置换通风的原理与应用

只要保证分层高度(地面到界面的高度) 在人员工作区以上，就可以保证工作区优良 的空气品质。
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置换通风的热力分层
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❖ 2.室内空气的流速低，速度场平稳，呈层流或低 紊流状态.
❖ 3.污染物在人停留区不扩散，而被上升的气流直 接带到上部非人活动区.
特性：
① 与稀释通风相比，置换通风是以浮力控制为动力平 推出室内污染物； ② 具有较高的空气品质和热舒适性； ③ 具有较高的通风效率； ④ 室内有着截然不同的温度场、速度场和浓度场。
室内空气品质要求低时： qn2m 53/(h人 )
②根据室内有害物发生量确定新风量
L G
cp cs
式中, G —室内有害物发生量， mg；/ h
cp cs
—排风的有害物浓度，a —送风的有害物浓度，
m；g / m3 m。g / m3
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8) 送风量的确定
根据置换通风热力分层理论，界面上的烟羽流量qp与送风流量qs相等，
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图 3.14 房间垂直温度梯度
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6）送风温度的确定：
送风温度由下式确定:
式中:
ts=t1.1-Δtn(
1-k c
-1)
c—停留区温升系数， k—地面区温升系数，
c tn t1.1 t0.1 t tp ts
k t0.1 t0.1 ts t tp ts
也可分别见表3-7和表3-8所示。
冷却顶板只能除去显热负荷，且没有提供 换气，一般与置换通风相结合。
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2.系统设计的特殊性
1）减少了能量消耗. 2）冷却顶板的供水温度高（一般高于露点2℃）. 3）由于冷冻水温度高，有条件可采用天然冷源. 4）置换通风的气流是自下而上的，为架空地板也可采用侧向
送风，但要设计好气流组织.
3.冷却顶板加置换通风的优缺点
1.混合通风以建筑空间为本，置换通风 以人为本.
2.混合通风以稀释原理为基础，置换通风 以浮力控制为动力.
3.在原理上，混合通风的送风仅作为动量 源，由此产生卷吸周围空气的射流，而置 换通风的送风既是动量源，又是浮力源.
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4.从目标和结果看，置换 通风是要在工作区创造一 个近于新鲜的送风条件， 而混合通风则是在整个室 内空间形成一个近于排风 的空气条件.
①②③室即工室内出作内送风区上排后温部风地度温温表梯升差层度⊿tΔ的⊿ptt=温n==t升ptpt⊿-1-t.t101t..s-11,t=。0. t10;. 1 - ts ; 工作区温差⊿ts = k⊿t + c⊿t ,（K为地面区温升系数、C
为停留区温升系数）。 置换通风房间内的上述温度梯度如图3.14 所示。
等
整个空间
人员活动区域
a
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❖ 二、置换通风的特性
1.室内温度和污染物浓度呈层状分布.
根据羽流理论，室内流场分为两个区域：
下部区域为低温单向流动区，污染物浓度最低，空 气品质好，存在垂直温度梯度和浓度梯度；上部区 域为紊流混合区，温度高，污染物浓度高，但温度 场和浓度场较均匀，接近排风；两个区域间还存在 一定高度、一定厚度的界面——热力分层高度。这 一分层高度极重要.合理控制它才能保证置换通风的 空气质量，达到节能效果。
下面是置换通风的特点：
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特点比较 垂直温梯 （1）脚到头 （2）头部以上 风口数量 气流组织
送风温度 负荷
灰尘 噪声 呼吸带新鲜度
控制区域
稀释型(上送下回)
置换型（下送上回）
冬季较大
夏季较大
（1） 可不计
（1） 3~5℃（脚踝部温度较低）
（2） 4~5℃
（2） 可不计
可用少量送风口（尺寸较大） 需要大量小型风口
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SL出品
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在设计置时换应通根风据房实间际内情工况作确区定的，温可度参梯考度表⊿t3n.5是和影3响.6人所体示舒。适的重要因素。
表3.5 室内温度tn 及工作区温度梯度
活动方式
静坐 轻度劳动 中度劳动
重劳动
散热量 （W）
120 150 190 270
tn（℃）
22 19 17 15
（t1.℃1-t0）.1 ≤2. 0 ≤2. 5 ≤3.0 ≤3.5
1）热舒适性好，室内空气品质好 2）处理空气少，可降低空调机组、风管等投资和建筑投资. 3）风量小风机能耗小；供水温度高使机组的COP提高，电耗 降低；过渡季节利用冷却塔也减少能耗.
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❖该系统存在的不足：
辐射式冷却顶板以辐射换热为主，只 能排除显热，故最大冷量受到可布置吊顶 面积的限制，故在冷负荷较大的场合冷却 顶板不适用。另外，实际工程中，制冷顶 板技术要求高，施工较困难。
圆柱型置换通风器
半圆柱a 型置换通风器
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扁平型置换通风器
圆柱型置换通风器
落地式置换通风在a工业厂房的应用
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通风在上海某会议厅的应用
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Байду номын сангаас
架空式通风器在办公室的应用
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❖六、置换通风与冷却顶板(DV+CC)
❖ 1.冷却顶板
所谓冷却顶板技术是将全部或部分顶板的 温度降至并保持在室温之下，利用顶板来消 除室内热负荷。
5.置换通风与传统通风方式 相比具有较好的节能效果 （20%以上）
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五.置换通风的设计
1）置换通风的设计应符合下列条件: ①污染源与热源共存时； ②房间高度不小于2.4m； ③冷负荷小于120W/m2 的建筑物。
2）置换通风的设计参数应符合下列条件:
①坐着时,头部与足部温差⊿thf≤2℃； ②站着时,头部与足部温差Δthf≤3℃； ③吹风风险不满意率的值不大于15%；
有大的互相作用的回流。感觉舒适。 非常均匀，近似单向流。脚踝处有吹风感。
冬夏季气流达到距离不同。
最佳温度下限15℃
最佳温度下限19.5℃
考虑室内全部负荷，风量大，冷负荷 不考虑上部负荷，风量小，冷负荷小。
大。
不致使灰尘飞扬
有灰尘飞扬之虞，应注意空气过滤
噪声处理按常规设计
噪声处理要求高
室内污染物浓度与排风口浓度基本相 清洁空气先经过呼吸带
地板上形成一层较薄的由新鲜空
气扩散所形成的空气湖。室内热
源产生向上的对流气流，与较凉
的新鲜空气随对流气流向室内上
部流动，从而形成室内空气运动
的主导气流。排风口设置在房间
的顶部，将污染空气排出。热源
引起的热对流气流使室内产生垂
直的温度梯度。
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置换通风的流态
3
在暖通空调课本的室内气流分布那章节有讲到下部送风 的气流分布，置换通风属于其中的一种。而地板送风也 是下部送风的一种，大家可以考虑下这两种气流分布有 什么不同？
置换通风的原理 及应用
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❖ 一、置换通风的原理（Displacement Ventilation) 置换通风是依靠密度差而形成热气流上升、
冷气流下降的原理实现通风换气的。
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置换通风原理:
置换通风是将新鲜空气直接
送入工作区(温度通常低于室内
工作区的温度)，较凉的空气由
于密度大而下沉到地表面,并在
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置换通风的温度、速度和相对浓度分布 曲线D表示置换通风 曲线M 表示稀释通风相对浓度以房间平均浓度为基准
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图a中曲线M表示稀释通风时的温度曲线。其出口温度较低， 出口空气与周围空气充分混合后温度迅速提高并在垂直方向上 保持几乎相等的温度，即温度梯度极小。
图b 中的曲线D 表示置换通风室内速度分布。可见置换通风 出口风速约为0.25 m/s ,而在1.1 m 处的风速仅为0.08m/s,而 且在距地板0.5m 以上的高度其风速均低于0.08 m/s。稀释通 风的速度分布如曲线M所示。该种方法室内风速均高于置换通 风。
即：
qs qp
分层高度分别为Z1=1.1m以及Z2=1.8m时的烟羽流量。
9) 送排风温差的确定
在置换通风的房间内，在满足热舒适性要求条件下，送排风温差随着 顶棚高度的增高而变大。列出了送排风温差与房间高度的关系。
表送排风温差与房间高度的关系
房间高度/m
﹤3
3～6
6～9
﹥9
送排风温差 /℃
5～8
8～10
)-1]
5～10
房间用途及 送风情况 仅送最小新
风量
0.33 0.20
15～20 ﹥25
使用诱导式 置换通风器
的房间
会议室
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7) 新风量的确定： ①按室内人员确定新风量
L nq
式中： n—室内人员数； q—每个人所需新风量，q可按房间需要确定，
当室内空气品质要求较高时：qn 5m 03/(h人 ) 室内空气品质要求中等时： qn3m 63/(h人 )
因此在顶部形成一个热浊空气层。由连
续性原理，在任一个标高平面上的上升气流 流和正量。好q因等p此于等必送于将风送在量风某q量s一q,在s个与该平回平面返面上气上烟流回羽流返流量空量q气qr之量p 为零。在稳定状态时，这个界面将室内空气 在流态上分成两个区域，即上部的紊流混合 区和下部的单向流动清洁区。
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置换通风房间的热力分层
在置换通风中，新鲜空气qs以极低的流速从通风器流出。通常送风温 度低于室温2～4 ℃，送风的密度大于室内空气的密度。在重力作用下， 送风下沉到地面形成空气湖。空气湖中的新鲜空气受热源上升气流的卷 吸作用、后续新风的推动作用及排风口的抽吸作用而缓慢上升,形成向上 单向流动。
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10～12
12～14
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10) 置换通风末端装置的选择与布置