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1、空调房间的气流组织(Air Distribution in Air-Conditioning Room),第一节、送风射流的流动规律第二节、回风口的气流流动第三节、空气分布器及房间气流分布形式 第四节、房间气流分布的计算第五节、气流分布性能的评价第六节、CFD技术简介,主要内容,空气从孔口吹出，在空间形成一股气流称为吹出气流或射流。,第一节 送风射流的流动规律,研究内容：在一定的出风口面积、形式和出风速度条件下，研究气流速度和温度的沿程变化。目的：根据射流规律，合理布置送风口的数量和位置，保证人呼吸区或者某个特定区域内的空气的温度、速度、洁净度等参数满足要求。,在室内的气流流场中，回风口汇流的
2、影响范围很小，影响室内气流运动规律和室内空气参数分布的主要因素是送风射流。因此合理选择送风口的形式和数量、布置位置具有重要意义。,在空调工程中常见的情况，多为非等温受限射流。现简要说明紊流射流的一般规律。,一、自由射流,射流断面直径：,射流扩散角：,（1）等温自由射流,射流轴心速度：,自由射流的数学描述,（2）非等温自由射流,轴心温度：,射流落差：,二、受限射流,三、平行射流的叠加,Flash演示,研究内容：在一定的回风口面积、形式和回风速度条件下，研究气流速度和温度的沿程变化。目的：根据汇流规律，合理布置回风口的数量和位置，使其与送风口相配合，保证室内气流的均匀性和稳定性，不出现“死角或短路
3、”现象。,第二节 回风口的气流流动,一、空气分布器的型式,第三节 空气分布器及房间气流分布形式,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,1、喷口,单层：百叶调角度，一般空调双层：对开叶片调风量，两层百叶调角度，高精度空调三层：对开叶片调风量，两层百叶调角度，高精度空调 适用：侧送，有导向功能。上侧送ADPI好的范围小，不适于VAV。,2、百叶风口（blades),活动双层百叶送风口可与风机盘管配套，或者用于集中式空调系统风口的叶片可在0-90度的范围内任意调节，从而得到不同的送风距离和扩散角配合对开多叶调节阀，可以调节风量,固定百叶侧壁格栅风口,常用于卫生间的回风、电梯、
4、管道口和检修口的装饰,可开百叶侧壁格栅风口,整个风口呈活门形式，活门与边框间开关自如，有利于安装和与过滤器的配套使用，常用于客房的回风,固定叶片斜百叶式送风口,叶片固定，倾斜角24度。可作为送风口或回风口有单向和双向斜送风两种,自垂百叶风口,用于有正压的空调房间的自动排气百叶依靠自重自然下垂，隔绝室内外的空气交换，当室内气压高于室外时，气流将百叶吹开，排气，反之，则不行。,遮光百叶风口,用于暗室通风,适用：吊顶送风根据顶棚形状和定型产品样本建议的流程、间距，面积不超过1：1.5盘式：平送送吸式：上送上回直片式：上送或平送流线型：下送,3、散流器（celling diffusers),方矩形散流
5、器:气流形式为贴附（平送）型,一般用于冷暖送风吹出气流贴附型结构多为多层锥面型室内诱导气流量大，出风气流速度和温度衰减快,圆形散流器,圆盘散流器:一般用于冷暖送风吹出气流散流（下送）型,圆形斜片散流器:圆形外框，直形叶片，叶片倾斜角24度,圆环形叶片散流器:叶片圆环形,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。用法有全面和局部送风均匀，速度衰减快，一般与静压箱一起使用,4.1、孔板,垂直送风，侧送，上送，一般空调工程,4.2、格栅风口（Grille),5.柱型风口,适用于下部工作区送风,条缝散流器(Linear
6、 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合适条缝隔栅风口（Linear Bar Grille)：一般空调适用：内区吊顶，周边吊顶，窗台，地板，上侧送,6、条缝风口(Linear slot outlets),活叶条形风口,送风口或回风口每一组叶片槽内有两个可调节的叶片，控制气流的方向和大小一般安装在天花板上和侧壁上,单组型,多组型,条形直片风口,用于室内和环形分布的送、回风口安装在天花板或侧壁上,条缝活芯回风口,叶片整体的内芯可以取出，便于安装过滤器,7、旋流风口,适用于下送风,出风是
7、旋转射流，诱导比大，速度衰减大，可用于大风量、大温差送风，安装在天花板上或顶棚上，可用于3米以内空间，也可用于10米以上空间。,顶送冷风散流型 顶送热风贴附型,顶送冷风吹出型,8.座椅风口,9.球型风口,喷口型，高速气流，对指定方向送风，方向可调,10.台式送风口,二、空间气流分布的形式,（一）上送下回,特点工作区为回流区噪声限制了射流速度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流出口角度适用跨度有限，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。常用百叶风口,（1）上侧送风,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
8、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、非贴附型）、条缝散流器要求吊顶空间。,（2）散流器吊顶送风,特点通常同侧回风，工作区在回流区喷口出流速度高适用于高大空间，如影剧院、体育场馆,（3）喷口送风,特点通常采用下回风温度场和速度场均匀送风量大（20-150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,（4）孔板送风,（a）,（b）,（c）,（a）侧送侧回（b）散流器送风（c）孔板送风,上送下回气流分布,（二）上送上回,（a）单侧上送上回（b）异侧上送上回（c）散流器上送上回,地板下送末端装置下送置换通风下送上回,（三）下送上回,末端装置
9、下送,区分地板送风和置换通风？,地板下送风,地板送风空调系统示意图,CAM空调机工作示意图,区域置换通风空调原理示意图,置换通风空调效果模拟图,实际气流分布形式,三种典型的送风形式：混合通风、置换通风、个性化送风,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,（四）中送,（a）,（b）,1.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布置在负荷处2.回风形式走廊回风吊顶回风管道回风,（五）回风口和回风形式,走廊回风,（六）风口选择、布置的要点,（1）考虑工作区的温度衰减、速度衰减，贴附长度,送风可到达的区域,1、由室内负荷确定送
10、风量、送风温差2、根据建筑空间的特点选择流型和风口类型3、确定每个风口的流程或服务范围4、由工作区最大允许风速、流程求送风速度 5、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 6、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 7、由每个送风口的送风量和送风速度求送风口规格 8、对于贴附射流需要校核贴附长度。若不满足要求,加大 Vo 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,(2)风口选择的方法,达到控制速度和温度时气流位置,范例：顶送,第四节 房间气流分布的计算,5-12 a 空气分布方式及计算条件,一、一般气流分布的计算方法,5-12 b 空气分布方式及
11、计算条件,5-12 c 空气分布方式及计算条件,5-12 d 空气分布方式及计算条件,二、孔板送风的计算方法,5-19 a 管道式局部孔板,5-19 b 静压室局部孔板,5-19 c 静压室全面孔板,第五节 气流分布性能的评价,一、不均匀系数,针对舒适性空调Air Diffusion Performance IndexADPI=（-1.7ET1.1）测点数/总测点数100%有效温差ET=（T-Tn）-7.66（Vi-0.15),二、空气分布特性指标（ADPI指标）,常见送回风形式的换气效率,1100,(a)近似活塞流,(b)下送上回,150,(d)上送上回,150,(c)顶送上回,150100
12、,三、换气效率,四、能量利用系数,Computational Fluid Dynamics（计算流体动力学）简单地说，CFD相当于虚拟地在计算机做实验，用以模拟仿真实际的流体流动情况。而其基本原理则是数值求解控制流体流动的微分方程，得出流体流动的流场在连续区域上的离散分布，从而近似模拟流体流动情况。可以认为CFD是现代模拟仿真技术的一种。,第六节、CFD技术简介,1、what is CFD?,CFD是一种模拟仿真技术，在暖通空调工程中的应用主要在于模拟预测室内外或设备内的空气或其他工质流体的流动情况。以预测室内空气分布为例，目前在暖通空调工程中采用的方法主要有四种：射流公式，Zonal mod
13、el，CFD以及模型实验。,2、为什么用CFD?,通风空调空间气流组织设计 建筑外环境分析设计 建筑设备性能的研究改进,3、CFD在暖通空调中的应用,Introduction,CFD is rapidly becoming a practical tool to optimise the design of HVAC by predicting the thermal environment within buildings.Software has developed to a stage where standard models can be set up that designers
14、and even sales engineers can use.,Schematic Diagram,Model Room,Artificial Climate Room,Living Room Type,Measured,Computed,Center Plane of Air Conditioner,Center Plane of Model Room,Measured,Computed,Temperature Profiles,某体育馆空调送风速度分布图,某会议室侧送风形成的速度分布,某空调客车内部空气气流组织图,基础研究室内空气流动的简化模拟：美国MIT，中国清华大学室内外空气流动的
15、大涡模拟：美国MIT、日本东京大学室内空气流动模拟和建筑能耗的耦合模拟：美国MIT,4、国内外研究动态,应用研究VOC散发的数值模拟：美国MIT等，借助CFD研究室内有机散发污染物在室内的分布，研究室内IAQ问题；洁净室的数值模拟：中国清华大学等；对型式比较固定的洁净室空调气流组织形式进行数值模拟，指导工程设计；自然通风的数值模拟：美国MIT、香港大学等，主要借助大涡模拟工具研究自然通风问题；置换通风的数值模拟：美国MIT、丹麦Aalborg大学、中国清华大学等，如地板置换通风、座椅送风等；高大空间的数值模拟：中国清华大学等，以体育场馆为主的高大空间的气流组织设计及其与空调负荷计算的关系研究,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？上送百叶冬天送热风送不下来，有什么办法可以改善？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？变风量系统对风口有什么要求？,思考题,
