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1、第10章室內氣流分布10.1對室內氣流分布的要求與評價10.1.1概述空氣分布又稱為氣流組織。室內氣流組織設計的任務就是合理的組織室內空氣的流動與分布,使室內工作區(qū)空氣的溫度、濕度、速度和潔凈度能更好的滿足工藝要求及人們舒適感的要求??照{房間內的氣流分布與送風口的型式、數(shù)量和位置,回風口的位置,送風參數(shù),風口尺寸,空間的幾何尺寸及污染源的位置和性質有關。下面介紹對氣流分布的主要要求和常用評價指標。10.1.2對溫度梯度的要求在空調或通風房間內,送入與房間溫度不同的空氣,以及房間內有熱源存在,在垂直方向
2、通常有溫度差異,即存在溫度梯度。在舒適的范圍內,按照ISO7730標準,在工作區(qū)內的地面上方1.1m和0.1m之間的溫差不應大于3℃(這實質上考慮了坐著工作情況);美國ASHRAE55-92標準建議1.8m和0.1m之間的溫差不大于3℃(這是考慮人站立工作情況)。10.1.3工作區(qū)的風速工作區(qū)的風速也是影響熱舒適的一個重要因素。在溫度較高的場所通??梢杂锰岣唢L速來改善熱舒適環(huán)境。但大風速通常令人厭煩。試驗表明,風速<0.5m/s時,人沒有太明顯的感覺。我國規(guī)范規(guī)定:舒適性空調冬季室內風速≯0.2m/s
3、,夏季≯0.3m/s。工藝性空調冬季室內風速≯0.3m/s,夏季宜采用0.2-0.5m/s。10.1.4吹風感和氣流分布性能指標吹風感是由于空氣溫度和風速(房間的濕度和輻射溫度假定不變)引起人體的局部地方有冷感,從而導致不舒適的感覺。1.有效吹風溫度EDT美國ASHRAE用有效吹風溫度EDT(EffectiveDraftTemperature)來判斷是否有吹風感,定義為(10-1)式中tx,tm--室內某地點的溫度和室內平均溫度,℃;vx--室內某地點的風速,m/s。對于辦公室,當EDT=-1.7~l
4、℃,vx<0.35m/s時,大多數(shù)人感覺是舒適的,小于下限值時有冷吹風感。EDT用于判斷工作區(qū)任何一點是否有吹風感。2.氣流分布性能指標ADPI氣流分布性能指標ADPI(AirDiffusionPerfomanceIndex),定義為工作區(qū)內各點滿足EDT和風速要求的點占總點數(shù)的百分比。對整個工作區(qū)的氣流分布的評價用ADPI來判斷。對已有房間,ADPI可以通過實測各點的空氣溫度和風速來確定。在氣流分布設計時,可以利用計算流體力學的辦法進行預測;或參考有關文獻、手冊提供的數(shù)值。10.1.5通風效率Ev通
5、風效率Ev(Ventilationefficiency)又稱混合效率,定義為實際參與工作區(qū)內稀釋污染物的風量與總送入風量之比,即Ev也表示通風或空調系統(tǒng)排出污染物的能力,因此Ev也稱為排污效率。⑴當送入房間空氣與污染物混合均勻,排風的污染物濃度等于工作區(qū)濃度時,Ev=1。⑵一般的混合通風的氣流分布形式,EV<1。若清潔空氣由下部直接送到工作區(qū)時,工作區(qū)的污染物濃度可能小于排風的濃度,Ev>1。EV不僅與氣流分布有著密切關系,而且還與污染物分布有關。污染源位于排風口處,Ev增大。以轉移熱量為目的的通風和
6、空調系統(tǒng),通風效率中濃度可以用溫度來取代,并稱之為溫度效率ET,或稱為能量利用系數(shù),表達式為(10-2)式中te、t、ts--分別為排風、工作區(qū)和送風的溫度,℃。10.1.6空氣齡⑴空氣質點的空氣齡:簡稱空氣齡(Ageofair),是指空氣質點自進入房間至到達室內某點所經(jīng)歷的時間。⑵局部平均空氣齡:某一微小區(qū)域中各空氣質點的空氣齡的平均值。空氣齡的概念比較抽象,實際測量很困難,目前都是用測量示蹤氣體的濃度變化來確定局部平均空氣齡。由于測量方法不同,空氣齡用示蹤氣體的濃度表達式也不同。如用下降法(衰減法
7、)測量,在房間內充以示蹤氣體,在A點起始時的濃度為c(0),然后對房間進行送風(示蹤氣體的濃度為零),每隔一段時間,測量A點的示蹤氣體濃度,由此獲得A點的示蹤氣體濃度的變化規(guī)律c(r),于是A點的平均空氣齡(單位為s)為(10-3)⑶全室平均空氣齡:全室各點的局部平均空氣齡的平均值(10-4)式中V為房間的容積。如用示蹤氣體衰減法測量,根據(jù)排風口示蹤氣體濃度的變化規(guī)律確定全室平均空氣齡,即(10-5)式中ce(τ)即為排風的示蹤氣體濃度隨時間的變化規(guī)律。⑷局部平均滯留時間(Residencetime)
8、:房間內某微小區(qū)域內氣體離開房間前在室內的滯留時間,用τr表示,單位為s。⑸空氣流出室外的時間微小區(qū)域的空氣流出室外的時間:某一微小區(qū)域平均滯留時間減去空氣齡。全室平均滯留時間:全室各點的局部平均滯留時間的平均值,用于表示。全室平均滯留時間等于全室平均空氣齡的2倍,即(10-6)理論上空氣在室內的最短的滯留時間為(10-7)式中V為房間體積,m3;為送入房間的空氣量,m3/s;N為以秒計的換氣次數(shù),1/s;τn又稱為名義時間常數(shù)(Nominaltimec