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第五章空调房间的空气分布【知识点】室内气流组织的基本方式；送、回风口气流流动规律；常用送、回风口的型式及适用范围；散流器送风的计算方法。【学习目标】掌握室内气流组织的基本方式；了解送、回风口气流流动规律；掌握常用送、回风口的型式以及适用范围；理解散流器送风的计算方法。目录第一节送风射流的流动规律第二节排（回）风口的气体流动规律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空气调节区的气流组织（又称为空气分布），是指合理地布置送风口和回风口，使得经过净化、热湿处理后的空气，由送风口送入空调区后，在与空调区内空气混合、扩散或者进行置换的热湿交换过程中，均匀地消除空调区内的余热和余湿，从而使空调区（通常是指离地面高度为2m以下的空间）内形成比较均匀而稳定的温湿度、气流速度和洁净度，以满足生产工艺和人体舒适的要求。同时，还要由回风口抽走空调区内空气，或者将大部分回风返回到空调机组、少部分排至室外，或者如果空调机组采用全新风运行时则将绝大部分回风排至室外第一节送风射流的流动规律空气经过孔口或喷嘴向周围气体的外射流动称为射流。由流体力学可知，根据流态不同，射流可分为层流射流和紊流射流；按射流过程中是否受周界表面的限制分为自由射流和受限射流；根据射流与周围流体的温度是否相同可分为等温射流与非等温射流；按喷嘴式不同，射流分为集中射流（由圆型、方型和矩形风口出流的射流）、扁射流（边长比大于10的扁长风口出流的射流）和扇形射流（呈扇形导流径向扩散出流的射流）。在空调工程中常见的射流多属于紊流非等温受限射流。现以等温自由射流（图）为例，简要说明紊流射流的一般规律。当射流进入房间后，射流边界与周围气体不断进行动量、质量交换，周围空气不断被卷入，射流流量不断增加，断面不断扩大。而射流速度则因与用围空气的动量交换而不断下降，当射流边界层扩散到轴心时，射流发展到了主体段，随着射程的继续增大，速度继续减小直至消失。第一节送、回风口的气体流动规律直径为的喷口以出流速度射入同温空间介质，在不受周界表面的限制条件下，则形成等温自由射流，由于射流不断卷吸周围空气，射流不断扩大，射流断面速度场从射流中心开始逐渐向边界衰减，并沿射流增加，流量增加，直径加大，但断面总动量保持不变。在射流理论中，将轴心速度保持不变的一段长度称为起始段，其后称为主体段。起始段的长度取决于喷嘴的型式和大小，一般比较短，空调中主要是应用主体段。对自由射流的规律研究。射流主体段轴心速度的衰减规律，经典地表示为，odou第一节送、回风口的气体流动规律二、受限射流当射流边界的扩展受到房间边壁影响时，就称为受限射流。在射流运动过程中，由于受壁面、顶棚以及空间的限制，射流的运动规律有所变化，常见的射流受情况是帖附于顶棚的射流流动，故称帖附射流。贴附射流的计算可以看成是一个具有两倍F0出口射流的一半，因此，其风速衰减的计算式为：当h=0.5H时，射流上下对称，成橄榄型；当h＞0.7H时，由于射流上部与顶棚之间距离减少，卷吸的空气量少，因而流速大，静压小，射流下部静压大，上下压力差将射流往上举，从而使得气流贴近顶棚而流动，当两股平行射流距离比较近时，射流的发展互相影响。在汇合之前，每股射流独立发展。汇合之后，射流边界相交，互相干扰并重叠，逐渐形成—股总射流。总射流的轴心速度逐渐增大，直至最大，然后再逐渐衰减立至趋近于零。平行射流叠加3、旋转射流气流通过具有旋流作用的喷嘴向外射出，气流本身一面旋转，一面向静止介质中扩散前进，这种射流称为旋转射流。由于射流的旋转，使得射流介质获得向四周扩散的离心力。和一般射流相比，旋转射流的扩散角要大得多，射程短很多，并且在射流内部形成了一个回流区。正因为旋转射流有如此特点，所以，对于要求快速混合的迎风场合，用它作为成风口是很合适。第二节送、回风口的气体流动规律（1）点汇的气流流动由流体力学可知，对于一个点汇，其流场中的等速面是以汇点为中心的等球面，而且通过各个球面的流量都相等。因此随着离开汇点的距离增加，流速呈二次方衰减。（2）实际排（回）风口的气流流动实际排（回）风口的气流速度分布，速度衰减很快。排（回）风口速度衰减快的特点，决定了其作用范围的有限性，因此在研究空间内气流分布时，主要考虑送风口射流的作用，同时考虑排（回）风口的合理位置，以便达到预定的气流分布模式。第三节空气分布器及房间气流分布形式一.空气分布器的型式（送风口）(—)侧送风口在房间内横向送出气流的风口叫侧送风口。这类风口中，用得最多的是百叶风口。百叶风口中的百叶做成活动可调，既能调风量，也能调方向。为了满足不同的调节性能要求，可将百叶做成多层，每层有各自的调节功能。除了百叶送风口外，还有格栅送风口和条缝送风口，这两种风口可以与建筑装饰很好地配合。(二)散流器散流器是安装在顶棚上的送风口，自上而下送出气流。散流器的型式很多，有盘式散流器，气流里辐射状送出，且为贴附射流；有片式散流器，设有多层可调散流片，使送风或呈辐射状，或呈锥形扩散；也有将送回风口结合在一起的送、吸式散流器；另外有适用于净化空调的流线型散流器。(三)孔板送风口空气经过开有若干小孔的孔板面进入房间，这种风口型式叫孔板送风口。孔板送风口的最大特点是送风均匀，气流速度衰减快。因此最适用于要求工作区气流均匀、区域温差较小的房间，如高精度恒温室与平行流洁净室．（四)喷射式送风口喷射式送风口是—个惭缩圆锥台形短管，它的渐缩角很小，风口无叶片阻挡，噪声低，紊流系数小，射程长。这种送风口适用于大空间公共建筑，如体育馆，电影院以及大的生产车间等场合。(五)旋流送风口空调送风经旋流叶片切向进入集尘箱，形成旋转气流由格栅送出。送风气流与室内空气混合好，速度衰减快。这种送风口很适合于电子计算机房的地面送风。二、回风口由于回风口的汇流对房间气流组织影响比较小，因此它的形式比较简单，有的只在孔口加一金属网格，也有装格栅和百叶的，通常要与建筑装饰相配合。回风口的形状和位置根据气流组织要求而定。若设在房间下部时，为避免灰尘和杂物被吸入，风口下缘离地面至少为0.15/m。回风口形式可以简单，但要求应有调节风量的装置，第三节空气分布器及房间气流分布形式二、空间气流分布的形式按照送、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，下送上回及上送上回(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，气流吹到对面墙上转折下落到工作区以较低速度流过工作区，再由布置在同侧的回风口排出。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。侧送侧回形式使工作区处于回流区，具有以下优点：①由于送风射流在到达工作区之前，已与房间空气进行了比较充分的混合，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。所以对于侧送侧回来说，容易满足设计对于速度不均匀系数的要求。②工作区处于回流区，故而tp＝tn，投入能量利用系数等于1。③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。基于上述优点，侧送侧回是用得最多的气流组织形式。（2）上送下回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。对于温湿度要求精度高的房间，特别是要求洁净度很高的房间，则是理想的气流组织型式这种形式的排风温度接近室内工作区平均温度，即投入能量利用系数等于1。（2）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。如图所示。对于那些因各种原因不能在房间下部布置回风口的场合是相当合适的。但应注意气流短路的现象发生。如果气流短路时，投入能量利用系数小于1，经济性差。（3）下送上回房间送风口布置在下部，对于内余热量大，特别是热源又靠近顶棚的场合，如计算机房，广播电台的演播大厅等，采用这种气流组织形式非常合适。但下送风的温差不能太大，否则容易引起人的不舒适感，另外风速不能太大，否则容易吹起灰尘，影响空气的清洁度。下部送风的气流组织（a）地板送风；（b）下部低速侧送风（4）中送风对于某些高大空间，实际的空调区处在房间的下部，没有必要将整个空间作为控制调节的对象，因此可采用中送风的方式。a图为中部送风下部回风；b图为中部送风、下部回风加顶部排风的方式。这种送风方式在满足室内温、湿度要求的前提下，有明显的节能效果，但就竖向空间而言，存在着温度“分层”现象。第四节房间气流分布的计算气流分布的计算就是根据房间工作区对空气参数的设计要求，选择和设计合适的气流流型，确定送回风口型式、尺寸及其布置，计算送风参数。这些就是气流组织设计计算的三项基本任务。目前，气流组织的理论计算还不够完善，不少情况下还只能用半经验公式计算，加之气流组织形式繁多，计算方法是各种各样。但是，有些方法之间并无本质上不同，解题思路大同小异，因此，下面只介绍几种常用的气流组织计算方法。一般依据舒适性空调或工艺性空调提出的参数确定。舒适性空气调节室内冬季风速不大于0.2m/s；夏季不大于0.3m/s；工艺性空气调节工作区风速宜采用0.2-0.5m/s。对送风口的岀流速度u0的值应考虑高速气流通过风口所产生的噪声。在要求较高的房间应区降低的送风速度，一般的取值范围为2-5m/s。排风口的风速一般限制在4m/s以下，在离人较近时不大于3m/s。考虑到噪声因素，在居住建筑内一般取2m/s，在工业建筑内可大于4m/s。第四节房间气流分布的计算第四节房间气流分布的计算侧送方式的气流流型在大多数情况下都为贴附射流，射流应有足够的射程从空调区一侧到达对面一侧，避免射流中途下落进入空调区，在整个房间断面内形成一个大的回旋气流，这样，可使射流有足够的射程，在进入工作区前其风速和温差可以充分衰减，工作区达到较均匀的温度场和速度场。第四节房间气流分布的计算空间气流分布的计算不像等温自由射流计算那么简单，需要考虑射流的受限、重合及非等温的影响等因素。需要对它们进行修正。1）考虑射流受限的修正系数，K1：2）考虑射流重合的修正系数K23）考虑非等温应的修正系数，K3(垂直射流）第四节房间气流分布的计算第四节房间气流分布的计算第四节房间气流分布的计算散流器平送流型送风射流沿着顶棚向流动形成贴附射流，使工作区容易具有稳定而均匀的温度和风速，当有吊顶可以利用或有设置吊顶的可能性时，采用散流器送风既能满足使用要求，又比较美观，是常见的送风形式。1.散流器送风气流组织设计计算内容（1）送风口的喉部风速取2～5m/s，最大不超过6m/s。（2）射流速度衰减方程及室内平均风速（3）轴心温差第四节房间气流分布的计算2.散流器送风气流设计步骤（1）布置散流器（2）预选散流器（3）校核射流的射程（4）校核室内平均风速（5）校核轴心温差衰减第五节气流分布性能的评价空调房间的温度场和速度场的均匀性和稳定性与气流组织性能的优劣有密切的关系。气流组织的好坏直接影响到空调区的温度和流速是否满足要求。此外，它还在很大程度上影响着空调区的空气洁净度。如何使经过处理的送风气流有效送入工作区，迅速排出余热及污染物，是气流组织的任务，也是评价气流组织性能标准。常用的评价方法有下面三种：（1）不均匀系数：越小越好；（2）空气分布特性指标（ADPI）：为满足规定风速和温度要求的测点数与总测点数之比。ADPI≥80%；第五节气流分布性能的评价（3）换气效率：可能最短的空气寿命与平均空气寿命之比。（4）能量利用系数：考察气流分布方式的能量利用有效性，ttttn00p%1002n