置换通风——精选推荐

建筑节能论⽂题⽬：置换通风技术简介学院:专业:学号:学⽣姓名:指导教师:⽇期:

置换通风技术简介0 摘要

简述了置换通风的原理与特性,介绍了置换通风系统的设计要点及其末端送风装置,举出了⼀些⼯程应⽤实例,指出置换通风是⼀种值得推荐的通风⽅式。

关键词置换通风热⼒分层温度梯度换⽓效率送风末端装置节能。

Outlines the principles and characteristics of displacement ventilation, introduced the displacement ventilation system designpoint and the end of the air blower, cited some examples of engineering applications, noted displacement ventilation is arecommended ventilation.1 研究背景

置换通风系统以其舒适、节能等独具的特点越来越引起⼈们的关注, 当前这种送风⽅式正在成为⼈们研究的热点。作为⼀种新的空调通风形式, 置换通风采⽤低速、低温差、房间底部送风和房间顶部排风的⽓流组织⽅式, ⽐传统的混合通风⽅式具有很多优点, 多数场所都能较好满⾜⼈体舒适性要求; 送风系统直接把新风送⼊⼯作区, ⼈呼吸范围内的通风效率( Ventilation

efficiency) 得以提⾼, 部分停滞在室内的污浊空⽓迅速排出室外; 由于送风温度⾼、温差⼩, 冷⽔机组和处理新风所需的能耗降低; 由于只考虑⼯作区负荷, 系统所需的能耗明显降低。根据其特性, 该系统特别适⽤于四季凉爽⼲燥, 可直接使⽤室外新风消除余热、余湿的地区。2 置换通风的发展历程2.1 国外研究情况

置换式通风于⼆⼗世纪七⼗年代末⾸先在北欧发展起来1978年德国柏林⼀个焊接车间⾸次使⽤了置换式通风⽅式.20 世纪80年代中，该⽅式⼜被⽤于办公室等商业建筑中。瑞⼠、德国等研究⼈员⽤实验测试和理论分析的⽅法，对置换通风的许多⽅⾯，特别是在空⽓质量和热舒适性⽅⾯进⾏了细致的研究。在此基础上将其安装到部分办公室和会议室中，并配合相应的空⽓处理设备和控制⼿段进⾏调节，取得了理想的效果。⽇本和美国在⼆⼗世纪九⼗年代初，也处于改善室内空⽓质量的⽬的开始关注这种通风形式，并结合各⾃建筑的实际条件，展开相应的实验与数值模拟，进⼀步完善了各项技术。在过去的⼗⼏年⾥，国外对置换式通风统做了⼤量研究2.2 国内研究情况[8]

我国对置换通风的研究起步相对较晚, 有些⽰范⼯程采⽤了置换通风系统。⽐如上海松江Tiger Park公司的塑料制袋⽣产⼚、南京爱⽴信通讯有限公司江宁⼚房、上海⼤剧院等已成功地应⽤了置换通风系统的空调形式, ⽬前由法国著名建筑师安德鲁设计的北京国家⼤剧院观众厅也采⽤了座椅下送风的室内空调⽅式。国内各⾼校如同济⼤学、西安交通⼤学和东华⼤学等对置换通风进⾏了不同程度的研究, 并取得了显著成果。由于置换通风具有独特的⽓流组织和良好的空⽓品质, 并且节约能耗, 因此它逐步成为⼈们研究的热点。3 置换通风的原理

置换通风的作⽤是基于因空⽓密度差所形成的热⽓流上升和冷⽓流下降的原理的(见图l)。

置换通风的送风分布器通常都靠近地板,其出⼝风速⼀般约0.3m/S,使得送风⽓流与室内空⽓的掺混量很⼩。送风温度与室内温度差Ta⼀Ts=2⼀4℃。送⼊室内的低速、低温的新风在重⼒作⽤下先是下沉,随后慢慢扩散,在地⾯上⽅形成薄薄的⼀个空⽓层。室内热污染源产⽣的热浊⽓流由于浮⼒作⽤⽽上升,并不断卷吸周围空⽓,这样由于热浊⽓流上升过程中的卷吸作⽤和后续

新风的“推动”作⽤及排风⼝的“抽吸”作⽤,覆盖在地板上⽅的新鲜空⽓也缓慢向上移动,形成类似向上的活塞流。于是⼯作区内的污浊空⽓为后续的新风所取代。当达到稳定状态时,室内空⽓在温度、浓度上便形成了两个区域:上部混合区和下部单向流动清洁区,这种室内空⽓的分层就可以保证⼈体

处于清洁区,⽽⼈体以上的空间则不是我们所要控制的区域(见图2),从⽽达到节能的⽬的。

置换通风⼀个重要的特点是会产⽣热⼒分层现象,即会出现⼀个上部混合区和下部单向流动的清洁区。上部区域是紊乱的混合区,其中有害物浓度即是排风浓度,下部区域则为向上的热⽓流区和周围清洁空⽓区,清洁空⽓区的空⽓清洁指数和送风空⽓近似相等,因⽽只要把分层⾼度控制在⼈员⼯作区之上,则可以保证⼯作区的空⽓品质。实验表明置换通风的换⽓效率通常介于0.5～0.67之间,⽽通风效率则介于100%～200%之间,通风换⽓效果明显要优于混合通风,在控制污染物浓度、改善室内空⽓品质⽅⾯有极⼤的优势。置换通风的流态如下图所⽰

4 置换通风的特性

4.1 室内温度和污染物浓度呈层状分布

根据⽻流理论，房间流场分为两个区域，如图3所⽰。

下部区域为低温单向流动区，即⼈员停留区，没有回流，污染物浓度最低，空⽓的品质最好。上部区域为紊流混合区，余热和污染物主要集中在此区域内，温度⾼，污染物的浓度也最⾼。下部单向流动区存在明显垂直温度梯度和浓度梯度，⽽上部紊流混合区温度场和浓度场则⽐较均匀，接近排风的温度和污染物浓度。两个区域之间实际上还存在⼀个有⼀定⾼度、⼀定厚度的界⾯，这个⾼度称为热⼒分层⾼度，从采⽤置换通风的初衷来讲，这⼀分层⾼度极其重要。合理的控制它才能保证置换通风的空⽓质量，达到节能条件。

4.2 室内空⽓的流动速度低，速度场平稳，呈层流或低紊流状态

⾸先因为以低风速送风，送风区内⽆⼤的空⽓流动，在微弱的压差作⽤下，新风慢慢弥漫到房间的底部区域，吸收余热，再以⾃然对流的形式向上慢慢升起。4.3 污染物在⼈停留区不扩散

由于室内⽆⼤的空⽓流动，污染物不会横向扩散，⽽被上升的⽓流直接携带到上部的⾮⼈活动区。

4.4室内空⽓湿度同样存在层状梯度分布

在下部⼯作区随着⾼度增加⽽增加，在上部区域则变化较⼩，甚⾄在靠近屋顶处有减⼩的趋势。该特点使其更适合于散湿量⼤且热湿同源的场合。

4.5置换通风⽅式与传统通风⽅式相⽐具有较好节能效果

有资料显⽰节能在20%以上。⽂献[2]分析表明置换式送风所需新风量仅为散流器上送风⽅式所需新风量的83%。美国shipinghu等对置换通风系统与混合通风系统的全年能耗进⾏了⽐较。该报告对地处西雅图（海洋性⽓候）的⼩办公室⽤

ACCURACY程序进⾏计算。计算结果显⽰：由于其风量⼤，故置换通风系统的风机耗能较⼤，但其冷⽔机组及锅炉耗能均⼩于混合通风系统，因此置换通风系统的全年总能耗低于混合通风系统5置换通风的设计5.1置换通风设计指南

5.1.1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2.4 m;

③冷负荷⼩于120 W/m2的建筑物。5.1.2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Δthf≤2℃;

②站着时,头部与⾜部温差Δthf≤3℃;③吹风风险不满意率PD值不⼤于15%;④热舒适不满意率PPD值不⼤于15%;⑤置换通风房间内的温度梯度⼩于2℃/m。5.1.3置换通风器的选型,其⾯风速应符合下列条件:①⼯业建筑,⾯风速v取0.5 m/s;②⾼级办公室,⾯风速v取0.2 m/s;

⼀般根据送风量和⾯风速v=0.2～0.5 m/s确定置换通风器的数量。

5.1.4置换通风器的布置,应符合下列条件:①置换通风器附近不应有⼤的障碍物;②置换通风器宜靠外墙或外窗;③圆柱形置换通风器可布置在房间中部;④冷负荷⾼时,宜布置多个置换通风器;

⑤置换通风器布置应与室内空间协调。置换通风房间内⼯作区的温度梯度Δtn是影响⼈体舒适的重要因素。离地⾯0.1 m的⾼度是⼈体脚踝的位置,脚踝是⼈体暴露于空⽓中的敏感部位。该处的空⽓温度t0.1不应引起⼈体的不舒适。房间⼯作区的温度tn往往取决于离地⾯1.1m⾼度处的温度(对坐姿⼈员如办公、会议、讲课、观剧等)。5.2送风温度的确定送风温度由下式确定:t s=t1.1-Δt n[(1-k)/c-1]式中c——停留区温升系数,c=Δt n/Δt5.3新风量的确定

5.3.1按室内⼈员确定新风量L=nq

其中n——室内⼈员数;

q——每个⼈所需新风量,q可按房间需要确定,室内空⽓品质要求⾼,qn=50 m3/(h·⼈);室内空⽓品质要求中等,qn=36 m3/(h·⼈);室内空⽓品质要求低,qn=25 m3/(h·⼈)。5.5.2根据室内有害物发⽣量确定新风量L=Gcp-cs

其中G——室内有害物发⽣量,mg/h;cp——排风的有害物浓度,mg/m3;cs——送风的有害物浓度,mg/m3。总结

置换通风系统是⼀种通风效率⾼,既带来较⾼空⽓品质⼜节能的有效通风⽅式。在⼚房通风及⾼⼤公共建筑通风⽅⾯值得我们⼤⼒推⼴。参考⽂献：

[1]彭夏辉.置换通风.空调暖通技术.1992;(2)

[2]李强民，邓伟鹏.⽓流分布⽅式与室内空⽓品质[c].