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全室平均空气龄 AA =τn /2A =τn τn ≤ A τn /2≤ A ≤ τn全室换气效率(εa (εa =100%(εa =50%(εa ≤ 50%50%≤ (εa ≤ 100%通风效率ηη>1η≤ 1η≤ 1气流组织方式理想活塞流理想混合流短路式气流置换式气流摘要 :本文针对人们越来越关注的室内环境问题, 通过阐述置换通风系统的基本原理及其特点, 指出置换通风系统是提高室内空气品质的一种非常理想的通风方式。
关键词 :室内空气品质置换通风换气效率节能生活水平的提高, 使得人们对生活质量的要求越来越高。
由于人一天中的大部分时间都是在室内度过的,所以室内环境的优劣将直接影响人们的工作和生活, 甚至可能威胁到人们的身体健康, 而室内环境问题的一个主要方面就是空气品质的提高。
1室内空气污染的原因“ 病态建筑综合症” (SBS , sick building syndrome 是世界卫生组织确认的一种由不良室内空气品质引起的病症。
SBS 的主要症状是头痛、恶心、鼻塞、胸闷、眼睛刺激、喉咙干燥、情绪消沉、紧张、急躁和记忆力下降、皮肤干燥等。
出现 SBS 症状的人在室内时病症加重, 离开室内症状就会减轻或消失。
导致不良室内空气品质的原因是多方面的。
首先是室内污染源的影响。
室内污染源包括人体内大量代谢废弃物, 通过呼吸道、消化道、汗液等排出体外污染室内空气。
另外室内燃料燃烧可产生各种复杂的化合物, 并产生大量悬浮性颗粒物。
生物性燃料燃烧时还可能含有多种致癌和可疑致癌物。
烹调油烟是一组混合性污染物, 含有多种致突变性物质。
香烟烟雾是一种含有上千种物质的气溶胶。
一般来说, 吸烟家庭室内气溶胶的平均质量浓度是不吸烟家庭的 3倍。
其次室内空气品质与室外大气也有很大关系。
粉尘、二氧化硫等大气污染物会通过机械通风或自然通风渗入到室内。
随着汽车进入普通家庭, 城市中室外空气的污染程度还主要受交通车辆散发的有害气体影响。
浅议通风方式中的置换通风形式随着人们生活水平的不断提高，人们对室内空气品质的要求也越来越高。
然而，随着人们生活水平的不断提高，各种新型建筑材料、装修材料、日用化学品进入居民住宅，这些物品散发出的污染物直接导致了室内空气品质的下降，引起头痛、困倦、恶心和流鼻涕等症状，此类症状被统称为“病态建筑综合症[1]，所以人们越来越关注一种新型的通风方式——置换通风。
国内外对置换通风的研究情况国外对置换通风的研究比较早，已有近百年的历史, 20世纪40年代欧洲人Baturin最早对置换通风进行了系统和科学的研究[2]。
早在1989年，国外学者Svensson对置换通风空调系统在北欧市场的应用情况进行过统计，在工业空调中置换通风空调系统约占50%，而在民用空调中为25%左右[3]。
上世纪90年代，瑞士、德国等研究人员用实验测试和理论分析的方法，对置换通风的许多方面，特别是在空气品质和热舒适性方面进行了细致的研究。
与此同时，美国和日本的研究人员也对置换通风进行了研究，丰富和完善了置换通风的各项技术。
国内对置换式通风的研究起步较晚，对置换通风的研究也只在近十几年，目前许多技术尚未完善和成熟[4]，对其探索和研究还限于应用数值模拟和有限的实验相结合的方法，但数值模拟占主要地位。
国内的上海大剧院就同时采用了座椅下送风的置换通风和楼层局部诱导送风和包厢的局部上送风的送风体系。
置换通风原理与特点置换通风是依靠密度差所产生的压差为动力来实现室内空气的置换。
置换通风的送风分布靠近地板，送风速度一般为0.25m/s左右，送风温差一般为2-4℃，送风动量低，以至于对室内主导流无任何实际影响，使得送风气流与室内空气掺混量很小，送入的较冷新鲜空气因密度大首先沉积在房间底部，随后慢慢扩散，像水一样弥漫到整个房间的底部，在地板上某一高度内形成一个洁净的“空气湖”。
当遇到热源时，它被加热，以自然对流的形式慢慢升起，气流以类似层流的活塞流的状态缓慢向上移动，同时污染物也被携带向房间的上部或侧上部移动，脱离人的停留区，到达一定高度受热源和顶板的影响，发生紊流现象，产生紊流区。
置换通风建筑节能论⽂题⽬：置换通风技术简介学院:专业:学号:学⽣姓名:指导教师:⽇期:置换通风技术简介0 摘要简述了置换通风的原理与特性,介绍了置换通风系统的设计要点及其末端送风装置,举出了⼀些⼯程应⽤实例,指出置换通风是⼀种值得推荐的通风⽅式。
关键词置换通风热⼒分层温度梯度换⽓效率送风末端装置节能。
Outlines the principles and characteristics of displacement ventilation, introduced the displacement ventilation system design point and the end of the air blower, cited some examples of engineering applications, noted displacement ventilation is a recommended ventilation.1 研究背景置换通风系统以其舒适、节能等独具的特点越来越引起⼈们的关注, 当前这种送风⽅式正在成为⼈们研究的热点。
作为⼀种新的空调通风形式, 置换通风采⽤低速、低温差、房间底部送风和房间顶部排风的⽓流组织⽅式, ⽐传统的混合通风⽅式具有很多优点, 多数场所都能较好满⾜⼈体舒适性要求; 送风系统直接把新风送⼊⼯作区, ⼈呼吸范围内的通风效率( Ventilation efficiency) 得以提⾼, 部分停滞在室内的污浊空⽓迅速排出室外; 由于送风温度⾼、温差⼩, 冷⽔机组和处理新风所需的能耗降低; 由于只考虑⼯作区负荷, 系统所需的能耗明显降低。
根据其特性, 该系统特别适⽤于四季凉爽⼲燥, 可直接使⽤室外新风消除余热、余湿的地区。
2 置换通风的发展历程2.1 国外研究情况置换式通风于⼆⼗世纪七⼗年代末⾸先在北欧发展起来1978年德国柏林⼀个焊接车间⾸次使⽤了置换式通风⽅式.20 世纪80年代中，该⽅式⼜被⽤于办公室等商业建筑中。
置换通风的原理
置换通风是气流组织的一种形式。
置换通风是将经处理或未处理的空气，以低风速、低紊流度、小温差的方式，直接送入室内人员活动区的下部。
置换通风是一种新的通风方式。
这种送风方式与传统的混合通风方式相比较，可使室内工作区得到较高的空气品质、较高的热舒适性并具有较高的通风效率。
从理论上讲，只要保证分层高度在工作区以上，首先由于送风速度极小且送风紊流度低，即可保证在工作区大部分区域风速低于0.15m/s，不产生吹风感；其次，新鲜清洁空气直接送入工作区，先经过人体，这样就可以保证人体处于一个相对清洁的空气环境中，从而有效地提高了工作区的空气品质。
这种通风形式不再完全受送风的动量控制而主要受热源的热浮升力作用，热污染源形成的烟羽因密度低于周围空气而上升。
烟羽沿程不断卷吸周围空气并流向顶部。
如果烟羽流量在近顶棚处大于送风量，根据连续性原理，必将有一部分热浊气流下降返回。
因此在顶部形成一个热浊空气层。
置换式新风系统的物理原理：新风都从房间下部送出，新风以非常低的速度和略低于室内温度的温度充满整个房间。
所谓的低速，就是不产生气流和风感。
居住者和其他室内热荷载加热新风，产生上升的气流。
这种方式产生的暖气流带着新鲜空气流入人的鼻子，带走了身上的汗味人呼出的废气及其他浑浊气体，最后，到达房间的顶部，在那里从排气孔排出。
为了节省空气，起居室和卧室中的气体被排送到厨房，卫生间和浴室。
一则使厨卫保持负压状态，二则在那里产生强大的换气，带走所有污染气体和潮湿气体。
置换通风是⼀种有效的送风⽅式，它有很多优点：节能，室内空⽓品质好等。
但是它也有很多不⾜：它⼀般⽤来供冷风；如果供热，送风温度有可能⽐室内空⽓温度低，这样的话还是供冷。
国外有的采取了置换加暖⽓⽚的做法，这在我们看来不可思议。
所以置换通风⼀般⽤来供冷。
⼀置换通风的原理 置换通风是基于以下原理送风的：①送风为冷风，其密度⽐室内空⽓⼩。
②空⽓⾯（湖⾯）不断上升。
所谓的湖⾯就是送风（冷空⽓）与室内空⽓的接触⾯。
③冷空⽓上升过程不断吸热，造成了温度分层。
冷空⽓送⼊房间后，由于密度⼤，积压在房间底部，室内污染物在其积压作⽤下会不断上升，以此实现了置换通风。
另外，室内热源的散热对冷空⽓也有⼀定的影响，冷空⽓在其影响下会不断吸热，致使其密度变⼩，不断上升。
⼆通风效率通风效率 EV可以理解为稀释通风时，参与⼯作区内稀释污染物的风量与总风量之⽐，或是污染物排风浓度与⼯作区浓度之⽐。
因此EV也被称为排污效率。
当送⼊房间的空⽓与室内污染物混合均匀时，排风的污染物浓度等于⼯作区浓度时，EV＝1.⼀般的混合通风的⽓流分布形式EV<1.但是，如果清洁空⽓由下部直接送到房间时，排风浓度有可能⼤于⼯作区的浓度，因此EV有可能⼤于1.EV不仅与⽓流分布有关，还与污染物的分布有关。
如果污染源在排风⼝处，那么EV增⼤。
通风效率中浓度可以⽤温度代替，并称之为温度效率ET，或称为能量利⽤系数，表达式为 ET＝（te－ts）÷（t－ts） 式中te、t、ts分别为排风、⼯作区和送风的温度，oC. 三空⽓龄 空⽓质点的空⽓龄是指空⽓质点⾃进⼊房间到达室内某点所经历的时间。
四置换通风与地板送风的⽐较 地板送风与置换通风其实并不⼀定是⼀个概念，地板送风不⼀定就是置换通 这要取决于地板送风的温度和速度。
如果温度较⾼或者速度过于慢，这都不是置换通风。
因为温度过⾼，会使空⽓飘起来，不能把室内污染物挤压出去，这不是置换通风；如果速度过⼤，送风与室内空⽓混合起来，这当然也不是置换通风。
置换通风与混合送风供冷季运行能耗比较andmi某ingventilation0引言随着办公自动化设备的开发与利用，新型办公楼室内布局的变化以及智能化建筑的出现，置换通风空调方式以其自身在热环境、空气品质等方面的优点及在施工运行中的灵活性及性，历外办公建筑中的日趋广泛[1]。
，置换通风在国内的及应用亦已起步。
置换通风形式不同于传统的混合通风形式。
置换通风空间分上区和下区，下区的气流为置换气流，空气品质明显优于混合式通风。
与混合通风相比[2～4]，置换通风还有通风效率高、工作区负荷低、室内垂直温度分层明显等特点，但它是否节能学术界沿有争议。
因为尽管工作区负荷低可相对提高置换通风的送风温度，扩大室外新风的利用率，使冷水温度相应提高，从而降低AHU负荷并提高制冷机的COP；但基于控制工作区温度梯度的要求以及AHU回风温度显著升高的现实情况，亦有可能增加AHU负荷。
Seppanen（1989年）对美国的办公建筑做了置换通风和混合送风的能耗比较[5]，就美国4个典型的气候带、两种典型的通风控制策略（VAV，CAV）、带有不同热回收部件的AHU系统等方面作了研究，内区平均冷负荷14W/m2，最大冷负荷负荷24W/m2,外区负荷约120W/m2。
研究发现：置换通风的能耗很大程度上取决于控制策略和空调箱系统。
一个带有热回收器、采用VAV控制的置换通风系统的能耗和混合通风系统的能耗几乎一样。
Zhivov（1998年）比较了不同气候下美国一餐厅使用置换通风和混合送风的能耗[6]。
考虑了两种室外空气的控制策略：定室外空气量、变室外空气量，结果发现：当定室外空气量时，置换通风节省12%～18%的能量；当变室外空气量时，置换通风节省16%～26%的能量。
陈清焰等考察了美国5种典型气候条件下办公室、教室、厂房使用置换通风的能耗情况[4]，结果发现：与混合通风相比，置换通风系统可能消耗更多的风机能量、较少的制冷机和锅炉的能量。
XX建筑科技大学空气调节作业置换通风技术及其进展班级：暖通03研XX学号：谷长城30348指导教师：李安桂教授学院：环工学院二零零四年十二月十七日前言置换通风技术起源于北欧斯堪的纳维亚半岛国家，经过近20～30年的开展已相当成熟,在欧洲工业与民用建筑的通风和空调系统中获得了广泛的应用。
作为一种气流组织形式，它能够创造出良好的室内热舒适环境和改善室内空气品质；工业上在用来作为空调方式时，既可以给工人提供良好的室内空气环境，也可以有效的去除生产过程中产生的余热、余湿、和空气污染物，适于工艺过程的需要。
在北美，置换通风技术在近5年来应用也日趋广泛；在中国大陆，应用的地域普及XX、XX、XX、XX等冬冷夏热地区，XX、XX等热湿地区，、XX等寒冷地区，乌鲁木齐等枯燥地区。
但是，与传统的混合通风空调方式相比，其普及度及技术的成熟程度均还有很大差距。
中国国内的研究还不够充分〔尤其是在造价和工程设计指导方面〕，使得它的应用也受到了限制。
置换通风技术在传统的混合通风中，气流组织方式是：送风口安装在吊顶上〔也有安装在侧墙上或窗台上的〕，送风是以较高的风速把气流送入室内。
由于强烈的诱导作用，室内空气会被诱导进入送风气流中，随着送风气流的卷吸扩散，风速和温差会很快衰减。
在理想状态下，送风气流与室内空气混合得很均匀，不考虑风口临近区域，可认为室内温度和污染物浓度根本一样〔混合通风空气品质〕。
混合通风的缺点是室内风速不能任意的小，它随风量和冷负荷的增加而增加。
为了满足人们对使用空间内最正确热舒适性和优秀空气品质的要求，必须作好室内气流组织。
一般来说，相对于空调房间的混合通风方式而言，置换通风可以保证良好的室内空气品质而且节能。
置换通风以较低的温度从地板附近把空气送入室内，风速的平均值及紊流度均是比拟小，由于送风层的温度较低，密度较大，故会沿着整个地板面蔓延(spread)开来。
从地板或墙壁底部送风口所送冷风在地板外表上扩散开来，可形成"空气湖(airlake)"；并且在热源周围形成浮力尾流(buoyantplume),慢慢带走热量。
置换通风的优缺点
优点:热舒适以及室内空气品质良好;噪声小;空间特性与建筑设计兼容性好;适应性广,灵活性大;能耗低,初投资少,运行费用低。
缺点:在一些情况下,置换通风要求有较大的送风量;由于送风温度较高,室内湿度必须得到有效的控制;污染物密度比空气大或者是与热源无关联时,置换通风不适用;在高热负荷下,置换通风系统需要送冷风,因此置换通风并不适于较暖和的气候;置换通风的性能取决于屋顶高度,不适合于低层高的空间。
从动力学分析,对于风机能耗、冷却和加热的能耗及CO2的散发,采用置换通风时需注意以下问题:
(1)若忽略新风量要求来达到少量的节能,常常会损害室内空气品质;
(2)置换通风相对于稀释混合通风能达到25%的节能;
(3)在变流量系统的基础上使用置换通风相对于定流量系统可节省能耗43%。
室内干扰和空调负荷
在实际工程应用中，室内干扰和空调负荷等因素，对置换通风的效果具有较大影响。
室内干扰
置换通风的效果与空调房间内的热源分布、人员活动等内扰因素有很大关系。
通过CFD 模拟了热源在7种不同高度（0.5m, 0.75m, 1.0m，1.25m，1.5m，1.75m，2.0m）时室内气流分布和热力分层高度
的变化。
当热源位置较高时，工作区内空气与热源间的对流换热减少，从而影响温度场分布，使热力分层高度发生改变。
当热源降至送风散流器高度以下时，会对从散流器出来的低速气流产生较大影响。
此外，国内学者对分散热源（单热源、双热源）对气流温度分布的影响进行了研究，指出双热源时的热力分层高度较单热源时要小，上区温度也较单热源时低，说明分散热源对置换通风不利。
人员活动对室内污
染浓度分布的影响可用图来说明。
图中3条曲线分别为人进入室内前、在室内和离开后的沿高度方向上的污染浓度分布。
当人进入房间后污染浓度分布会发生很大的扰动，在进入前和离开后的分布曲线也是不相同的。
这是由于门的开启使得上区污染空气混入下区形成污染，人离开后下区重新形成稳定温度分层，滞留下区的污染空气由于缺少热羽流的有效卷吸无法立即进入上区引起工作区污染浓度增加的缘故。
由图可以看出，由于人员走动的影响，污染浓度分布发生了较大改变，但其影响主要局限在热力分层高度以下，说明热力分层高度对工作区溢散污染气流具有一定的锁定作用，而工作区内产生的污染物主要通过热羽流带入上区。
上面分析了热源分布及人员活动的影响，空气中的水蒸汽含量对整个空间的速度、温度分布的影响也不可忽视，随着湿源散湿量增加，空气密度减少，热源上部气流速度增加，热羽流卷吸气流量也相应增加，最终导致热力分层高度变化。
当送风量保持不变时，热力分层高度随气流含湿量的增加而下降。
置换通风的问题分析和发展前景
国内置换通风研究的问题分析置换通风方式与传统的混合通风方式相比，在一定条件下具有能提供更好的室内空气品质、节约能耗、经济效益显著等优势。
国外在这方面的理论研究已比较成熟。
目前，国内研究和开发置换通风系统应注意以下几个问题：
①置换通风起源于北欧，那里气候干燥、寒冷。
因此关于置换通风的基本理论都是基于那里特定的气候环境，从而使得大部分的研究集中在室内环境的温度和污染物浓度分布上，对室内湿度分布考虑较少。
而我国大部分地处亚热带，空气湿润，室内湿负荷较大。
传统的混合通风系统认为通风空间的湿度为定值，然而对于置换通风来说，空间的湿度分布并不是一致的。
因此，对于使用置换式通风的场合，室内湿度分布及湿度控制的研究显得尤为重要，具有很大的实际意义。
通过试验表明：在置换通风中，湿度与温度一样，确实存在分层梯度分布，上部区域的湿度大而下部区域的湿度小。
②就目前置换通风的研究进展状况来看，芬兰Laurikainen 等对多污染热源进行了研究。
而国内对多个污染源（多个相同污染源和多个不同污染源）置换通风系统进行深入研究的甚少，大多只围绕单一污染源展开研究。
在实际应用中，置换通风是多污染源并存的，并且包括人体（污染源）在内的复杂系统。
因此在多污染源情况下的置换通风问题的研究显得尤为重要。
③置换通风由于热力分层特性，使其较适合在高大空间建筑中使用。
如何有效地控制分界面高度，以适应不同建筑需要，还应做进一步研究。
④置换通风系统在实际应用过程中，不仅有热污染源所产生的向上自然对流射流气流。
而且在室内人员的人体四周也产生由于新陈代谢热所引起的向上气流，该气流将低区的空气带入呼吸区，从而降低工作区空气的洁净度。
另外，由于置换通风系统在地板附近送风，当空气温度较低，风速相对较高时，可能产生因吹风而引起的局部不舒适感。
Nielsen 等人曾探讨了18个置换通风房间的热舒适性条件，发现33%的测量区有大于15%的不满足率，有40%的区域头脚部的温差大于3K。
⑤置换通风系统原理简单但影响因素较多。
而国内的相关研究大多基于国外研究成果、经验和标准。
我国大部分地区气候不同于欧洲，湿度大、热负荷高。
因此进一步研究适合我国国情的置换通风系统及其相应的设计、计算方法和标准显得尤为重要。
置换通风的发展前景
置换通风系统由于通风效率高，通风效果好、节能显著等优点，得到快速的发展，被广泛接受。
这种通风方式的高效性、合理性为其开辟了广泛的发展前景。
其高效性体现在通风效率、换气效率高、节能效果显著。
其合理性则体现在：①原理的合理性，置换通风系统很好地利用了气体热轻冷重的自然特性和污染物自身的浮升特性，通过自然对流达到空气调节的目的；②结果的合理性，置换通风系统空气
分布的层状特点，将余热、余湿和污染物锁定于人的头顶之上，使人的停留区保持了最好的空气品质。
当前，空调节能与室内空气品质是暖通空调界面临的两大课题，而置换通风能在一定程度上较好的解决这两个问题。
在欧洲、北美，置换式通风已广泛应用于工业建筑、民用建筑及公共建筑中。
特别是在北欧斯堪的纳维亚国家，50%以上的工业通风系统、25%以上的民用通风系统采用了置换式通风系统。
在我国，该通风方式也得到了可喜的发展。
许多学校、研究机构和设计单位纷纷在设计、研究这种通风方式。
德国、法国、美国、瑞士等国的公司或大学纷纷来推销置换通风的产品和介绍置换通风的设计程序。
一种新的替代型通风空调系统已经叩响了我国的大门，预计将很快在我国推广开来。
2001年11月全国置换通风应用研讨会在上海召开。
2003年修订的《采暖通风与空气调节设计规范》中已加入了关于置换通风的条文，从而有望结束无章可循的局面。
这是个良好的开端。
相信，置换通风方式必在中国有着更为广泛的应用和发展，并被更多的用户所接受。
结束语
提高室内空气品质、节约能耗、走可持续发展之路已成为暖通领域面临的主要问题之一。
与传统的混合通风相比，置换式通风以其独特的气流形式，提供了良好的空气质量，节约了能耗，正被世界各国所广泛应用。
同样，作为一种低能耗、健康建筑理想的空调形式，也正在我国大力推广。
而研究一套适合我国国情的置换式通风设计准则和方法，是值得进一步深入研究的课题。
能耗与投资
安装热回收设备的变风量置换式通风系统的能耗比安装预热设备并保证最小新风比的变风量混合式系统少。
与传统混合式系统相比，置换通风比顶板冷却系统可节能37% ，置换通风定风量系统可节能5%—10% ，变风量系统可节能10%—15% 。
