1、1,第十讲 气流分布与末端设备,华中科技大学 制冷与低温工程研究所 2009年9月,2,主要内容,一、为什么要考虑气流分布？ 二、送回风的形式与特点 三、风口 四、气流分布的设计方法,3,一、为什么要考虑气流分布？,气流分布对工作区的温度、速度、洁净度有重要影响气流分布影响了送风量(送风温差)，从而影响设备投资和运行费送回风形式影响土建和室内设计,4,气流分布与风口布局如何影响空调质量？,对送风温差与送风速度的衰减 工作区参数的均匀性 居住者的吹风感 特殊工艺对风速的要求 气流的方向 工作区空气的新鲜程度(空气年龄) 空调负荷,5,二、送回风的形式与特点,上送 中送 下送 回风口和回风形式,6
2、,空调房间气流组织,按照送、回风口布置位置和型式的不同，可以有各种各样的气流组织形式。大致可以归纳为以下五种：,侧送侧回,上送下回,中送上下回,下送上回,上送上回,7,1. 侧送侧回,侧送风口布置在房间的侧墙上部，空气横向送出，气流基本吹到对面墙上后转折下落，以较低速度流过工作区，再由布置在侧墙下部的回风口排出。根据房间跨度大小，可以布置成单侧送、单侧回，和双侧送、双侧回。,特 点,速度场和温度场都趋于均匀和稳定，因此能保证工作区气流速度和温度的均匀性。,工作区处于回流区，故而排风温度等于室内工作区温度。,由于侧送侧回的射流射程比较长，射流来得及充分衰减，故可加大送风温差。,8,2. 上送下回
3、,孔板送风和散流器送风是常见的上送下回形式。,孔板送风和密布散流器送风，可以形成 平行流流型，涡流少，断面速度场均匀的气流 。对于温湿度要求精度高的房间，特别是洁净度要求很高的房间，是理想的气流组织型式。,特 点,这种形式的排风温度也接近室内工作区平均温度。,Ps,9,3. 中送下、上回,对了高大房间来说，送风量往往很大，房间上部和下部的温差也比较大，采用中部送风，下部和上部同时排风，形成两个气流区，保证下部工作区达到空调设计要求，而上部气流区负担排走非空调区的余热量。,显然,下部气流区的气流组织就是侧送侧回。,10,4. 下送上回,适用场合,对于室内余热量大，特别是热源又靠近顶棚的场合 ，采
4、用这种气流组织形式是非常合适的。,特点,由于下送上回时的排风温度大于工作区温度，故而室内平均温度较高，经济性好。,但是，下部送风温差不能太大。,可采用旋流送风口。,为此,11,5. 上送上回,这种气流组织形式是将送风口和回风口叠在一起，布置在房间上部。,适用场合,对于那些因各种原因不能在房间下部布置风口的场合是相当合适的 。,注意,防止气流短路现象的发生。,12,二、送回风的形式与特点,送风形式 上侧送 吊顶送风 侧喷口 孔板送风 其他,13,（1） 上侧送风,14,（1）上侧送风,15,（1）上侧送风：特点,工作区为回流区 射流可贴附吊顶以便延长射流距离 风口与吊顶距离 风口射流速度 风口射
5、流出口角度 噪声限制了射流速度 适用跨度有限，高度不太低的空间，如客房、办公室、小跨度中庭，以及工业建筑 常用百页风口,16,送风温差6上侧送风,17,送风温差6上侧送风,18,送风温差12上侧送风,19,送风温差12上侧送风,20,(2) 吊顶送风：散流器,21,(2) 吊顶送风：散流器,22,散流器平送流型(t=6，贴附型),23,(2) 散流器吊顶送风,24,(2) 条缝散流器吊顶送风,25,(2)散流器吊顶送风：特点,工作区为回流区，回风可下可上 散流器的类型决定了工作区的特性 适用于大跨度、低层高空间，如购物中心，大型办公室，展馆等 常用风口：方/圆形散流器(贴附型、非贴附形)、条缝
6、散流器 要求吊顶空间,26,(3) 喷口送风,27,(3) 喷口送风：特点,通常同侧回风，工作区在回流区 喷口出流速度高 噪声大 适用于高大空间，如影剧院、体育场馆,28,(4)孔板送风,29,(4)孔板送风,30,(4)孔板送风：特点,通常采用下回风 温度场和速度场均匀 送风量大(20150次/小时)，运行费高 要求吊顶空间作送风静压箱 适用于高精度空调或净化空调,31,(5) 其它形式的上送风口,32,直筒风口向下送流型 (t=6) 用于高大演播室，录音棚，噪声小,33,直筒风口向下送流型 (t=6),34,回风形式搭配,下回：工作区在回流区，衰减好。可利用走廊回风：用于办公室、居住建筑。
7、 上回：适于主要热源在上部，如照明；或回风道不好布置的场合，可利用吊顶。 单侧：百叶风口上下迭，风机盘管，条缝风口 异侧：条缝风口，条缝散流器，风机盘管 送吸散流器,35,上送下回,36,（二）中送,可采用上下回风或下回（不管上部空间）。适用于高大空间，如高大中庭、高大厂房,37,东京鹿岛大厦中庭,中庭,38,（三）下送,形式 地板送吊顶回，地板送地板回 风机盘管下送下回或上回 置换通风下送上回,39,风机盘管下送下回,40,地板送风,41,置换通风,42,置换通风（displacement）方式原理：下送风,热源,43,下送上排的负荷分析,排风温度提高 平均室温提高，室内外温差造成的负荷减小
8、 其他可能 送风量可以减小，节省风机能耗 送风温度可以提高，节省冷源能耗,44,（四） 回风口和回风形式,回风口汇流，位置、形状影响不大。不应布置在射流区，防止短路。有集中负荷处要尽量把回风口放在负荷处（提高通风效率）。 回风形式走廊回风吊顶回风管道回风,45,。,三、风口 (Grilles，Registers，Diffusers),（一）评价指标 ADPI概念： 针对舒适性空调 Air Diffusion Performance IndexADPI=(-1.7 ET1.1)测点数/总测点数100 有效温差ET=( t - tn)-7.66(Vi-0.15),46,ADPI-Tx/L曲线: T
9、x是风速达到0.25m/s时的距离， L是特征长度，即射流半径,Tx/L,47,。,三、风口,(一)评价指标 射程：Vx=0.5m/s 或 Vx=0.25m/s 处的距离。与喷射风速有关。 噪声：与喷射风速有关。 阻力：阻力系数一般为常数 风量：有额定风量范围，风速范围,48,三、风口,49,三、风口 (二)种类,百页风口 散流器 条缝风口 旋流风口 投射风口 格栅风口 孔板风口 回风口：金属网格、栅、百叶 其他：座椅风口、置换风口,50,1、百叶风口(Blades)： 适用 侧送，有导向功能。上侧送ADPI好的范围小，不适于VAV 类型 单层：百叶调角度，一般空调 双层：两层百叶调角度，高精
10、度空调 三层：对开叶片调风量，两层百叶调角度，高精度空调,三、风口 (二)种类,51,三、风口 双层(三层)百页风口,52,三、风口 (二)种类,2、吊顶散流器(Ceiling diffusers) 适用 吊顶送风 特点 根据顶棚形状和定型产品样本建议的流程、间距，负责面积形状不超过1:1.5 类型 盘式：平送 送吸式：上送上回 直片式：向下送或平送 流线型：向下送,53,贴附型盘式散流器,三、风口,54,(二)种类：方型散流器(贴附型),55,三、风口,贴附型圆形散流器 (平送),56,圆形散流器喉部的蝶阀,57,直片型散流器(平送或向下送),58,三、风口 条缝型散流器,59,三、风口 灯
11、具送风散流器,60,三、风口 (二)种类,3、条缝风口(Linear slot outlets)： 条缝散流器(linear slot diffusers) ADPI好的范围大，VAV合适 灯具送风散流器(Light troffer diffusers) ADPI好的范围大，VAV合适 条缝格栅风口(Linear Bar Grille)：一般空调 适用：内区吊顶，周边吊顶，窗台，地板，上侧送,61,三、风口 (二)类型 4. 旋流风口 适用于下送风,62,地板送风的风口,采用旋流风口，气流迅速扩散,63,地板送风的不同方式,64,香港汇丰银行的地板送风,65,香港汇丰银行的地板送风,66,东京
12、大林组本部的地板送风,67,东京大林组本部的地板送风口,68,三、风口 (二)种类 5. 投射喷口,用于自由射流，高大空间集中送风根据工作区长度与落差来选取喷口,69,三、风口 (二)种类,6、格栅风口(Grille)： 垂直送风，侧送，上送，一般空调工程 7、孔板： 送风速度3m/s以上全面孔板，送风温差大于等于3，出现平行流，适于超净。小风速、小温差出现不稳定流，衰减好，适于温、速精度高。用法有全面或局部。 8、回风口：金属网格、栅、百叶,70,其他类型的风口： 置换通风风口,71,座椅送风的不同形式,72,上海歌剧院的座椅腿送风,73,大坂中央体育馆： 椅背送风,74,四、气流分布的设计
13、方法,对于常规空间与非常规送风形式 利用射流经验公式进行设计或者校核计算，例如 普通百页风口侧送风 喷口送风 顶送散流器 孔板送风 对于非常规空间与常规风口 采用CFD方法进行设计与校核计算，例如 高大空间 置换通风 座椅送风,75,四、气流分布的设计方法,射流经验公式法 考虑工作区的温度衰减、速度衰减，贴附长度 温度衰减：tx / t0 速度衰减：Vx / V0 贴附长度：xl (针对依靠贴附) 送风可达到的区域,76,四、气流分布的设计方法,风口选择的要点 由室内负荷确定送风量、送风温差 根据建筑空间的特点选择流型和风口类型 确定每个风口的流程或服务范围 由工作区最大允许风速、流程求送风速
14、度 求工作区最大温度波动。若超标准，需要调整设计，再重新核算。,77,四、气流分布的设计方法,风口选择的要点 由每个送风口的服务范围求送风口个数和每个送风口的送风量。 由每个送风口的送风量和送风速度求送风口规格。 对于贴附射流需要校核贴附长度。若不满足要求，加大V0或减小送风温差；还要根据房间高度调整风口至顶棚的距离。,78,五、案例分析,1、怀仁堂会议厅 建筑现状 建筑为21.518 5.45米的大跨度房间。吊顶下南北方向有四根40cm高的主梁，东西方向距北墙10米左右有四根立柱并列。座位103个。北墙与立柱之间有82个座位，立柱以南有21个座位。 正厅的墙均为内墙，门均为内门，外部有走廊环
15、绕。走廊有外墙、外窗，外墙为500 毫米砖墙。内墙为木框玻璃幕墙。屋顶为双脊大屋顶，有吊顶。地板为底层地面，全覆盖地毯。走廊吊顶可以走风道。屋顶不允许走风道。,79,目前采用的气流组织方式是东、北、西侧三面上侧送下侧回。送风口中心距地面4米左右。,80,空调系统运行现状,采用全空气系统，喷水室处理空气 送风口为单层竖百叶风口，每侧五个风口，规格为 300600mm 风量可手动调节 人员感到吹风感时减小送风量 在送风口上加了导向罩 送风口中心线距吊顶约1.5m,81,五、案例分析怀仁堂会议厅,1、怀仁堂会议厅 (2) 存在的问题 人员有吹风感 采用多种措施，吹风感问题未解决,82,五、案例分析怀
16、仁堂会议厅,(3)可能的原因 东西侧射流与北侧射流正交，造成冷射流碰撞下坠，射程变短，使得风口附近出现局部温度低并且有吹风感。 要保证射流的流程，风口的出口风速不应随便降低，因为降低风速会使流程变短，其次夏季用喷水室冷却空气时，如果仅仅减小风量以降低风速，而没有辅以相应的冷水量或水温调节手段，送风温差必然会加大，从而恶化气流组织。,83,五、案例分析怀仁堂会议厅,(3)可能的原因 现有的风口为单层竖百叶风口。这种风口的气流衰减效果差，只适合一般降温要求的空调工程，不适于高标准要求的舒适性空调。 现有的送风口轴心距顶棚有1.5m，而且出流没有上倾角，因此冷射流贴附效果不好， 经校核计算几乎没有贴
17、附效果。,84,五、案例分析怀仁堂会议厅,(4)可能的改进办法： 可能的条件下采用吊顶送风 采用双层百页风口，出流保持上倾角 采用定风量，改变送风温差来调节负荷 调整送风口个数和位置 ？ ？,85,五、案例分析游泳馆,2、游泳馆 （1）设计标准：水温为2931，空气温度为3133。室内相对湿度不超过75，室内风速不超过0.2m/s。新风通风换气次数为4次/h，14000m3/h。,86,五、案例分析游泳馆 （2）土建和空调现状,87,五、案例分析游泳馆 （2）土建和空调现状,88,五、案例分析游泳馆,存在的问题:通风量足够，但氯气味浓烈休息廊通风不良下部排风口吹风感明显,89,推荐方案之一,五、案例分析游泳馆,90,91,思考题,风机盘管上侧送风，气流分布按最高风速时设计。部分负荷运行时不改变水温，只减少风量，气流分布可能出现何种变化？ 上送百页冬天送热风送不下来，有什么办法可以改善？ 侧送风口与顶棚距离对冷射流有何种影响？ 上送热风，用公式计算发现衰减很好，是不是说明气流分布好？为什么？ 变风量系统对风口应该有什么要求？,
