龄的频率分布函数 和累积分布函数
从统计角度来看, 从统计角度来看,房间中某一点的空气 由不同的空气微团组成, 由不同的空气微团组成,这些微团的年 龄各不相同. 龄各不相同.因此该点所有微团的空气 年龄存在一个频率分布函数f(τ 年龄存在一个频率分布函数f(τ)和累计 分布函数F(τ)
τn ηa = × 100% 2τ p
19
常见送回风形式的换气 效率
ηa≈100% ηa=50～100%
(a)近似活塞流
(b)下送上回
ηa=50%
(c)顶送上回
Hale Waihona Puke ηa≈50%(d)上送上回
20
空间各点的换气效率
空间各点的换气效率
τn ε p = ×100% τp
空间各点的换气效率可以大于1 空间各点的换气效率可以大于1,反映了新鲜 空气替换原有空气的有效程度 平均空气龄可以通过测量房间排风处的示踪 气体浓度变化过程而得到
三,污染物排除有效性的描 述参数
污染物含量, 污染物含量,排空时间 排污效率 污染物年龄 污染源可及性
26
1.污染物含量和排空时间 1.污染物含量和排空时间
1)污染物含量:污染物包括固体颗粒,微生物,有害 污染物含量:污染物包括固体颗粒,微生物, 气体300多种.利用污染物浓度来衡量室内污染物. 300多种 气体300多种.利用污染物浓度来衡量室内污染物. 主要控制手段:控制污染物浓度. 主要控制手段:控制污染物浓度. 体平均浓度: 体平均浓度:
所以,空气龄是衡量空调房间空气新鲜程 所以, 换气能力的重要指标. 度,换气能力的重要指标.
10
与空气龄相关的两个参数
残余时间( 残余时间(Residual lifetime)trl lifetime)t
空气从当前位置到离开房间的时间
驻留时间( 驻留时间(Residence time )tr
空气离开房间时空气龄, 空气离开房间时空气龄,即空气从进入 房间到离开房间的时间. 房间到离开房间的时间.
QC1 m QCs
m V C 2 C1 Q= C 2 Cs τ C 2 Cs
6
实际气流的评价方法
实际的气流分布都不会是理想的气流形式, 实际的气流分布都不会是理想的气流形式, 空间各处的参数是不均匀的, 空间各处的参数是不均匀的,且受送回风形 风口位置,类型和数量,风量), ),送风 式(风口位置,类型和数量,风量),送风 参数,污染源的强度和位置影响,因此需要 参数,污染源的强度和位置影响, 对实际气流分布好坏进行评价的方法 根据通风气流的目的, 根据通风气流的目的,气流分布的评价分为 三个方面
21
3.送风可及性 3.送风可及性(Accessibility of
Supply Air)
传统的气流组织评价指标, 传统的气流组织评价指标,如空气龄和 换气效率,均反映的是稳态情况. 换气效率,均反映的是稳态情况. 近年来的恐怖袭击和反恐通风,以及 近年来的恐怖袭击和反恐通风, SARS期间有害病毒传播的范围 期间有害病毒传播的范围, SARS期间有害病毒传播的范围,使人们 越来越关注有限时间内送风的有效性. 越来越关注有限时间内送风的有效性.
1 1 τ p = τe = τn 2 2
18
换气效率的定义及含义
定义: 定义:实际通风条件下房间平均空气龄与 活塞流下的比值为换气效率( 活塞流下的比值为换气效率(该值不大 ),它反映了新鲜空气置换原有空气 于1),它反映了新鲜空气置换原有空气 的快慢与活塞通风下置换快慢的比较. 的快慢与活塞通风下置换快慢的比较.
通风有效性 排污有效性 能量利用有效性与热舒适
7
二,通风有效性描述参数
空气龄 换气效率 可及性
8
1. 空气龄(Air Age) 空气龄(Air
最早于20世纪80 最早于20世纪80 20世纪 年代由Sandberg 年代由Sandberg 提出. 提出. 定义:指送风到 定义: 达房间某点的时 间. 实际意义: 实际意义:旧空 气被新空气代替 的速度. 的速度.
5
浓度达到C2所需的通风量: 浓度达到C2所需的通风量: C2所需的通风量
Q = exp( τ ) V QC 2 m QCs
当Qτ/V<<1时,exp(- Qτ/V)收敛,级数展开近 /V<<1时 exp(/V)收敛 收敛, 似求解,取前两项得: 似求解,取前两项得:非稳定状态下的全面通风换 气量
① 描述送风有效性的参数:风能否到达,到达的新鲜度; 描述送风有效性的参数:风能否到达,到达的新鲜度; ② 描述污染物排除有效性的参数:污染物到达程度,到 描述污染物排除有效性的参数:污染物到达程度, 达的时间; 达的时间; ③ 与热舒适有关的参数; 与热舒适有关的参数; ④ 若充分混合,用一个集总的参数对房间通风效果进行 若充分混合, 总体评价. 总体评价.
dC V = QCs + m QC dτ
方程的解: 方程的解:
Q m Q C 2 = C1 exp( τ ) + ( + Cs )[1 exp( τ )] V Q V
4
Q m Q C 2 = C1 exp( τ ) + ( + Cs )[1 exp( τ )] V Q V
*τ ∞,C2
m (Cs + ) Q
几处典型的空气龄或时间
出口处的空气龄: 出口处的空气龄:出口这一点的空气龄 平均驻留时间: 平均驻留时间:出口空气驻留时间的质量平均 房间平均空气龄: 房间平均空气龄:房间各点空气龄的体平均 体平均的空气龄越小,说明房间里的空气从整 体平均的空气龄越小, 体上来看越新鲜. 体上来看越新鲜. 理想活塞流通风下,驻留时间= 理想活塞流通风下,驻留时间=房间的名义时 通风下 间常数τr=τ 间常数τr=τn=V/Q 空气龄可以用示踪气体方法测量
τ p = ∫ τf (τ )dτ τ p = ∫ [1 F (τ )]dτ
0
∞
∞
0
14
什么地方的空气最新鲜? 什么地方的空气最新鲜?
传统上:送风口的入口处.入口处空气龄为0, 传统上:送风口的入口处.入口处空气龄为0 100%的新鲜空气 的新鲜空气, 100%的新鲜空气,陈旧空气被新鲜空气取代的速率 最快. 最快. 全程空气龄概念的提出:为了综合考虑回风, 全程空气龄概念的提出:为了综合考虑回风,混风 和管道内流动过程的整个通风系统的效果而引入. 和管道内流动过程的整个通风系统的效果而引入.
As ,i (τ ) =
∫
τ
0
Ci (t )dt
C s ,i τ
23
可及性的物理意义
可及性是流场自身的特性, 可及性是流场自身的特性,与示踪气体 无关 可及性反映了在一定时间内, 可及性反映了在一定时间内,各风口送 风到达空间各点的相对程度 单一风口经过足够长时间后, 单一风口经过足够长时间后,空间各点 的可及性均为1 的可及性均为1 多个风口经过足够长时间后, 多个风口经过足够长时间后,在空间各 点的可及性和为1 点的可及性和为1 ASA ,该风口对某点的贡献 .