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室内气流的分布原理

作者:来源:访问:时间:2013/7/6


   1 概述
   大多数空调与通风系统都需向房间或被控制区域送人和(或)排出空气,不同形状的房间、不同的送风口和回风口形式和布置、不同大小的送风量都影响着室内空气的流速分布、温湿度分布和污染物浓度分布。室内气流速度、温湿度都是人体热舒适的要素,而污染物的浓度足空气品质的一个重要指标。因此,要想使房间内人群的活动区域(称工作区)成为一个温湿度适宜、空气品质优良的环境,不仅要有合理的系统形式及对空气的处理方案,而且还必须有合理的空气分布。空气分布又称为气流组织,也就是设计者要组织空气合理的流动。许多学者从不同的角度提出了对空气分布的要求与评价。例如,对有害污染物发牛的车间,用有关污染物方面的指标来评价气流分布的效果,如污染物最大浓度区(应小于允许浓度)当量扩散半径(相当球体的半径),实际的不均匀分布工作区的平均浓度与排风浓度比值[1]等。又如恒温恒湿空调房间对房间气流分布的要求是工作区内各点的温湿度均匀一致,扑保持与基准的温湿度差最小。对气流分布的要求主要针对“工作区”,所谓工作区一般指距地面2m以下,工艺性空调房间视具体情况而定。下面介绍对气流分布的主要要求和常用的评价指标。

    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(温度梯度)。在舒适的范围内,按照IS07730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[2]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)。从可靠性角度,垂直温度梯度宜采用后者的控制指标。

   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。但是大风速通常是令人厌烦的。试验表明,风速在0.5m/s以下时,人没有太明品的感觉。各国的规范、标准或手册中对工作区的风速都有规定。我国规范规定[3]:舒适性空调冬季室内风速不应大于0.2m/s,夏季不应大于0.3m/s;工艺性空调冬季室内风速不应大于0.3m/s,夏季宜采用0.2~0.5m/s。
4 吹风感和气流分布性能指标
   人在空调房间内常见的不满是有吹风感。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。美国ASHRAE用有效吹风温度EDT(EffectiveDraftTemperature)来判断是否有吹风感,它定义为
   EDT=(tx=tm)-7.8(vx—0.15)  (10—1)
式:tx、tm——室内某地点的温度和室内平均温度,℃;
   vx——室内某地点的风速,m/s。
   对于办公室,当EDT在-1.7~1℃,vx<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。而对整个工作区的气流分布的评价则用气流分布性能指标ADH(AirDiffusionPerformance lndex)来判断,它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。对于已有的房间,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[4]提供的数值。

    5 通风效率Ev
   通风效率正,已在8.3中进行了定义,它可理解为稀秆通风时,参与工作区内稀秆污染物的风量与总送人风量之比,或是污染物排风浓度与工作区浓度之比。由此可见,Ey也表示通风或空调系统排小污染物的能力,因此正,也称为排污效率。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,Ey=1。一般的混合通风的气流分布形式,Ey<1。但是,若清洁空气山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,这时Ey会大于1。Ey不仅与气流分布有着密切关系,而且还与污染物分布有关。污染源位于排风门处,Ey增大。


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