建筑环境学06第6章气流分布与室内环境

第六章第六章第六章第六章气流分布与室内气流分布与室内气流分布与室内气流分布与室内环境环境环境环境1第第11讲讲通风有效性的评价方法通风有效性的评价方法第第讲讲评评2气流分布与热湿环境和气流分布与热湿环境和气流分布与热湿环境和气流分布与热湿环境和空气品质的关系空气品质的关系空气品质的关系空气品质的关系广义上讲受控对象所需要的热湿环境和室内空气广义上讲受控对象所需要的热湿环境和室内空气广义上讲，受控对象所需要的热湿环境和室内空气广义上讲，受控对象所需要的热湿环境和室内空气品质都是通过合适的气流分布形成的（不论是自然品质都是通过合适的气流分布形成的（不论是自然对流还是强制通风）对流还是强制通风）对流，还是强制通风）对流，还是强制通风）狭义的气流分布指的是上（下、侧、中）送上（下、狭义的气流分布指的是上（下、侧、中）送上（下、侧、中）回或置换送风、个性化送风等具体的送回侧、中）回或置换送风、个性化送风等具体的送回风形式；而广义的气流分布，是指一定的送风口形风形式；而广义的气流分布，是指一定的送风口形式和送风参数所带来的室内气流相关参数分布式和送风参数所带来的室内气流相关参数分布(Air(AirDistribution)Distribution)。。3理想的气流分布形式理想的气流分布形式理想的气流分布形式理想的气流分布形式种典型的想气流分布是均匀混合和活塞种典型的想气流分布是均匀混合和活塞两种典型的理想气流分布是均匀混合和活塞两种典型的理想气流分布是均匀混合和活塞流动流动均匀混合：室内各种参数都完全一样（空间各处均匀混合：室内各种参数都完全一样（空间各处均存在理想的搅拌装置：搅拌但不带入热量等）均存在理想的搅拌装置：搅拌但不带入热量等）存在想搅拌装搅拌带量等存在想搅拌装搅拌带量等活塞流动：送入的空气完全占有原来空气的位置，活塞流动：送入的空气完全占有原来空气的位置，二者不发生质量和能量交换二者不发生质量和能量交换二者不发生质量和能量交换二者不发生质量和能量交换实际情况都不是均匀混合和活塞流动，因此实际情况都不是均匀混合和活塞流动，因此不同的气流分布会形成完全不同的热湿环境不同的气流分布会形成完全不同的热湿环境和室内空气品质和室内空气品质4和室内空气质和室内空气质均匀混合时的室内参数均匀混合时的室内参数均匀混合时的室内参数均匀混合时的室内参数已知房间体积已知房间体积V(V(33))送风量送风量已知房间体积已知房间体积V(mV(m33))，送风量，送风量Q(mQ(m33/s)/s)，单位体积余热量，单位体积余热量（热）（热）(W/(W/33))余量余量pnipinCqtQCqVtt（显热）（显热）q(W/mq(W/m33))、余湿量、余湿量W(g/mW(g/m33s)s)、污染源、污染源S(g/mS(g/m33s)s)；；niinWtQWVdd送风温度送风温度ttii、绝对湿度、绝对湿度ddii、污、污染物浓度染物浓度CCiiQniinSCQSVCCQV房间的温度、湿度和污染物房间的温度、湿度和污染物浓度由源强度和名义时间常浓度由源强度和名义时间常Qn数（换气次数的倒数）确定，数（换气次数的倒数）确定，与源的具体位置无关与源的具体位置无关5活塞流动时的室内参数活塞流动时的室内参数活塞流动时的室内参数活塞流动时的室内参数知房体知房体V(V(33))送量送量Q(Q(33/)/)单位单位已知房间体积已知房间体积V(mV(m33))，送风量，送风量Q(mQ(m33/s)/s)，单位，单位体积余热量（显热）体积余热量（显热）q(W/mq(W/m33))、余湿量、余湿量W(g/mW(g/m33s)s)、污染源、污染源S(g/mS(g/m33s)s)；送风温度；送风温度ttii、绝、绝对湿度对湿度ddii污染物浓度污染物浓度CCii对湿度对湿度ddii、污染物浓度、污染物浓度CCii房间的温度、湿度和污染物浓度在经过源之房间的温度、湿度和污染物浓度在经过源之前等于送风参数，经过源之后等于均匀混合前等于送风参数，经过源之后等于均匀混合后的参数，即由源强度和名义时间常数（换后的参数，即由源强度和名义时间常数（换的参即由源度和时间常（的参即由源度和时间常（气次数的倒数）确定气次数的倒数）确定6实际气流分布形式实际气流分布形式实际气流分布形式实际气流分布形式三种典型的送风形式：三种典型的送风形式：种种混合通风、置换通风、混合通风、置换通风、个性化送风个性化送风7个性送风个性送风实际送风的气流形式实际送风的气流形式实际送风的气流形式实际送风的气流形式8几种典型的气流形式：上送上回、上送下回、下送下回、侧送上下回几种典型的气流形式：上送上回、上送下回、下送下回、侧送上下回实际气流的评价方法实际气流的评价方法实际气流的评价方法实际气流的评价方法实际的气流分布都不会是理想的气流形式，实际的气流分布都不会是理想的气流形式，实际的气流分布都不会是理想的气流形式，实际的气流分布都不会是理想的气流形式，空间各处的参数是不均匀的，且受送回风形空间各处的参数是不均匀的，且受送回风形式（位置类型数量量）送式（位置类型数量量）送式（风口位置、类型和数量，风量）、送风式（风口位置、类型和数量，风量）、送风参数、污染源的强度和位置影响，因此需要参数、污染源的强度和位置影响，因此需要对实际气流分布好坏进行评价的方法对实际气流分布好坏进行评价的方法根据通风气流的目的气流分布的评价分为根据通风气流的目的气流分布的评价分为根据通风气流的目的，气流分布的评价分为根据通风气流的目的，气流分布的评价分为三个方面三个方面通风有效性通风有效性排污有效性排污有效性9排污有性排污有性能量利用有效性与热舒适能量利用有效性与热舒适通风有效性评价的三个方面通风有效性评价的三个方面通风有效性评价的三个方面通风有效性评价的三个方面空气龄空气龄空气龄空气龄换气效率换气效率气率气率可及性可及性1011空气龄空气龄(AirAge)(AirAge)11空气龄空气龄(AirAge)(AirAge)最早于最早于2020世纪世纪8080年代由年代由最早于最早于2020世纪世纪8080年代由年代由SandbergSandberg提出。空气龄提出。空气龄是指送到达房某点是指送到达房某点是指送风到达房间某点是指送风到达房间某点的时间。的时间。在房间内污染源分布均在房间内污染源分布均匀且送风为全新风时，匀且送风为全新风时，某点的空气龄越小，说某点的空气龄越小，说明该点的空气越新鲜，明该点的空气越新鲜，空气品质就越好。空气品质就越好。11与空气龄相关的两个参数与空气龄相关的两个参数与空气龄相关的两个参数与空气龄相关的两个参数残余时间残余时间((ResiduallifetimeResiduallifetime))空气从当前位置到离开房间的时间空气从当前位置到离开房间的时间空气从当前位置到离开房间的时间空气从当前位置到离开房间的时间驻留时间驻留时间((ResidencetimeResidencetime))空气离开房间时空气龄空气离开房间时空气龄prlr12空气龄、残余时间和驻空气龄、残余时间和驻留时间示意图留时间示意图进口进口点P进口τp点Pτrτr1出口出口13空气龄的频率分布函数空气龄的频率分布函数和累积分布函数和累积分布函数从统计角度来看，房间中某一点的空气从统计角度来看，房间中某一点的空气由不同的空气微团组成，这些微团的年由不同的空气微团组成，这些微团的年龄各不相同因此该点所有微团的空气龄各不相同因此该点所有微团的空气龄各不相同。因此该点所有微团的空气龄各不相同。因此该点所有微团的空气年龄存在一个频率分布函数年龄存在一个频率分布函数f(f(ττ))和累计和累计f(f(分布函数分布函数FF((ττ)))()(0Fdf1)(0)0(FF14空气龄与频率分布函数空气龄与频率分布函数和累积分布函数的关系和累积分布函数的关系)(dfp0)](1[dFp0p15几处典型的空气龄或时间几处典型的空气龄或时间几处典型的空气龄或时间几处典型的空气龄或时间出口处的空气龄出口处的空气龄出口这一点的空气龄出口这一点的空气龄平均驻留时间平均驻留时间出口空气驻留时间的质量平均出口空气驻留时间的质量平均出口空气驻留时间的质量平均出口空气驻留时间的质量平均房间平均空气龄房间平均空气龄房间各点空气龄的体平均房间各点空气龄的体平均16示踪气体示踪气体示踪气体示踪气体利用踪气体研究建筑物空气分布与渗透特性是利用踪气体研究建筑物空气分布与渗透特性是利用示踪气体研究建筑物空气分布与渗透特性是利用示踪气体研究建筑物空气分布与渗透特性是通风实验测量的重要手段。通风实验测量的重要手段。示踪气体的目的是准确标识室内空气流动特性示踪气体的目的是准确标识室内空气流动特性示踪气体的目的是准确标识室内空气流动特性，示踪气体的目的是准确标识室内空气流动特性，因此必须具有因此必须具有被动特性被动特性，即能够完全跟随空气流，即能够完全跟随空气流动。同时，作为在实验研究中的气体，必须具有动。同时，作为在实验研究中的气体，必须具有动同时，作为在实验研究中的气体，须具有动同时，作为在实验研究中的气体，须具有可测性可测性，即能够使用现有仪器比较方便地测量出，即能够使用现有仪器比较方便地测量出气体的浓度。另外，实验中应用的示踪气体需要气体的浓度。另外，实验中应用的示踪气体需要具有具有稳定性稳定性般情下不与空气其他物质发般情下不与空气其他物质发具有具有稳定性稳定性，一般情况下不与空气及其他物质发，一般情况下不与空气及其他物质发生物理或化学反应，以及无毒性等。生物理或化学反应，以及无毒性等。常见的示踪气体包括甲烷常见的示踪气体包括甲烷SFSF二氧化碳等二氧化碳等常见的示踪气体包括甲烷、常见的示踪气体包括甲烷、SFSF66、二氧化碳等。、二氧化碳等。17示踪气体的常见释放方法示踪气体的常见释放方法示踪气体的常见释放方法示踪气体的常见释放方法脉冲法（脉冲法（pulsemethodpulsemethod）在释放点释放少量的）在释放点释放少量的脉冲法（脉冲法（pulsemethodpulsemethod）：在释放点释放少量的）：在释放点释放少量的示踪气体，记录测量点处示踪气体浓度随时间的示踪气体，记录测量点处示踪气体浓度随时间的变化过程。变化过程。变过程变过程上升法（上升法（stepstep--upmethodupmethod）：在释放点连续释放）：在释放点连续释放固定强度源的示踪气体，记录测量点处示踪气体固定强度源的示踪气体，记录测量点处示踪气体浓度随时间的变化过程。浓度随时间的变化过程。下降法（或衰减法）（下降法（或衰减法）（stepstep--downordecaydownordecayhdhd）房中踪气体的浓度达到平衡状态）房中踪气体的浓度达到平衡状态methodmethod）：房间中示踪气体的浓度达到平衡状态）：房间中示踪气体的浓度达到平衡状态后，停止释放示踪气体，记录测量点处示踪气体后，停止释放示踪气体，记录测量点处示踪气体浓度随时间的变化过程。浓度随时间的变化过程。浓度随时间的变化过程。浓度随时间的变化过程。18脉冲法测空气龄脉冲法测空气龄脉冲法测空气龄脉冲法测空气龄在房释放少量踪气体录在房释放少量踪气体录在通风房间的入口释放少量示踪气体，记录在通风房间的入口释放少量示踪气体，记录被测点的浓度变化过程被测点的浓度变化过程频率分布数频率分布数()()CC频率分布函数频率分布函数0()()()(/)()pppCCfmQCd空气龄公式空气龄公式00()()ppCdCd0(/)()ppmQCd