大空间建筑气流组织.ppt
建 筑 拱顶球场
场 所 物馆
会 场 大 会 议 厅 、 讲 堂 、 宗 教 教堂、寺院
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
大会堂
建筑
观 览 剧场、电影院、 场 所 音乐厅、杂技场
厂 房 一般车间、高温车间、 恒温恒湿车间
大空间建筑的特征
空间尺度的特征
• 高度高 • 外墙面积与地板面积之比大
居留区的特征
大空间建筑人员比较密集
使用特征
除古典音乐厅、大剧院、会堂等具备有限的 功能外，其他都有多功能要求，如体育运动、 杂技、演剧、音乐会、展示会等，需要临时舞 台和活动坐椅等。
大空间建筑气流组织
《大空间建筑空调实录》 范存养编著
大空间建筑的定义
• 空间高度大于5米，体积大于1万m3的建 筑称为大空间建筑
大空间建筑的分类
类别
例子
类别
例子
体 育 体育馆、竞技场、 展 示 博览会场、展览厅、博
剧场、音乐厅、会场的气流组织问题
• 侧送下回：从观众厅两侧（高度3米左右） 水平方向的喷口送风，造价便宜。
剧场、音乐厅、会场的气流组织问题
• 后部喷口送风：利用密集排列的直径100～ 150mm的圆喷口从观众席后部向平台方向送风， 出口风速<8m/s。回风口设在同一侧，使观众 处于回流区。对电影院比较适合。
空调方式对温度梯度的影响
空调送回风方式对负荷率的影响
高大空间一般采用分层空调
• 原则：
• 供冷时，冷风只送到工作区。利用室外空 气或回风形成上部非空调空间。
• 供热时，送风温差宜小，且送到工作区。 有条件时与辐射采暖相结合。
空调送风方式的总体选择
分类
例
顶棚喷口
顶 棚 散 流 横向喷口 器
横 向 散 流 向上送风 器
长 时 间 停 剧场观众
○
△
□
△
○
留且对舒
厅
适要求高
教堂
的场合
大教室
长时间停
体育馆
○
×
○
△
□
留 且 对 舒 室内棒球
适要求不
场
太高
大工场
短 时 间 停 空港大厅
○
×
○
□
×
留的场合
门厅
注：○不论规模大小均适宜；△仅小规模适用；□按实际场合的使用性质作决定；×不适当。
剧场、音乐厅、会场的气流组织问题
• 上送下回：以垂直向下的顶送为主。根 据控制高度不同，可采用普通的散流器 和下送喷口。考虑冷热射流的区别，很 多工程采用可调射程和方向的送风口
剧场、音乐厅、会场的气流组织问题
• 下送上回方式
体育比赛馆及多功能大厅的气流组织
• 观众区送风方式 观众区大多是斜面，多层看台。可
以采用①侧送射流覆盖观众席；②坐椅 空调；③也有通过一根干管按比例分配 空气到观众席，通过不同结构的阀门控 制，调节风量和射程。
体育馆下送风各种方式
体育比赛馆及多功能大厅的气流组织
•向 比 赛 场 内 送 风
体育比赛馆及多功能大厅的气流组织
• 供冷期和供热期风量、气流组织有较大 差别，可以通过以下方式进行调节。
• (1)送风方向的变更，以满足所需的射流 轨迹，适应冬季和夏季不同要求。
• (2)送风口数量和位置的转换，以控制相 应区域。
大空间建筑气流组织(二)
人工冰场气流组织
• 防止馆内产生大循环流
用CFD模拟证实了双层屋顶的有效性
人工冰场气流组织
• 冰场消雾措施
冰场表面附近温度接近冰温，但随着高度增加，迅速接近室 温。室内空气与冰面空气汇合后的状态处于焓湿图的雾区，即能 形成雾气。要解决这一问题的通常做法是： ①向冰面送风，加强室内空气与冰面附近空气的混合，使混合后 空气状态点接近室内空气状态。最好上送下回，回风口接近冰场。 ②室内冰场加装除湿后的送风系统。或利用冰场回流盐水在空气 处理箱中循环，进行去湿处理，降低室内局部地区的露点温度。 ③对于过渡季节采用自然通风的冰场，要注意室外的温湿度参数， 湿空气不能应用。
• CFD Computational Fluid Dynamics 计 算流体力学
CFD软件应用的通用流程Leabharlann 顶送四角回风手术室数值模拟
均布四个送风口模拟
高大空间恒温室气流数值分析
• 某高大空间，长宽均为 30m，高20m，内部总安 装功率为1250kw，设备 的表面温度约为55℃。 整个空间要求控制温度 为20℃，恒温区(地上 10m高度以内的空间)要 求温度为20℃±0.5℃， 气流速度≤0.5m／s。
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常见的气流组织形式有哪些？
常见的⽓流组织形式有哪些？暖通知识常见的⽓流组织形式有哪些？1.侧板送风侧板送风是⽬前常⽤的⽓流组织形式。
风道位于房间上部，沿墙敷设，在风道的⼀侧或两侧开送风⼝。
可以上送风，上回风，也可以上送风，下回风。
它的特点是风⼝应贴顶布置，形成贴附式射流，回风区进⾏热交换。
回风⼝设在送风⼝的同侧，风速为2～5m/s。
冬季送热风时，调节百叶窗使⽓流向斜下⽅射出。
2.散流器送风散流器送风可以进⾏平送和侧送。
它也是在空⽓回流区进⾏热交换。
射流和回流流程较短，通常沿顶栅形成贴附式射流时效果较好。
它适⽤于设置顶栅的房间。
3.条缝送风条缝送风通过条缝形送风⼝进⾏送风，其射程较短。
温差和速度变化较快，适⽤于散热量较⼤只求降温的房间，例如纺织⼚、⾼级公共民⽤建筑等都有采⽤条缝送风。
4.喷⼝送风喷⼝送风经热、湿处理的空⽓由房间⼀侧的⼏个喷⼝⾼速喷出，渡过⼀定的距离后返回。
⼯作区处于回流过程中，这种送风⽅式风速⾼，射程远，速度、温度衰减缓慢，温度分布均匀。
适⽤于⼤型体育馆、礼堂、剧院及⾼⼤⼚房等公共建筑中。
5.孔板送风孔板送风利⽤顶栅上⾯的空间作为静压箱。
在压⼒的作⽤下，空⽓通过⾦属板上的⼩孔进⼊室内。
回风⼝设在房间下部。
孔板送时，射流的扩散及室内空⽓混合速度较快，因此⼯作区内空⽓温度和流速都⽐较稳定，适⽤于对区域温差和⼯作区风速要求严格，室温允许波动较⼩的场合室外排⽔管材应满⾜以下⼏点要求:(1)管材内壁应光滑，具有耐蚀和耐冲刷性。
(2)管材本⾝应具有⼀定的机械强度和承受来⾃⼟壤及地⾯荷载的能⼒。
(3)管材应具有⼀定的抗渗能⼒。
室外排⽔管材多采⽤⾮⾦属管。
常⽤的有混凝⼟管、钢筋混凝上管、排⽔铸铁管、硬质聚氯⼄烯管、带釉⾯缸⽡管等，混凝⼠管管径超过400多采⽤钢筋混凝⼟管，常⽤于⾬污⽔系统。
排放含酸碱性较强的污⽔可采⽤缸⽡管。
缸⽡管具有内壁光滑、较强的耐酸碱性能，但承压能⼒差，质脆易碎。
塑料管具有较强的耐蚀性、质轻、易于加⼯、施⼯⽅便，但应选择管壁较厚、刚度较⼤的管材。
空间的气流组织和分配
3、平行射流的叠加
当两股平行射流距离 比较近时，射流的发展相 互影响。汇合之后，射流 边界相交，互相干扰并重 叠，逐渐一股总射流。总 射流的中心速度逐渐增大， 直至最大，然后再逐渐衰 减直至趋近于零
1.1.2 回风气流的基本流动规 律
• 研究内容：在一定的回风口面积、形式和回风速度条件 下，研究气流速度和温度的沿程变化。
• 目的：根据汇流规律，合理布臵回风口的数量和位臵， 使其与送风口相配合，保证室内气流的均匀性和稳定性， 不出现“死角或短路”现象。
（1）点汇的气流流动
回风口与送风口的空气流动 规律完全不同。 送风射流:扩散，形成点源。 回风气流:集中,形成点汇。 在吸风气流作用区内，任意 两点间的流速变化与据点汇的 距离平方成反比。
遮光百叶风口
• 用于暗室通风
2、散流器（celling diffusers)
• 适用：吊顶送风
• 根据顶棚形状和定型产品样本建议的流程、 间距，面积不超过1：1.5 • 盘式：平送 • 送吸式：上送上回
• 直片式：上送或平送
• 流线型：下送
方矩形散流器: 气流形式为贴 附（平送）型 圆形散流器
• 双层：短叶片用于改变气流的方向; 长叶片可以使送风气 流贴附顶棚或下倾一定的角度(当送暖风时).
• 三层：对开叶片调风量，两层百叶调角度，高精度空调
• 适用：侧送，有导向功能。
活动双层百叶送风口
• 可与风机盘管配套，或 者用于集中式空调系统 • 风口的叶片可在0-90度 的范围内任意调节，从 而得到不同的送风距离 和扩散角 • 配合对开多叶调节阀， 可以调节风量
喷口型式、特征及适用范围
气流组织(PPT115页)(1)
首都机场喷口
气流组织(PPT115页)(1)
图所示的球形喷口又称为球形旋转式喷口。
该风口的球形壳体上带有圆形可调送风量的短喷嘴， 转动风口的球形壳体，可使喷嘴位置在一定范围内上 下左右变动，从而很方便地改变气流送出方向；
改变喷嘴处的阀片位
置，还可调节送风量
的大小。
图8-18 上送式旋流风口
1-出风格栅 2-集尘箱 3-旋流叶片
气流组织(PPT115页)(1)
上送式旋流风口优 点
送风气流与室内空 气混合好，速度衰 减快，格栅和集尘 箱可以随时取出清 扫。
适用场合
室内下部空调负荷 大的场合(如计算 机房)，以及只需 要控制室内下部空 气环境的高大房间 (如展览馆）。
空调风口
§ 包括送风口和回风口。 § 空调风口的形式对空调房间内气流及温度、湿度等空气
参数的分布情况有很大影响。 § 对于空调房间的使用者来说，通常空调风口是整个空调
系统惟一可看见的装置，因此空调系统所选用的空调风 口不但应当很好的实现对其功能的要求，而且外观还要 与室内装饰相协调，并得到使用者的认可。 § 全面了解空调风口的形式和特点对选用合适的送回风口 十分重要。
气流组织(PPT115页)(1)
喷口送风的优点
射程远、送风口数量需要少、系统简单、投资较小。
常用场合
空间较大的公共建筑（如体育馆、影剧院、候机厅、展 览馆等）和室温允许波动范围要求不太严格的高大厂 房。
气流组织(PPT115页)(1)
4.条缝风口
或称条缝型风口。按风口的条缝数分有单条缝、 双条缝和多条缝等形式。
气流组织(PPT115页)(1)
(2)双层百叶风口 ▪ 是双层活动百叶风口的简称。 ▪ 它有两组相互垂直的活动可调叶片，分外层和内层布置，
气流组织设计
第一章气流组织设计7.4.1 空调区的气流组织设计，应根据空调区的温湿度参数、允许风速、噪声标准、空气质量、温度梯度以及空气分布特性指标(ADPI)等要求，结合内部装修、工艺或家具布置等确定；复杂空间空调区的气流组织设计，宜采用计算流体动力学(CFD)数值模拟计算。
7.4.2空调区的送风方式及送风口选型，应符合下列规定：1 宜采用百叶、条缝型等风口贴附侧送；当侧送气流有阻碍或单位面积送风量较大，且人员活动区的风速要求严格时，不应采用侧送；2 设有吊顶时，应根据空调区的高度及对气流的要求，采用散流器或孔板送风。
当单位面积送风量较大，且人员活动区内的风速或区域温差要求较小时，应采用孔板送风；3 高大空间宜采用喷口送风、旋流风口送风或下部送风；4 变风量末端装置，应保证在风量改变时，气流组织满足空调区环境的基本要求；5 送风口表面温度应高于室内露点温度；低于室内露点温度时，应采用低温风口。
7.4.3采用贴附侧送风时，应符合下列规定：1 送风口上缘与顶棚的距离较大时，送风口应设置向上倾斜10°～20°的导流片；2 送风口内宜设置防止射流偏斜的导流片；3 射流流程中应无阻挡物。
7.4.4采用孔板送风时，应符合下列规定：1 孔板上部稳压层的高度应按计算确定，且净高不应小于0.2m；2 向稳压层内送风的速度宜采用3 m／s～5m／s。
除送风射流较长的以外，稳压层内可不设送风分布支管。
稳压层的送风口处，宜设防止送风气流直接吹向孔板的导流片或挡板；3 孔板布置应与局部热源分布相适应。
7.4.5采用喷口送风时，应符合下列规定：1 人员活动区宜位于回流区；2 喷口安装高度，应根据空调区的高度和回流区分布等确定；3 兼作热风供暖时，宜具有改变射流出口角度的功能。
7.4.6采用散流器送风时，应满足下列要求：1 风口布置应有利于送风气流对周围空气的诱导，风口中心与侧墙的距离不宜小于1.0m；2 采用平送方式时，贴附射流区无阻挡物；3 兼作热风供暖，且风口安装高度较高时，宜具有改变射流出口角度的功能。
第六章_通风与气流组织第一--三节
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
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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。
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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
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二、通风有效性描述参数
空气龄 换气效率 可及性
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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。
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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
气流组织形式
空气调节技术承德石油高等专科学校气流组织形式气流组织设计：合理地布置送风口和回风口室内空气没有循环不均匀现象；空调区温度、湿度、空气流速、洁净度满足使用要求；送风气流不易形成短路。
123形式：按照机理不同可分为上（顶）部混合式置换通风式单向流式地板送风式工位与环境结合式一、上（顶）部混合式先混合空调区按送回风口的位置可分为三种形式1.上送下回按送回风口的位置可分为三种形式1.上送下回主要特点：易形成均匀的温度场和速度场，但施工不便。
应用：（1）有恒温要求和洁净度要求的工艺性空调；（2）冬季以送热风为主，空调房间较高的舒适性空调系统。
2.上送上回方式上送上回的气流分布a）单侧送风b）双侧由内向外送风c）双侧由外向内送风d）送风与回风不在同一侧e）顶棚送风与回风两用散流器2.上送上回方式特点：应用：施工方便，气流均匀性不如上送下回式。
舒适性空调最常用的方式。
夏季降温为主，房高较低的舒适性空调；冬夏均使用，房间下部无法布置回风口的场合；精度要求不高的恒温工艺空调。
1233.中送风方式中送风下回风的气流分布a）中送风、下回风b）中送风、下回风加顶排风3.中送风方式特点：有一定节能效果，竖向存在温度“分层”现象。
应用：高大空间的空调系统，如高大厂房。
二、置换通风系统原理：新鲜空气以低风速、高送风温度（≥18℃）的状态送入活动区下部，在送风及室内热源形成的上升气流的共同作用下，将污浊空气提升至顶部排出。
置换通风的流态特点：在相同设计温度下，活动区里所需的供冷量较少；活动区内的空气质量好；12活动区：保证热舒适性和空气品质；非活动区：允许温度和污染物不达标。
存在热力分层现象3应用：教室、会议室、剧院、超市、体育馆等公建以及厂房等高大空间场合。
三、地板送风地板送风系统原理：利用结构或架空地板，将调节好的空气直接送到人员活动区或附件的地板送风口，吸收空调区的余热余湿后，从顶棚回风口排出。
特点：能有效改善热舒适性、增加通风效率、减少能耗等，但需考虑地面的清洁性并提高处理装置的过滤要求。
气流组织形式
第2.4.1条空气调节房间的气流组织,应根据室内温湿度参数、允许风速和噪声标准等要求，并结合建筑物特点、内部装修、工艺布置以及设备散热等因素综合考虑，通过计算确定。
第2.4.2条空气调节房间的送风机及送风口的选型,应符合下列要求;一、一般可采用百叶风口或条缝型风口等侧送,有条件时,侧送气流宜内贴附.工艺性空气调节房间,当室温允许波动范围小于或等于±0.5ºC 时,侧送气流应贴附;二、当有吊顶可得用时,应根据房间高度及使用场所对气流的要求,分别采用圆型、方型和条缝型散流器和孔板送风，当单位面积送风量较大，且工作区内要求风速软件包小或区域温差要求严格时，就采用孔板送风。
三、空间较大的公共建筑和室温允许波动范围大于或等于±0.1ºC 的高大厂房，可采用喷口或旋流风口送风。
注：1、工艺设备对侧送气流有一定的阻碍或单位面积送风量较大，使工作区的风速成不能满足要求时，不应采用侧送。
2、电子计算机房，当其设备散热大且上都有排热装置时，可采用地板送内方式。
3、设置窗式空调器和风机组时，不宜使气流直接吹向人体。
第2.4.3条采用贴附侧送,应符合下列要求:一、送风中上缘离顶棚距离较大时,送风口处应设置向上倾斜10~20的导流片;二、送风口内应设置使射流不致左右偏斜的导流片三、射流流程中不得有阻挡物.第2.4.4条采用孔板送风时,应符合下列要求:一、孔板上部稳压层的高度,应按计算确定,但净高不应小于0.2m;二、向稳压层内送风的速度,宜采用3~5M/S;除送风射程较长的以外,稳压层内可不设送风分布支管,在送风口处,宜装设防止送风气流直接吹向孔板的导流片或挡板.第2.4.5条采用喷口送风时,应符合下列要求:一、生活区或工作区宜处于回流区;二、喷口直径可采用0.2-0.8M;三、喷口的安装高度,应根据房间高度和回流区的分布位置等因素确定,但不宜低于房间高度0.5倍;四、兼作热风采暖时,应考虑具有改变射流出口角度的可能性。
第十一章 送、回风口的型式及气流组织形式
第二节送、回风口的型式及气流组织形式一、送风口的型式由前述可知，空调房间气流流型主要取决于送风射流。
而送风口型式将直接影响气流的混合程度、出口方向及气流断面形状，对送风射流具有重要作用。
根据空调精度、气流形式、送风口安装位置以及建筑装修的艺术配合等方面的要求，可以选用不同形式的送风口。
送风口的种类繁多，按送出气流形式可分为四种类型。
1．辐射形送风口：送出气流呈辐射状向四周扩散。
如盘式散流器、片式散流器等；2．轴向送风口：气流沿送风口轴线方向送出。
这类风口有格栅送风口、百叶送风口，喷口、条缝送风口等；3．线形送风口：气流从狭长的线状风口送出。
如长宽比很大的条缝形送风口；4．面形送风口：气流从大面积的平面上均匀送出。
如孔板送风口。
还有按送风口的安装位置分为顶棚送风口、侧墙送风口、窗下送风口及地面送风口等。
还常常将格栅送风口、百叶送风口、条缝送风口等安装在侧墙上或风管侧壁上的送风口统称为侧送风口。
下面介绍几种常见的送风口。
(一)侧送风口此类风口常向房间横向送出气流，表5—2是常用的侧送风口形式。
在百叶送风口内一般根据需要设置1—3层可转动的叶片。
外层水平叶片用以改变射流的出口倾角。
垂直叶片能调节气流的扩散角，叶片平行时扩散角只有19℃，而叶片张开时(最边缘叶片与送风口平面夹角为45℃)，扩散角可增大至60℃(图5—11)。
送风口内层对开式叶片则是为了调节送风量而设置的。
格栅送风口除可装横竖薄片组成格栅外，还可以用薄板冲制成带有各种装饰图案的空花格栅，气流通过有效面积可达53-73％。
(二)散流器散流器是一类安装在顶棚上的送风口，可以与顶棚下表面平齐，也可以在顶棚下表面以下。
散流器有圆形、方形或矩形的。
盘式散流器的送风气流呈辐射状。
片式散流器设有多层散流片，片的间距有固定的也有可调的。
使送风气流呈辐射形或锥形扩散。
还有将送风口和回风口做成一体的，分别与送、回风支管连接。
，表5—3是常见的散流器型式。
还有一种方形或矩形散流器，散流片的倾斜方向不同，各向散流片所占散流器的面积比例不同。
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：