第10章 室内气流分布10.1 对室内气流分布的要求与评价10.1.1 概述空气分布又称为气流组织。
室内气流组织设计的任务就是合理的组织室内空气的流动与分布，使室内工作区空气的温度、湿度、速度和洁净度能更好的满足工艺要求及人们舒适感的要求。
空调房间内的气流分布与送风口的型式、数量和位置，回风口的位置，送风参数，风口尺寸，空间的几何尺寸及污染源的位置和性质有关。
下面介绍对气流分布的主要要求和常用评价指标。
10.1.2 对温度梯度的要求在空调或通风房间内，送入与房间温度不同的空气，以及房间内有热源存在，在垂直方向通常有温度差异，即存在温度梯度。
在舒适的范围内，按照ISO7730标准，在工作区内的地面上方1.1m 和0.1m 之间的温差不应大于3℃(这实质上考虑了坐着工作情况)；美国ASHRAE55-92标准建议1．8m 和0．1m 之间的温差不大于3℃(这是考虑人站立工作情况)。
10.1.3 工作区的风速工作区的风速也是影响热舒适的一个重要因素。
在温度较高的场所通常可以用提高风速来改善热舒适环境。
但大风速通常令人厌烦。
试验表明，风速<0.5m/s 时，人没有太明显的感觉。
我国规范规定：舒适性空调冬季室内风速≯0.2m/s ，夏季≯0.3m/s 。
工艺性空调冬季室内风速≯0.3m/s ，夏季宜采用0.2-0.5m/s 。
10.1.4 吹风感和气流分布性能指标吹风感是由于空气温度和风速(房间的湿度和辐射温度假定不变)引起人体的局部地方有冷感，从而导致不舒适的感觉。
1．有效吹风温度EDT美国ASHRAE 用有效吹风温度EDT(Effective Draft Temperature)来判断是否有吹风感，定义为)15.0(8.7)(EDT ---=x m x t t ν (10-1)式中 t x ,t m --室内某地点的温度和室内平均温度，℃；v x --室内某地点的风速，m/s 。
对于办公室，当EDT=-1.7~l ℃，v x ＜0.35m/s 时，大多数人感觉是舒适的，小于下限值时有冷吹风感。
EDT 用于判断工作区任何一点是否有吹风感。
2．气流分布性能指标ADPI气流分布性能指标ADPI （Air Diffusion Perfomance Index ），定义为工作区内各点满足EDT 和风速要求的点占总点数的百分比。
对整个工作区的气流分布的评价用ADPI 来判断。
对已有房间，ADPI 可以通过实测各点的空气温度和风速来确定。
在气流分布设计时，可以利用计算流体力学的办法进行预测；或参考有关文献、手册提供的数值。
10.1.5 通风效率E v通风效率E v (Ventilation efficiency)又称混合效率，定义为实际参与工作区内稀释污染物的风量与总送入风量之比，即VCV V V V V V E -= Ev 也表示通风或空调系统排出污染物的能力，因此Ev 也称为排污效率。
⑴当送入房间空气与污染物混合均匀，排风的污染物浓度等于工作区浓度时，E v ＝1。
⑵一般的混合通风的气流分布形式，E V ＜1。
若清洁空气由下部直接送到工作区时，工作区的污染物浓度可能小于排风的浓度，Ev>1。
E V 不仅与气流分布有着密切关系，而且还与污染物分布有关。
污染源位于排风口处，Ev 增大。
以转移热量为目的的通风和空调系统，通风效率中浓度可以用温度来取代，并称之为温度效率E T ，或称为能量利用系数，表达式为ss e T t t t t E --= (10-2) 式中 t e 、t 、t s --分别为排风、工作区和送风的温度，℃。
10.1.6 空气龄⑴空气质点的空气龄：简称空气龄(Age of air)，是指空气质点自进入房间至到达室内某点所经历的时间。
⑵局部平均空气龄：某一微小区域中各空气质点的空气龄的平均值。
空气龄的概念比较抽象，实际测量很困难，目前都是用测量示踪气体的浓度变化来确定局部平均空气龄。
由于测量方法不同，空气龄用示踪气体的浓度表达式也不同。
如用下降法(衰减法)测量，在房间内充以示踪气体，在A 点起始时的浓度为c(0)，然后对房间进行送风(示踪气体的浓度为零)，每隔一段时间，测量A 点的示踪气体浓度，由此获得A 点的示踪气体浓度的变化规律c(r)，于是A 点的平均空气龄(单位为s)为)0()(0c dr c A ⎰∞=ττ (10-3)⑶全室平均空气龄：全室各点的局部平均空气龄的平均值⎰=VdV V ττ1 （10-4） 式中V 为房间的容积。
如用示踪气体衰减法测量，根据排风口示踪气体浓度的变化规律确定全室平均空气龄，即⎰⎰∞∞=00)()(dr c dr c e e A ττττ (10-5)式中c e (τ)即为排风的示踪气体浓度随时间的变化规律。
⑷局部平均滞留时间(Residence time)：房间内某微小区域内气体离开房间前在室内的滞留时间，用τr 表示，单位为s 。
⑸空气流出室外的时间微小区域的空气流出室外的时间：某一微小区域平均滞留时间减去空气龄。
全室平均滞留时间：全室各点的局部平均滞留时间的平均值，用于r τ表示。
全室平均滞留时间等于全室平均空气龄的2倍，即ττ2=r （10-6）理论上空气在室内的最短的滞留时间为N VV n 1== τ （10-7）式中 V 为房间体积，m 3；V 为送入房间的空气量，m 3/s ；N 为以秒计的换气次数，1/s ；τn 又称为名义时间常数(Nominal time constant)。
空气从送风口进入室内后的流动过程中，不断掺混污染物，空气的清洁程度和新鲜程度将不断下降。
空气龄短，预示着到达该处的空气可能掺混的污染物少，排除污染物的能力愈强。
显然，空气龄可用来评价空气流动状态的合理性。
10.1.7 换气效率换气效率（Air exchange e ffciency)ηa 是评价换气效果优劣的一个指标，它是气流分布的特性参数，与污染物无关。
其定义为：空气最短的滞留时间ηn 与实际全室平均滞留时间于r τ之，即ττττη2n r n a == （10-8） 式中 τ--实际全室平均空气龄，s 。
τn /2--最理想的平均空气龄。
从式(10-8)可以看到：换气效率也可定义为最理想的平均空气龄τn /2与全室平均空气龄τ之比。
τa 是基于空气龄的指标，它反映了空气流动状态合理性。
最理想的气流分布τa ＝1，一般的气流分布τa ＜l 。
1O.2 送风口和回风口1．送风口的型式⑴按安装位置分为侧送风口、顶送风口(向下送)、地面风口(向上送)。
⑵按送出气流的流动状况分为扩散型风口、轴向型风口和孔板送风口。
扩散型风口：具有较大的诱导室内空气的作用，送风温度衰减快，但射程较短；轴向型风口：诱导室内气流的作用小，空气温度、速度的衰减慢，射程远；孔板送风口：在孔板上满布小孔的送风口，速度分布均匀，衰减快。
⑶按形状分为格栅、活动百叶窗、喷口、散流器、旋流式喷口和置换送风口。
①格栅送风口叶片或空花图案的格栅，用于一般空调工程。
②活动百叶窗如图10-1所示。
通常装于侧墙上用作侧送风口。
双层百叶风口：有两层可调节角度的活动百叶，短叶片用于调节送风气流的扩散角，也可用于改变气流的方向；调节长叶片可以使送风气流贴附顶棚或下倾一定角度(当送热风时)。
单层百叶风口：只有一层可调节角度的活动百叶。
这两种风口也常用作回风口。
③喷口如图10-2所示，有固定式喷口和可调角度喷口。
用于远程送风，属于轴向型风口。
射程(末端速度0.5m/s处)一般可达到10-30m，甚至更远。
通常在大空间(如体育馆、候机大厅)中用作侧送风口；送热风时可用作顶送风口。
如风口既送冷风又送热风，应选用可调角喷口。
调角喷口的喷嘴镶嵌在球形壳中，该球形壳(与喷嘴)在风口的外壳中可转动，最大转动角度30º。
可人工调节，也可电动或气动调节。
在送冷风时，风口水平或上倾；送热风时，风口下倾。
图10-1 活动百叶风口(a)双层百叶风口 (b)单层百叶风口图10-2 喷口(a)固定式喷口 (b)可调角度喷口④散流器图10-3为三种比较典型的散流器。
直接装于顶棚上，是顶送风口。
✧平送流型的方形散流器如图(a)所示，有多层同心的平行导向叶片，使空气流出后贴附于顶棚流动。
可以做成方形，也可做成矩形；可四面出风、三面出风、两面出风或一面出风。
平送流型的圆形散流器与方形散流器相类似。
平送流型散流器适宜用于送冷风。
✧下送流型的圆形散流器图(b)所示，又称为流线型散流器。
叶片间的竖向间距是可调的。
增大叶片间的竖向间距，可以使气流边界与中心线的夹角减小。
送风气流夹角一般为20º-30º，在散流器下方形成向下的气流。
✧圆盘型散流器如图(c)所示，射流以45º夹角喷出，流型介于平送与下送之间。
适宜于送冷、热风。
各类散流器的规格都按颈部尺寸A×B或直径D来标定。
图10-3 方形和圆形散流器(a)平送流型方形散流器 (b)向下送流型的圆形散流器 (c)圆盘型散流器⑤可调式条形散流器如图10-4所示。
条缝宽19mm，长度500-3000mm，据需要选用。
调节叶片的位置，可改变出风方向或关闭；可多组组合(2、3、4组)在一起使用，如图所示。
条形散流器用作顶送风口，也可用于侧送口。
图10-4 可调式条形散流器(a)左出风 (b)下送风 (c)关闭 (d)多组左右出风 (e)多组右出风⑥固定叶片条形散流器如图10-5所示，颈宽50-150mm，长度500-3000mm。
根据叶片形状可有三种流型：直流式、单侧流和双侧流。
可以用于顶送、侧送和地板送风。
图10-5 固定叶片条形散流器(a)直流式 (b)单侧流 (c)双侧流⑦旋流式风口如图10-6所示，有顶送式风口和地板送风的旋流式风口。
✧顶送式风口如图(a)，风口中有起旋器，空气通过风口后成为旋转气流，并贴附于顶棚流动。
特点：诱导室内空气能力大、温度和风速衰减快。
适宜在送风温差大、层高低的空间中应用。
旋流式风口的起旋器位置可以上下调节，当起旋器下移时，可使气流变为吹出型。
✧地板送风的旋流式风口如图(b)，工作原理与顶送形式相同。
图10-6 旋流式风口1-起旋器 2-旋流叶片 3-集尘箱 4-出风格栅⑧置换送风口如图10-7所示。
风口靠墙置于地上，风口的周边开有条缝，空气以很低的速度送出，诱导室内空气的能力很低，从而形成置换送风的流型。
送风口角度：靠墙上放置时，在180º范围内送风；置于墙角处，在90º范围内送风；置于厅中央，在360º范围内送风。
图10-7所示为180º范围送风口。
图10-7 置换送风口图10-8 回风口(a)格栅式回风口 (b)为可开式百叶回风口1-铰链 2-过滤器挂钩2．回风口由于回风口的汇流流场对房间气流组织影响比较小，因此风口的形式比较简单。
