下载文档原格式
中国建筑中广泛应用置换通风１.引言近年来，一种新的通风方式--置换通风在我国日益受到设计人员和业主的关注。
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。
1978年德国柏林的一家铸造车间首次采用了置换通风系统，从这以后，置换通风系统逐渐在工业建筑、民用建筑及公共建筑中得到了广泛的应用。
特别是在北欧斯堪的纳维亚国家，现在大约50％的工业通风系统采用了置换通风系统，大约25％的办公室通风系统采用了置换通风系统。
在中国，也有一些工程开始采用置换通风系统，并取得了一些令人满意的结果。
2.置换通风的原理与特点置换通风以低速在房间下部送风，气流以类似层流的活塞流的状态缓慢向上移动，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。
气流产生热力分层现象，出现两个区域：下部单向流动区和上部混合区。
空气温度场和浓度场在这两个区域有非常明显的不同特性，下部单向流动区存在一明显垂直温度梯度和浓度梯度，而上部紊流混合区温度场和浓度场则比较均匀，接近排风的温度和污染物浓度。
因此，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。
根据连续性原理，在任一个标高平面上的上升气流流量Qp等于送风量Qs与回返气流流量Qr之和。
因此必将在某一个平面上烟羽流量Qp正好等于送风量Qs，在该平面上回返空气量等于零。
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。
![什么是置换通风[置换通风的设计计算与节能效果比较]](https://img.taocdn.com/s1/m/5ada9e27974bcf84b9d528ea81c758f5f61f2987.png)
什么是置换通风[置换通风的设计计算与节能效果比较]置换通风是一种通过保持建筑内外空气的连续流动，实现室内空气质量改善的通风方式。
它通过将新鲜空气引入建筑内部，将污浊空气排出，以维持室内空气的清新和健康。
置换通风的原理是利用自然风力或机械设备，通过建筑的开放式构造或通风系统，将室内的污浊空气和热量排出，同时引入新鲜空气。
置换通风的关键是要确保空气流动的通畅性和室内外气体的交换效果。
对于置换通风的设计计算，首先需要了解建筑的空气质量需求和通风效果目标。
然后根据建筑的形状、朝向、周边环境和使用情况等因素进行通风量的计算。
一般来说，通风量的计算需要考虑室内外温差、室内外风速、人员密度、设备热负荷等因素。
在置换通风的设计中，还需要考虑风道系统、新风口和排风口的位置和布局。
优化风道系统的设计可以提高空气流动的效果，合理布置新风口和排风口可以实现室内空气的均匀分布。
在节能效果方面，置换通风相比传统通风方式具有一定的优势。
由于置换通风可以利用自然风力进行通风，相对于机械通风方式，能够降低能耗和运营成本。
此外，由于置换通风不需要使用空调来实现空气的循环，因此可以减少空调设备的使用，进一步降低能耗。
然而，置换通风也存在一些局限性：首先，置换通风的效果受到气候、季节和周边环境的影响，无法保证在任何情况下都能实现理想的通风效果；其次，置换通风的系统设计和安装需要专业知识和技能，不当的设计和操作可能会导致通风效果不佳或存在安全隐患。
综上所述，置换通风是一种通风方式，通过引入新鲜空气和排出污浊空气，以改善室内空气质量。
在设计计算方面，需要考虑建筑的空气质量需求和通风效果目标，以及各种因素对通风量的影响。
与传统通风方式相比，置换通风具有较好的节能效果，但也存在一些限制和挑战。
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。
置换通风的设计计算与节能效果比较来源：岁月联盟作者：佚名时间：2010-08-24摘要：转换通风作为改善空调房间空气品质的一种重要方式，近年来倍受关注。
本文分别从人体热舒适性和控制污染源以保证室内空气品质的角度讨论了转换通风送风量和送风温度的，同时论证了合理设计条件下，置换通风的节能效果。
关键词：置换通风，热舒适性，室内空气品质，送风量一、概述一般来说，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。
从地板或墙底部送风口所送冷风在地板表面上扩散开来，可形成"空气湖(air lake)"；并且在热源周围形成浮力尾流(buoyant plume)慢慢，带走热量。
由于风速较低，气流组织紊动平缓，没有大的涡流，因而室内工作区空气温度在水平方向上比较一致，而在垂直方向上分层，层高越大，这种现象越明显。
由热源产生向上的尾流不仅可以带走热负荷，也将污浊的空气从工作区带到室内上方，由设在顶部的排风口排出。
底部风口送出的新的墙体，余热及污染物在浮力及气流组织的驱动力作用下向上运动，所以置换通风能在室内工作区提供良好的空气品质。
置换通风方式首先在北欧出现，并且在过去的二十年得到了广泛的应用，我国在近十年内也展开了大量的研究。
［1-3］置换通风虽然有一定的优点，但也有其一定的适用条件。
置换通风一般适用于污染源与发热源相关的场所，且层高不低于2.5m，此时污浊空气才易于被浮力尾流带走；对房间的设计冷负荷也有一个上限，目前的研究表明，如果有足够的空间来大型送风散流装置的话，房间冷负荷可达120w/㎡。
［4］当房间冷负荷过大，置换通风的动力能耗将显著加大，性下降，而且送风装置占地、占空间的矛盾也更为突出。
由于置换通风的送风口处于工作区，送风温度必须控制在人体舒适范围内，送风温差的合理确定是置换通风空调系统设计的难点之一。
如果送风温差设计偏小，则会造成送风量偏大，送风散流装置的尺寸大小和数量增多，设备投资加大；如果送风温差过大，送风温度必然较低，人体头部与脚面之间温差偏大，使人产生冷感，降低人体热舒适性。
根据Melikov和Nelson［4］的实验发现33%的测试点上超过15%的人感动有吹风感，引起不适，40%测试点上人体头脚温差3℃超过，这超过了活动区环境条件的ASHARE 5592标准。
因此，合理的设计送风量和送风温度是关系到置换通风保证室内空气品质和人体热舒适性的一个重要因素。
本文分别从人体热舒适性和控制污染源保证室同空气品质的角度讨论置换通风送风量和送风温度的方法。
二、送风量计算1.从人体热舒适性角度对于置换通风，室内空气温度在垂直方向的分布近似如图1所示。
Tf为脚面处(0.1m)温度，由于地板的对流和辐射传热以及送风口周围空气的卷入，使其略高于送风Ts，Td为排风温度，Th为1.1m高度，即人为坐姿时头部高度的温度。
瑞典Mundt［5］理论推导出无量纲温度θf的计算式：(1)LT：通风量M3/h ρ：空气密度Kg/m3Cp：空气定压比热KJ/Kg·℃ A：地板面积㎡一般情况下，可按下述数值取：αr ：房间辐射换热系数，αr=5w/㎡·℃ αr：房间对流换热系数，αc=4w/㎡·℃1 置换通风室内温度垂直分布垂直温度分布是非线形的，且与通风量、热负荷类型、壁面温度、辐射热空间尺寸、风口形式等均有关系。
要想准确的描述它不仅很困难的，而且也没这个必要。
因为舒适性角度出发考虑这个问题，我们最关心的是人体头部和脚部之间的温度。
Xiaoxiong Yuan［7］1999根据大量实验数据和理论分析，得到计(2)Q:室内人员及电气设备负荷w，O：室内照明负荷w，Ql：结构及太阳辐射热负荷w,Qe式中的经验系数值如下：A=0.295， B=0.132， C=0.185上述公式在计算余热量时，不计入室内潜热，因为置换通风中促成温度分层的实际因素是显热。
而湿度可按污染物浓度计算［8］。
此公式适用于小型办公室、分区域大型办公室以及厂房等。
它虽然是根据坐姿人体舒适性拟和得到，但由于1.1m与1.8m垂直温度梯度要比0.1m与1.1m间温度梯度小，所以上式＜3℃，再同样可作为站立人员的舒适性条件。
按ASHARE 5592标准，取ΔThf根据不同类型热负荷大小，就可以利用相关经验公式确定在满足人体热舒适性。
条件下所需送风风量LT2.从控制污染源浓度及室内空气品质的角度考虑置换通风的换气效率要高于混合通风，在保证相同的室内空气品质的前提下，所需新风量要少于混合通风所需量，若仍采用混合通风方式确定新风量的经验数值来设计，必将导致新风量大，且浪费了冷量。
其所需新风量的计算可采用下列经验公式［6］:n为换气次数，Q为总负荷，Lm是混合通风方式下通风效率为1时的新风量，按ASHRAE1989标准［8］规定，应由每人最小新风量指标Rp(L/so人)和每㎡PD:人数，1［7］。
表1 ASHRAE62-1989R新风量要求使用类型通风要求使用指标RPRb人员密度差异因数通风效率办公空间 3.0 0.35 0.07 1 0.8 零售商店 3.5 0.85 0.15 0.75 1.00 普通教室 3.0 0.55 0.35 1 0.90 会议室 2.5 0.35 0.5 1 1.003.送风量的确定送风量的大小L取LI 与LT的较大值在特殊情况下，LI =LT，则空气处理系统采用100%的新风，即空气处理系统为直流式：一般情况下，LI ＜LT，则新风率R=LI/LT。
三、送风温度的T s 和排风温度Td。
T s ，排风温度Td以及新风量LI确定后，就可以确定制冷系统总的冷负荷。
四、计算示例一个置换通风办公室，房间尺寸为4m×8m×3m(L×W×H)，围护结构冷负荷Qe 为1.5Kw,照明冷负荷QI为0.2Kw，人员及设备冷负荷Qo为2Kw，单位面积的冷负荷指标115.6w/㎡，室内散湿量为0.25g/s，则ε=14800。
试计算送风量和送风温度。
工作区设计温度为24℃。
解：根据公式2计算，取ΔThf =2.5℃,LT=1001.7m3/h根据公式 6，且PD 取4人，Lm=83.5m3/h根据公式4：η=2.05，所需新风量为：LI=40.7m3/hL I ＜LT,L=LT=0.278m3/s,Th=24℃,Tf=24-2.5=21.5根据公式1：θf =0.175，由此得到：Ts=19.5℃,Te=30.5℃ΔT=Te -Ts=11.0℃若采用混合通风设计，按机器露点送风TL=13℃，送风温差为13℃，新风量为Lm，由于置换通风室内温度垂直分布(21.5℃-30.5℃)，故为了增强可经，混合通风室内设计温度取平均值TN1=26℃，则送风量及新风比分别为：L1=0.236m3/s=849.6m3/h,R1=9.8%根据置换通风及混合通风的送风温度及新风比可以确定系统的能耗。
可以分别计算置换通风和混合通风的耗冷量Qd 和Qm，对于置换通风，首选C可以看出，采用置换通风设计，将会造成送风量加大，造成风机能耗加大，送风散流器的大小和数量增多。
但由于新风量低于混合通风的设计值，且置换通风送风温度(19.5℃)明显高于混合式通风(13℃)，可有效利用二次回风，使整个系统能耗将于混合式通风，节能12%-18%［9］。
五、结论置换通风送风量及送风温度是通风系统设计的一个关键问题，涉及室内空气品质和舒适性要求，同时也关系到系统能耗。
按上述介绍公式来确定送风量和送风温度，不仅可以满足人体舒适性要求，也能保证室内空气品质，设计送风量略高于混合通风。
合理地设计置换通风系统，并有效地与热回收、二次回风等结合起来，可以使系统节能。
上文所提供的设计方法是按具体的条件得到的，有一定的适用条件，对于大空间，如剧院、大型厂房还有待进一步的研究。
：1.马仁民.论下部送风空调节能及其适用条件.暖通空调，1983.13(3).2.刘传聚.通风房间温度梯度之研究.全国空调制1998冷学术年会集.1998.3.连之伟，王同军，马仁民，下送风房间热分布系数影响因素的方差分析.暖通空调，1996，26(2)4.Melikov, A.K., and J.B.Nielsen.Local thermal discomfort due to draft and vertical temperature difference in rooms with displacement ventilation. ASHRAE Transactions 1989,95(2).5.Mundt, E.Convective flow above common heat source in rooms with displacement ventilation. Proceedings o ROOMVENT '90, oslo.6.Xiaoxiong Yuan, QingYang Chen, and Leon R, Glicksman. Modelsfor prediction of temperature difference and ventilation effectiveness with displacement ventilation. ASHRAE Transactions 1999,105(1).7.韩华，徐文华，范存养.国外新风量标准设计指标的(1)：ASHRAE标准62-1989的修订.暖通空调，000，30(5).8.芩鸣，倪波.上海馆置换通风系统设计研究.暖通空调，2000，30(5).9.Shiping Hu, Qingyan Chen, Leon R.Glicksman. Comparison of energy consumption between displacement and mixing ventilation systems for different U.S.buildings and climates. ASHRAE Transactions 1999.105(2)。
