大空间建筑气流组织(二)
大空间分层空调
分层空调1 分层空调技术介绍分层空调指使高大空间下部工作区域的空气参数满足设计要求的空气调节方式。
分层空调方式是以送风口中心线作为分层面，将建筑空间在垂直方向分为2 个区域，分层面以下空间为空调区域，分层面以上空间为非空调区域。
如图1 所示。
图1 分层空调示意图分层空调的空调区的冷负荷由2 大部分组成，即空调区本身得热形成的冷负荷和非空调区向空调区热转移形成的冷负荷。
热转移负荷包括对流和辐射2 部分。
当空调区送冷风时，非空调区的空气温度和内表面温度均高于空调区，由于送风射流卷吸作用，使非空调区部分热量转移到空调区直接成为空调负荷即对流热转移负荷。
而非空调区辐射到空调区的热量，被空调区各个面接收后，其中只有以对流方式再放出的部分才转为空调负荷即辐射热转移负荷，夏季由于太阳辐射热作用到各外围护结构中，屋盖的内表面温度最高，而地板的内表面温度往往是最低的，非空调区各个面( 包括透过窗进入空调区的) 对地板的辐射热占辐射热转移热量Q f的70% ～80%。
采用分层空调与全室空调相比，可显着地节省冷负荷、初投资和运行能耗。
按国内的实验和工程实际运用，一般可节省冷量在30% 左右。
因此，对于高大空间建筑中，房间高度≥10 m，容积＞10 000m3的建筑，采用分层空调这种方式是非常适宜的。
近些年来，随着我国大型展览、会议场所和航空、铁路、陆路交通枢纽建设的大力发展，出现许多高大空间建筑，这些建筑中需要空调的区域仅为下部工作区域，可利用合理的分层空调技术实现高大空间节能。
现状存在的问题是分层空调技术应用不普以及有些做法值得商榷。
如，分层空调在满足空调区使用要求的各项参数下，分层高度h1越低越节能，有些建筑借用冬季地板辐射采暖的设备满足高大空间空调制冷，辐射地面温度比全空气系统对流换热时的温度低，空气是辐射的近似透明体，这样采用辐射供冷处理高大空间空调没有分层高度，同时会加大空调制冷的能耗。
在高大空间中，利用合理的气流组织仅对大空间下部（或上部）的空间即工作区进行通风空调，而对上部（或下部）的大部分空间不进行空调，非空调区和空调区以大空间腰部喷口送风形成的射流层作为分界线。
气流组织(PPT115页)
图8-17 下送式旋流风口
a)无芯管旋流风口
图8-17b为适用于 层 高 在 2.6-4.0m 范围内的固定导 流叶片旋流风口
该风口由静压箱、 固定式径向排列 的导流片面板和 进风短管组成
一般与室内吊顶 平齐安装，面板 颜色可以多种多 样，能够起到很 好的装饰作用。
图8-17 下送式旋流风口
1.百叶风口 空调工程中使用最多的风口。 外形主要为方形和矩形。 作为送风口使用时，其百叶通常为活动可调的，既能调
送风方向，又能调送风量大小。 既可安装于空调房间墙壁或暴露风管侧面作为侧送风口
使用，也可以安装在空调房间的顶棚或暴露风管的底部 作为下送风口使用。
常用的类型
﹡单层活动百叶风口 ﹡双层活动百叶风口
风口使用的风口。 其造型美观，易与房间装饰要求配合，是使用最广泛的送风
口之一。
类型
➢ 按外形分——圆形、方形和矩形； ➢ 按气流扩散方向分——单向的(一面送风)和多向的(两面、
三面和四面送风)；
➢ 按送风气流流型分——下送型和平送型； ➢ 按叶片结构分——流线形、直(斜)片式和圆环式。
(1)圆形散流器 有多层同心的平行导向叶片(也称为扩散圈)，该叶片一般
60m3/(m2·h)时，一般会在孔板下方形成直流。 主要优点 可以防止灰尘的飞扬，主要用于有较
高净化要求的空调房间。
图8-21 孔板送风气流流型
a)全面孔板下送直流
(2)全面孔板不稳定流型
在均较全小面时孔，板孔的板孔下口方送将风会速形度成v0不和稳送定风流温，差即△速t0 度场中各点处的气流流向不稳定。
该风口既能调节送风
方向又能调节送风量
大小，大大提高了喷 口的使用灵活性。
算例气流组织设计
四、气流组织的设计计算气流组织设计的任务是合理地组织室内空气的流动与分布、确定送风口的型式、数量和尺寸，使工作区的风速和温差满足工艺要求及人体舒适感的要求。
气流组织的效果可以用空气分布特性指标ADPI （Air Diffusion Performance Index ）来评价，它定义为工作区内各点满足温度、湿度和风速要求的点占总点数的百分比。
可以通过实测来确定。
以下介绍几种气流组织的设计方法。
气流组织设计一般需要的已知条件如下：房间总送风量0L (m 3／S )；房间长度L (m )；房间宽度W (m )；房间净高H (m)；送风温度0t (℃)；房间工作区温度n t (℃)；送风温差0t ∆(℃)。
气流组织设计计算中常用的符号说明如下:ρ——空气密度，取1.2 (kg/m 3)；p C ——空气定压比热容，取1.01 kJ ／(kg ·℃)；0L ——房间总送风量(m 3／S)；L ——房间长度(m)；W ——房间宽度(m)；H ——房间净高(m)；x ——要求的气流贴附长度(m)，x 等于沿送风方向的房间长度减去1 m ；0t ——送风温度(℃)；n t ——房间工作区温度(℃)；0/d F n ——射流自由度，其中n F 为每个风口所管辖的房间的横截面面积(m 2)；0d ——风口直径，当为矩形风口时，按面积折算成圆的直径(m)。
（一）侧送风的计算除了高大空间中的侧送风气流可以看做自由射流外，大部分房间的侧送风气流都是受限射流。
侧送方式的气流流型宜设计为贴附射流，在整个房间截面内形成一个大的回旋气流，也就是使射流有足够的射程能够送到对面墙(对双侧送风方式，要求能送到房间的一半)，整个工作区为回流区，避免射流中途进人的工作区。
侧送贴附射流流型如图6-10所示 (图中断面I-I 处，射流断面和流量都达到了最大，回流断面最小，此处的回流平均速度最大即工作区的最大平均速h υ)。
这样设计流型可使射流有足够的射程，在进人工作前其风速和温差可以充分衰减，工作区达到较均匀的温度和速度；使整个工作区为回流区，可以减小区域温差。
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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• 中庭 防火 应考 虑的 各种 因素
送回风口的型式及气流组织形式
送回风口的型式及气流组织形式Pleasure Group Office【T985AB-B866SYT-B182C-BS682T-STT18】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。
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。
剧院空调系统气流组织形式简介
剧院空调系统气流组织形式简介中国建研院|建研科技股份有限公司 孙 宇*摘 要 重点介绍了剧院建筑中观众厅、舞台、乐池等功能房间中的气流组织形式。
关键词 剧院；观众厅；舞台；气流组织Brief Introduction of Air Distribution of Air Conditioning System for the TheaterSun YuAbstract Mainly introduces the air distribution in the auditorium, stage, orchestra pit and other functional rooms in the theater building.Keywords The theater; Auditorium; Stage; Air distribution0 引言剧院是丰富人们精神文化生活的重要场所，剧院建筑空调系统相对其他的建筑有其独特的特点，剧场空调负荷与其他类型的民用建筑、公共建筑有其不同的特点，影剧院一般都是非全天非连续使用的，集中在部分时间使用，观众厅是人员密集场所，空调湿负荷较大。
观众厅由于往往在内区设置，因声学需要，会使用大量吸声材料，使围护结构隔热性能非常好，减少了建筑围护结构传热的冷热负荷。
由于演出及观看需求的不一样，气流组织形式也应随之变化。
本文根据某剧院项目针对观众厅、舞台等区域的空调末端、气流组织形式等进行简要介绍。
1 项目概况项目所在地块地上建筑面积6400 m 2，地下建筑面积2679 m 2，建筑地下1层，地上3层，设计总高度31.85 m 。
空气调节室内设计参数见表1[1]：表1 空气调节室内设计参数2 观众厅气流组织形式因为观众在演出过程中不能走动，避免冷风感尤其重要，要避免向观众颈后吹风。
送热风时热空气不要在观众厅上部停滞而造成分层现场，使气流不能送到下部，导致观众厅垂直温差过大，从而影响热舒适。
大空间建筑暖通空调设计与节能问题探讨
大空间建筑暖通空调设计与节能问题探讨发布时间：2022-11-08T06:54:42.902Z 来源：《工程建设标准化》2022年13期作者：佟林[导读] 随着中国进入21世纪，经济发展速度大大加快，人民生活水平不断提高。
佟林身份证号码; 2302021994020**** 2;黑龙江省,哈尔滨市 150000摘要:随着中国进入21世纪，经济发展速度大大加快，人民生活水平不断提高。
人们对住房的需求已经从最初的住房短缺转变为稳定的住房供求关系。
现在人们需要舒适宽敞的空间，对其他设施的需求也要求达到高标准。
这些需求与建筑类型的变化直接相关，因此越来越多的大型建筑正在兴建。
但从大型建筑的名称来看，新建筑各方面的特性都非常高，但消耗量如此之大，以至于在冬季制冷制热会消耗大量资源，消耗程度更是惊人。
当前国家政策是建设节约型社会，大空间建筑暖通空调节能设计是时代发展的必然趋势。
关键词:大空间建筑；暖通空调；节能设计节能是大型空间建筑空调设计中应该注意的一个基本问题，所以设计师应该高度重视，主要是因为大型空间建筑的空间和面积都很大。
为了体现节能设计的节能舒适性，需要紧密结合大空间建筑的复杂结构来加强设计。
下面讨论大空间建筑空调工程的设计实例[1]。
1大空间建筑的特点大空间建筑因其特殊的建筑结构而不同于普通建筑。
目前，我国大型空间建筑在空间尺度上主要表现为以下三个特点，在居住区表现为第二个特点，在使用上最终表现为以下三个特点:①就空间尺度而言，大型建筑空间大、高度高、外墙和地面面积广。
因为高度的原因，有些建筑的高差可能超过100m，很容易造成温差。
同时，外墙面积大导致外界面自然对流，对室内空间的影响大于气流。
②对于居住区来说，大空间建筑通常指高度和面积两个方面。
通常，大型剧院和体育馆大约有几十米高，面积有一万平方米，通常容纳一万人。
虽然人口非常密集，但是由于空间大，大空间建筑的人均面积相比常规建筑还是比较大的[2]。
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侧设置空调外，
沿大面积玻璃
窗台设置了送
风口，作为改
善窗际环境的
外区送风系统。
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中庭的空调方式和气流组织
• 封闭式中庭 中庭对室外环境的缓冲
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18
中庭的空调方式和气流组织
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中庭的空调方式和气流组织
用下部水平送风和辐射采暖的中庭
防止与中h 庭顶部相邻办公室过热而增设F2C0U
中庭的空调方式和气流组织
• 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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• 2.5米处四 个方案速 度场、温 度场对比
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23
剧场的烟气控制
• 剧场 各层 的避 难时 间与 烟层 下降 状况
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剧场的烟气控制
• 空调系统兼 作排烟系统 的工作原理
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• 中庭 防火 应考 虑的 各种 因素
中庭的排烟控制
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中庭的排烟控制
•中 庭 排 烟 之 一 例
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大空间室内环境的预测和评价
• 初步设计时，可根据送风射流的基本公 式，确定射流轨迹，计算在居留区域可 能出现的最大风速、射流末端风速、温 度差，以确定风口的位置、个数、尺寸 和出口风速。
结构单薄者，冬季供暖季
节常会出现大循环流。把
观众席湿度较高的空气下
降到冰场，产生雾气，还
可能影响冰面质量。解决
这一问题的方法是尽可能
加强结构的保温，使上升
的空气减少冷却而减弱下
降的可能性。也可在屋顶
设置排气口。
h
10
人工冰场气流组织
• 防止馆内产生大循环流
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11
用CFD模拟证实了双层屋顶的有效性
抵制冷气流下降。观众区座椅送风。
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5
游泳比赛馆供暖通风空调方式
注意的问题1
池区与观众区 气流分隔问题
池区温度高， 观众区温度低。若 不分隔，则观众区 冷气流下降，流向 池区，而池区热空 气流向观众区。
h
6
游泳比赛馆供暖通风空调方式
注意的问题2
池区应保持负压：不使池区内潮湿 的空气流向休息厅或其它房间。
• 特点 属于大空间，旅客停留时间较短，
一般24小时运行，人流不稳定，室外空 气侵入较其他建筑为甚。建筑物均采用 大面积玻璃墙面，内外负荷的干扰很大。
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15
空港旅客大厅的气流组织
• 出发大厅 两侧周
边和中心向 四周送风的 喷口送风方 式h16空港旅客大厅的气流组织
侯机厅
因人员
有一定的停留
时间，除在内
• 但是对于大空间建筑，大多采用模型试 验和数值模拟两种手段来评价和预测室 内环境。
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28
模型试验
• 几何相似（根据一般条件采用1：10~1：50） • 送风口出风的Ar数一致
ArgTL /V0
其中V 0 ——吹出风速（m/s）； T ——送风温度差（℃）； L ——定性尺寸（风口当量直径，m）；
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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。
• 开启式中庭
下部设分h层空调的开启式中庭
21
中庭的空调方式和气流组织
• 开启式中庭
各层界面设 有送风装置 的开启式中 庭
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22
大空间的火灾烟气控制
对于大空间
建筑，顶棚高，
空间容积大，会
延缓烟气的下降，
即使没有排烟设
备的场合，人员
也可在烟气下降
以前逃离，这就
称为“蓄烟”，在
大型穹顶建筑中
尤为典型。
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7
人工冰场气流组织
大部分冰 场主要在冬季 使用，冬季观 众区的供热比 夏季供冷重要。 由于结构的蓄 冷和低温赛场 的冷辐射，观 众区除供热风 外,还应设置局 部供暖设备。
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8
人工冰场气流组织
冬夏季逆向运行的方式。夏季上送下回，冬季下送上回。
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9
人工冰场气流组织
• 防止馆内产生大循环流
当有大面积屋顶，但
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13
人工冰场气流组织
• 防止顶棚结露
解决方法有：
①采用低辐射率的材料，
如铝箔、抛光铝板、玻璃
钢瓦楞板等作顶棚材料，
减少对冰面的热辐射，使
顶棚表面维持一个较高的
温度，高于露点温度。
②用加热空气送至顶棚，
在夏季直接利用室外空气
送至顶棚。送风呈水平射
流为好，以便在顶部形成
一个热空气层。
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14
空港旅客大厅的气流组织
大空间建筑气流组织 (二)
《大空间建筑空调实录》
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1
游泳比赛馆气流组织
• 特殊性 • 产生大量水蒸气； • 空气温度比一般空调场合要求高； • 空气流速不能过大； • 建筑物防止结露。
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2
游泳比赛馆供暖通风空调方式
中小型游泳馆： 一般无大量观众，主要解决冬季的通风供暖问 题。通常采用与通风相结合的热风供暖、散热器或 地板辐射采暖相结合的方式。
热风与散热器结合的供暖（无观众席）
h
热风与地板辐射结合的供暖（无观众席）
3
游泳比赛馆供暖通风空调方式
大型游泳比赛馆（上送方式） 在屋架处设送风口，以各种送风角度
适应各个区的要求。该方式对观众区易 满足，池区效果欠佳。
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4
游泳比赛馆供暖通风空调方式
大型游泳比赛馆（下送方式） 在池边地面上设置送风口和窗台处送风，
g ——重力加速度（m/s2）；
——空气的体积膨胀系数（1/T）
h 模型试验装2置9
利用CFD作数值模拟
• CFD Computational Fluid Dynamics 计 算流体力学
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30
CFD软件应用的通用流程
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顶送四角回风手术室数值模拟
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均布四个送风口模拟
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33
高大空间恒温室气流数值分析