06第6章通风与气流组织
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第六章通风与气流组织在本书的第三、四和五章中已经分别介绍了热湿环境和室内空气品质,而合理的气流组织是实现室内热湿环境和保证空气品质的最终环节。
通风空调系统通过送风口(机械通风)或建筑的开口(自然通风)将满足要求的空气送入建筑中,形成合理的气流组织,从而实现所需要的热湿环境和空气品质。
一般来说,狭义的气流组织指的是上(下、侧、中)送上(下、侧、中)回或置换送风、个性化送风等具体的送回风形式,也称气流组织形式;而广义的室内气流组织,是指一定的送风口形式和送风参数所带来的室内气流分布(Air Distribution)。
其中,送风口的形式包括风口(送风口、回风口、排风口)的位置、形状、尺寸,送风参数包括送风的风量、风速的大小和方向以及风温、湿度、污染物浓度等。
本章所讨论的内容即为这种广义的气流组织。
本章将着重介绍气流组织与室内空气环境的关系,包括常见的气流组织形式、气流组织的描述方法和评价指标、气流组织的测量与计算方法以及典型的气流组织示例等。
第一节通风(空调)的目的与方法1.1 通风(空调)的目的所谓通风,是指把建筑物室内污浊的空气直接或净化后排至室外,再把新鲜的空气补充进来,从而保持室内的空气环境符合卫生标准。
空调和通风有类似的作用,没有严格的区分,但是一般来说,空调还要考虑到控制房间的热环境,因此送风要经过较为复杂的处理过程,空调对效果的要求也更为严格。
建筑内部的空调通风条件是决定生活在建筑内部的人们健康、舒适的重要因素。
通风(或空调)的目的主要有以下几个方面:一、保证排除室内污染物。
室内空气污染物的来源多种多样。
有从室外带入的污染物:工业燃烧和汽车尾气排放的NO2、SO2、臭氧等;有室内产生的污染物:室内装饰材料散发的挥发性有机化合物、人体新陈代谢产生的CO2、家用电器产生的臭氧,以及厨房油烟等其它污染物。
室内污染物源可以散发到空间各处,在室内形成一定的污染物分布。
大量的污染物在空间存在,会对人体健康存在不利影响,而对房间进行通风则可以带走室内的污染物。
建筑环境学通风与气流组织建筑环境学涉及建筑物内外的所有环境要素。
通风和气流组织是其中两个重要的组成部分,它们对建筑物内部的空气调节、保持舒适室内环境、控制室内污染物和减少病原体传播等方面都起着至关重要的作用。
本文将介绍通风和气流组织的概念、原理、分类和特点,以及其在建筑环境学中的应用。
一、通风的概念、原理和分类1.1 通风的概念通风是指通过人工或自然的方式,将新鲜空气引入室内,将污浊空气排出室外,保持室内空气的新鲜、净化、循环和调节。
1.2 通风的原理通风的原理包括以下几个方面:•自然风:因为地球旋转,大气层会形成气压系统。
当地表气压高时,空气会流向气压低的地方,形成自然风。
•气流差异:由于室内外温度、湿度、气压等因素的差异,形成气流,促进新鲜空气的引入和污浊空气的排出。
•机械通风:通过风机、空调等机械设备,人工引入新鲜空气,带走污浊空气,实现空气的循环和调节。
1.3 通风的分类通风根据其方式分为以下几种类型:•自然通风:未使用任何机械设备,仅通过自然因素实现空气的循环和调节。
•强制通风:通过机械系统驱动,强制引入新鲜空气和排出污浊空气。
•混合通风:将自然风和机械通风相结合,使得空气的循环和调节更加详细。
•正压通风:通过增加室内空气压力,使得污浊空气自然流向室外。
•负压通风:通过减少室内空气压力,使得新鲜空气自然流向室内。
二、气流组织的概念、原理和特点2.1 气流组织的概念气流组织是指通过人工或自然的方式,调节和优化室内气流,确保空气的质量、温度、湿度和速度符合人体舒适所需。
2.2 气流组织的原理气流组织的原理包括以下几个方面:•气流方向:根据空气的密度和温度等物理因素,形成升温气流和下降气流,以促进空气的循环和调节。
•气流速度:适度的气流速度可以确保空气的质量和舒适度,过大或过小则可能对人体健康产生影响。
•气流质量:气流中应不含有有害物质和过高或过低的湿度和温度等因素。
•气流分布:气流应合理地分布到整个室内,使得室内空气质量的不均匀性减少。
第六章室内气流环境营造的理论基础
绪论
合理的气流组织是实现室内热湿环境和保证空气品质的最终环节。
狭义:上(下、侧、中)送上(下、侧、中)回或置换送风、个性化体送回风形式。
广义:一定的送风口形式和送风参数所带来的室内气流分布(a i r
d i s t r i b u t i o n)。
本章所讨论的为广义气流组织!
第一节室内气流环境营造方法概述
目的:
●保证排除室内污染物
●保证室内人员热舒适
●满足室内人员对新鲜空气的需要
通风:送风+排风=通风系统
自然通风:依靠自然风压、热压作用进行通风
机械通风:利用风机等机械设备进行通风
多层建筑的热压引起的自然通风
热压作用模拟的建筑模型
每层有上下两个开口
室内空气速度分布
室内空气温度分布
风洞模型实验
风洞模型实验
风压和热压的联合作用
风压和热压的联合作用
自然通风的主要优点
自然通风对于温带气候的很多类型建筑均适用
自然通风比机械通风经济
如果开口数量足够、位置合适,空气流量较大
不需要专门的机房
不需要专门的维护
自然通风的缺陷
通风量难以控制
在进深大,房间密度大的建筑自然通风难以保证新风的充分输入和平衡分配
在噪声和污染比较严重的地区不适用
一些自然通风的设计可能会带来安全隐患,应预先采取措施
自然通风的风道需要比较大的空间,经常受到建筑形式的限制
常见的自然通风形式
自然通风的主要实现形式
•穿堂风
•单面通风
•被动风井通风
•中庭通风
第三节稀释法与置换法
-机械通风
置换通风的两种类型
热羽流置换通风
单向活塞流置换通风:水平单向流、垂直单向流
实际送风的气流形式
决定混合通风气流组织的因素主要包括:送风口位置、送风口类型、送风量、送风参数等。
几种典型的气流形式:上送上回、上送下回、下送下回、侧送上下回。
第五节室内气流环境评价指标
理想的气流分布形式
两种典型的理想气流分布是均匀混合和活塞流动
均匀混合模型:
活塞流动模型:
不同的气流分布会形成完全不同的热湿环境和室内空气品质
实际气流的评价方法
实际的气流分布都不会是理想的气流形式,因此需要对实际气流分布好坏进行评价的方法。
根据通风气流的目的,气流分布的评价分为三个方面
通风有效性
排污有效性
能量利用有效性与热舒适
通风有效性评价的三个方面
空气龄
换气效率
可及性
1空气龄(A i r A g e)
最早于20世纪80年代由S a n d b e r g提出。
空气龄是指送风到达房间某点的时间。
某点的空气龄越小,说明该点的空气越新鲜,空气品质就越好。
与空气龄相关的两个参数
残余时间(R e s i d u a l l i f e t i m e)
空气从当前位置到离开房间的时间
驻留时间(R e s i d e n c e t i m e)
空气离开房间时空气龄
空气龄、残余时间和驻留时间示意图空气龄的频率分布函数和累积分布函数
从统计角度来看,房间中某一点的空气由不同的空气微团组成,这些微团的年龄各不相同。
因此该点所有微团的空气年龄存在一个频率分布函数f(τ)和累计分布函数F(τ)
空气龄与频率分布函数和累积分布
函数的关系
几处典型的空气龄或时间
出口处的空气龄
出口这一点的空气龄
平均驻留时间
出口空气驻留时间的质量平均
房间平均空气龄
房间各点空气龄的体平均
示踪气体
利用示踪气体研究建筑物空气分布与渗透特性是通风实验测量的重要手段。
示踪气体的目的是准确标识室内空气流动特性,因此必须:
⏹具有被动特性
⏹具有可测性
⏹具有稳定性
⏹具有无毒性等。
常见的示踪气体包括甲烷、S F6、二氧化碳等。
示踪气体的常见释放方法
脉冲法(p u l s e m e t h o d):
上升法(s t e p-u p m e t h o d):
下降法(或衰减法)(s t e p-d o w n o r d e c a y m e t h o d):
具体定义见教材,并划线标注!
2换气效率
对于理想“活塞流”的通风条件,房间的换气效率最高。
此时,房间的平均空气龄最小,它和出口处的空气龄、房间的名义时间常数存在以下的关系:
换气效率的定义及含义
定义实际通风条件下房间平均空气龄与活塞流下的比值为
换气效率(该值不大于1),它反映了新鲜空气置换原有空气的快慢与活塞通风下置换快慢的比较
空间各点的换气效率
空间各点的换气效率
空间各点的换气效率可以大于1,反映了新鲜空气替换原有空气的有效程度
3送风可及性
传统的气流组织评价指标,如空气龄和换气效率,均反映的是稳态情况
近年来的恐怖袭击和反恐通风,以及S A R S期间有害病毒传播的范围,使人们越来越关注有限时间内送风的有效性
送风可及性的定义
该送风口对空间任一位置在时间 时的可及性定义为
可及性的物理意义
可及性是流场自身的特性,与示踪气体无关
可及性反映了在一定时间内,各风口送风到达空间各点的相对程度
单一风口经过足够长时间后,空间各点的可及性均为1
多个风口经过足够长时间后,在空间各点的可及性和为1
稳态送风可及性
稳态时的送风可及性的物理意义。
(解释)
根据送风可及性的大小,可以确定各风口对空间各处的影响程度。
小结
可以用空气龄、换气效率和送风可及性三种指标评价某种通风形式的通风效率
空气龄可以用示踪气体方法测量,有三种释放示踪气体的方法
可及性反映了各送风口的空气在给定时间到达空间各处的有效程度。