室内气流组织与末端设备

第六章 基本概念 2 l为 什 么 要 考 虑 气 流 分 布 ？l送 回 风 有 哪 些 组 织 形 式 ？l不 同 气 流 组 织 形 式 有 哪 些 特 点 ？l有 哪 些 不 同 种 类 的 风 口 ？ 它 们 的 特点 是 什 么 ？l气 流 分 布 的 设 计 需 要 考 虑 哪 些 问 题 ？主要要解决的问题 基本概念 3 u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 环 境 问 题 ？ 非 也 ！ 气 流 分 布 对 工 作 区 的 温 度 、 速 度 和 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 与 室 内 设 计 。为什么要考虑气流分布 基本概念 4 气 流 分 布 与 风 口 布 局 如 何 影 响 空 调 质 量 ？l对 送 风 温 差 和 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 。l对 送 风 温 差 和 送 风 速 度 的 衰 减 。 工 作 区 空 气 的 新 鲜 程 度 （ 空 气 年 龄 ） 。 空 调 负 荷 。 基本概念 5 送风口的形式与特点 送 风 形 式 ：n上 侧 送 ；n吊 顶 送 风 ；n侧 喷 口 送 风 ；n孔 板 送 风 ； 基本概念 6 送风口的形式与特点 l等 温 射 流 与 非 等 温 射 流 送 风 口 长 宽 比 小 于 10， 射 流 温 度 与 房 间温 度 相 同 ， 且 周 围 空 间 相 对 射 流 断 面 大得 多 ， 气 体 流 动 不 受 界 面 固 体 限 制 等 温 自 由 射 流 。 射 流 温 度 与 房 间 温 度 不 同 时 ， 称 之 为 非等 温 射 流 。 射 流 温 度 高 于 室 内 空 气 温 度为 热 射 流 ， 反 之 为 冷 射 流 。 空 调 工 程 多为 非 等 温 射 流 。 射 流 边 界 受 房 间 边 壁 影 响 时 ， 称 为 受 限射 流 。 基本概念 7 送风口的形式与特点 l上 送 下 回p侧 送 侧 回 ； 散 流 器 送 风 ； 孔 板 送 风 。l上 送 上 回p单 侧 上 送 上 回 ； 异 侧 上 送 上 回 ； 贴 附 散流 器 上 送 上 回 。l下 送 上 回p地 板 下 送 ； 末 端 装 置 下 送 ； 置 换 式 下 送 。l中 送 风p大 空 间 建 筑 。l工 位 送 风 8 9 n 工 作 区 为 回 流 区 ；n 射 流 可 贴 附 吊 顶 以 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 。n 噪 声 限 制 了 射 流 速 度 ；n 适 用 跨 度 有 限 ， 高 度 不 太 低 的 空 间 ，如 客 房 ， 办 公 室 ， 小 跨 度 中 庭 ， 以 及工 业 建 筑 。n 常 用 百 叶 风 口 。 10 u 6 送 风 温 差 ， 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 距 吊 顶 0.1m。 11 u 6 送 风 温 差 ， 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 距 吊 顶 0.1m。 12 u 6 送 风 温 差 ， 送 风 温 度 20 ， 风 口 尺 寸0.6m 0.3m， 出 口 风 速 0.55m/s。 13 14 u 12 送 风 温 差 ， 送 风 温 度 14 ， 风 口 尺 寸0.5m 0.1m， 风 量 0.05m3/s， 出 口 风 速 1m/s。贴 附 距 离 短 ， 气流 短 路 。 排 热 不 良 ，导 致 超 温 。 15气 流 短 路 严 重 大 面 积滞 流 区 16 u风 口 向 吊 顶 贴 进 ， 可 改 进 气 流 风 布 。风 口 距 吊 顶0.1m 风 口 紧 贴 吊 顶 散流器吊顶送风 17 散 流 器 平 送 流 型 （ t=6 ,贴 附 型 ） 散流器吊顶送风 18 u 工 作 区 为 回 流 区 ， 回 风 可 上 可 下 ；u 散 流 器 型 式 决 定 工 作 区 特 性 ；u 适 用 大 跨 度 ， 低 层 ， 高 空 间 ， 如 购 物 中 心 ，大 型 办 公 室 ， 展 馆 等 ；u 常 用 风 口 ： 方 形 /圆 形 散 流 器 （ 贴 附 、 非 贴 附型 ） ， 条 缝 型 散 流 器 ；u 要 求 吊 顶 空 间 。u房 间 控 制 温 度 26 ， 6 送 风 温 差 ， 送风 温 度 20 ， 风 量 0.15m3/s， 顶 棚 回 风 。 喷口送风 19 u通 常 同 侧 回 风 ， 工 作 区 在 回 流 区 ；u喷 口 出 流 速 度 高 ；u噪 声 大 ；u适 用 于 高 大 空 间 ， 如 影 剧 院 ， 体 育 馆 。 喷口送风 20 u 人 员 负 荷 部 分 位 于 地 面 ， 24KW；u 灯 光 负 荷 位 于 屋 顶 ， 50KW； u 送 风 口 距 地 8m， 送 风 温 度 20， 送 风 温 差 6，总 风 量 3.5；u 回 风 口 位 于 地 面 。 喷口送风 21 u送 风 温 差 6 ， 空 间 不 够 高 。 孔板送风 22 孔板送风 23 u通 常 采 用 下 送 风 ；u温 度 场 和 速 度 场 均 匀 ；u送 风 量 大 （ 20 150次 /小 时 ） ，运 行 费 高 ；u要 求 吊 顶 空 间 作 送 风 静 压 箱 ；u适 用 于 高 精 度 空 调 或 净 化 空 调 。 24 u 下 回 ： 工 作 区 在 回 流 区 ， 衰 减 好 ， 可 利 用 走廓 回 风 ， 用 于 办 公 室 、 居 住 建 筑 。u 上 回 ： 适 于 主 要 热 源 在 上 部 ， 如 照 明 ； 回 风道 不 好 布 置 的 场 合 ， 可 利 用 吊 顶 。 单 侧 ： 百 叶 风 口 上 下 送 ， 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 。上 送 上 送 下 回 送风形式与特点 25 中 送u可 采 用 上 下 回 风 或 下 回 （ 不 管 上部 空 间 ）u适 用 于 高 大 空 间 ， 如 高 大 中 庭 ，高 大 厂 房 。东京鹿岛大厦中庭 送风形式与特点 26 下 送u风 机 盘 管 下 送 下 回 或 上 回 ；u地 板 送 吊 顶 回 ， 地 板 送 地 板 回 ；u置 换 通 风 下 送 上 回 。 送风形式与特点 27 置 换 通 风 （ displacement） 的 原 理u冷 新 风 下 部 进 入 ， 贴 地 形 成 新 风 湖 ；u受 热 源 作 用 遇 热 上 浮 ， 形 成 烟 羽 流 ；u烟 羽 流 卷 吸 周 围 空 气 至 顶 棚 排 出 。 送风形式与特点 28 下 送 上 回 的 负 荷 分 析u 上 部 负 荷 由 排 风 承 担 ， 实 际 室 内 负 荷 减 小 ；u 排 风 温 度 提 高 ， 新 风 负 荷 减 小 ；u 平 均 室 温 提 高 ， 室 内 外 温 差 造 成 的 负 荷 减 小 ；u 其 它 可 能 : 送 风 量 可 以 减 小 ， 风 机 能 耗 降 低 ； 送 风 温 度 可 以 提 高 ， 冷 源 能 耗 降 低 。 送风形式与特点 29 工 位 送 风 u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 。u负 荷 特 点 ： 室 内 平 均 温 度 高 ， 与 下 送 上 回 有 相 似之 处 。 有 可 能 减 小 新 风 负 荷 。汽 车 送 风 口飞 机 送 风 口 30 回 风 口 及 回 风 形 式u 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）。u 回风形式走廊回风吊顶回风管道回风 31 注 意 供 冷 与 供 暖 工 况 的 区 别u按夏 季 供 冷 工 况设计的气流分布，冬 季可能造成热空气送不下来，室内温度梯度过大的问题u 冬 季 送 暖 风应该进行认真的校核，或采取不同的措施提高送风速度（减小送风口面积）减小送风温差（加大送风量）采用与夏季不同的送风方式 32 评 价 指 标u ADPI空气分布特性指标（Aai Diffusion Performance Index）u ADPI=(-1.7ET1.1)测点数/总测点数100u有效温差ET(ti-tn)-7.66(vi-0.15)u ADPITv/L曲线，Tv是风速达到0.25m/s时的距离，L是特征长度，即射流负责的区域长度。u射程Tv：v X0.5m/s或vX0.25m/s处的距离，与喷射风速有关。u噪声：与喷射风速有关。u阻力：阻力系数一般为常数。u风量：有额定风量范围，风速范围。 33 风 口 种 类u百页风口u散流器u条缝风口u旋流风口u投射风口u格栅风口u孔板风口u回风口：金属网格、栅、百叶u其他：座椅风口、置换风口 34 风 口 种 类u百叶风口(Blades)： 适用侧送，有导向功能。上侧送ADPI好的范围小，不适于VAVu 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 35 风 口 种 类吊顶散流器(Ceiling diffusers)u适用吊顶送风 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1:1.5u类型盘式：平送送吸式：上送上回直片式：向下送或平送流线型：向下送贴 附 型 圆形 散 流 器贴 附 型 盘式 散 流 器 贴 附 型 方形 散 流 器 散 流 器 喉部 的 蝶 阀 36 直 片 型 散 流 器（ 平 送 或 下 送 ）灯 具 送 风散 流 器 条 缝 型散 流 器 37 条 缝 风 口u 条缝散流器(linear slot diffusers) ADPI好的范围大，VAV合适u 灯具送风散流器(Light troffer diffusers) ADPI好的范围大，VAV合适u 条缝格栅风口(Linear Bar Grille)：一般空调u 适用：内区吊顶，周边吊顶，窗台，地板，上侧送。 38 旋 流 风 口u适合地下送风，气流迅速扩散。 39 地 板 送 风 的 不 同 形 式香 港 汇 丰 银 行 的 地 板 送 风 40 东 京 大 林 组 本 部 地 板 送 风 及 送 风 口 41 投 射 喷 口用于自由射流，高大空间集中送风根据工作区长度与落差来选取喷口u格栅风口(Grille)：垂直送风，侧送，上送，一般空调工程u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。u回风口：金属网格、栅、百叶 42 其 它 类 型 风 口大坂中央体育馆椅背送风置换通风口座椅送风上海歌剧院座椅腿送风 43 风 口 选 择 要 点u由室内负荷确定送风量、送风温差u根据建筑空间的特点选择流型和风口类型u确定每个风口的流程或服务范围u由工作区最大允许风速、流程求送风速度u求工作区最大温度波动。若超标准，需要调整设计，再重新核算。u由每个送风口的服务范围求送风口个数和每个送风口的送风量。u由每个送风口的送风量和送风速度求送风口规格。u对于贴附射流需要校核贴附长度。若不满 足要求，加大V0或减小送风温差；还要根据房间高度调整风口至顶棚的距离。 44 气 流 分 布 的 设 计 方 法 对于常规空间与常规送风形式u利用射 流 经 验 公 式设计或者校核计算，例如普通百页风口侧送风喷口送风顶送散流器孔板送风 对于非常规空间与非常规送风形式u采用CFD方法进行设计与校核计算，例如高大空间置换通风座椅送风 工位送风 45 射 流 经 验 公 式 法考虑工作区的温度衰减、速度衰减，贴附长度u温度衰减：tx / t0u速度衰减：Vx / V0u贴附长度：xl (针对依靠贴附的射流)u送风可达到的区域 46 侧送风风速要求u送风口出流速度。保证回流平均速度小于工作区允许速度，如舒适空调冬季室内风速不大于0.2m/s，夏季不大于0.3m/s。空调房间送风速度限制在2 5m/s，居住建筑取2m/s，见表8.4侧送风计算方法基本要求 47 侧送风计算u1 、选送风口类型，确定紊流系数，布置风口，确定射流x=A-0.5。u2 、选送风温差，计算送风量L和换气次数n。 L=Q/ct n=L/Vu3 、确定送风口出流速度。假设送风速度v 0,按式（8-11）计算，按式（8-10）校核。u4 、确定送风口数量，式(8-12)。u5 、确定送风口尺寸,式(8-14)。u6 、校核射流贴附长度和房间高度。按式(8-6)计算Ar数，查贴附长度。按式（8-15）校核房间高度。掌握侧送风计算方法 基本要求 48 散流器送风计算u1 、空调分区，按房间长度、高度查附录33，确定室内平均风速。u2 、选送风温差，计算送风量L。式（816）u3 、查附录33，根据风量确定送风速度和散流器尺寸。u4 、按送风口最小允许风速校核口噪音。u5、选散流器型号，校核射程，附录34。掌握散流器送风计算方法基本要求 49 集中送风计算u1 、确定送风落差。u2 、确定送风射程。u3 、选择送风温差，计算送风量。u4 、计算射流末端平均速度，出口速度在410m/s,平均速度0.20.5m/s。式（817）计算出口速度。式（818、19）计算平均速度。u5、计算送风口数量掌握集中送风计算方法基本要求 50 案 例 分 析 建筑为21.518 5.45米的大跨度房间。吊顶下南北方向有四根40cm高的主梁，东西方向距北墙10米左右有四根立柱并列。座位103个。北墙与立柱之间有82个座位，立柱以南有21个座位。正厅的墙均为内墙，门均为内门，外部有走廊环绕。走廊有外墙、外窗，外墙为500 毫米砖墙。内墙为木框玻璃幕墙。屋顶为双脊大屋顶，有吊顶。地板为底层地面，全覆盖地毯。走廊吊顶可以走风道。屋顶不允许走风道。某会议厅建筑概况： 51 气 流 组 织 方 案 u目前采用的气流组织方式是东、北、西侧三面上侧送下侧回。送风口中心距地面4米左右。采用全空气系统，喷水室处理空气送风口为单层竖百叶风口，每侧五个风口，规格为300600mm风量可手动调节人员感到吹风感时减小送风量在送风口上加了导向罩送风口中心线距吊顶约1.5mu存在的问题人员有吹风感，主席位最严重采用多种措施，吹风感问题未解决 风口加导向罩减少送风量，降低送风速度. 52 可 能 的 原 因 东西侧射流与北侧射流正交，造成冷射流碰撞下坠，射程变短，使得风口附近出现局部温度低并且有吹风感。要保证射流的流程，风口的出口风速不应随便降低，因为降低风速会使流程变短，其次夏季用喷水室冷却空气时，如果仅仅减小风量以降低风速，而没有辅以相应的冷水量或水温调节手段，送风温差必然会加大，从而恶化气流组织。现有的风口为单层竖百叶风口。这种风口的气流衰减效果差，只适合一般降温要求的空调工程，不适于高标准要求的舒适性空调。现有的送风口轴心距顶棚有1.5m，而且出流 没有上倾角，因此冷射流贴附效果不好，经校核计算几乎没有贴附效果。 如 何 校 核 贴 附 长 度 ？ 53 可 能 的 改 进 办 法 ： 可能的条件下采用吊顶送风；采用双层百页风口，出流保持上倾角；采用定风量，改变送风温差来调节负荷；调整送风口个数和位置。 54 、 某 游 泳 馆 u 设 计 标 准 ： 水 温 为 29 31 ， 空 气 温 度 为 31 33 。室 内 相 对 湿 度 不 超 过 75 ， 室 内 风 速 不 超过 0.2m/s。 新 风 通 风 换 气 次 数 为 4次 /h，14000m3/h。u 存 在 的 问 题 通 风 量 足 够 ， 但 氯 气 味 浓 烈 休 息 廊 通 风 不 良 下 部 排 风 口 吹 风 感 明 显建筑概况 55 推 荐 方 案 ： 56 思 考 题 ： 风机盘管上侧送风，气流分布按最高风速时设计。部分负荷运行时不 改 变水 温，只减少风 量，气流分布可能出现何种变化？ 上 送百页冬天送热 风送不下来，有什么办法可以改善？P251侧送风口与顶棚距离对冷 射 流有何种影响？ P251 上 送 热 风 ， 用 公 式 计 算 发 现 衰 减 很 好 ，是 不 是 说 明 气 流 分 布 好 ？ 为 什 么 ？ 变 风 量系统对风 口应该有什么要求？ 结束第六章