置換通風(fēng)的原理與應(yīng)用.ppt

置換通風(fēng)的原理及應(yīng)用,一、置換通風(fēng)的原理（Displacement Ventilation) 置換通風(fēng)是依靠密度差而形成熱氣流上升、 冷氣流下降的原理實現(xiàn)通風(fēng)換氣的。,置換通風(fēng)原理:,置換通風(fēng)是將新鮮空氣直接送入工作區(qū)(溫度通常低于室內(nèi)工作區(qū)的溫度)，較涼的空氣由于密度大而下沉到地表面,并在地板上形成一層較薄的由新鮮空氣擴散所形成的空氣湖。室內(nèi)熱源產(chǎn)生向上的對流氣流，與較涼的新鮮空氣隨對流氣流向室內(nèi)上部流動，從而形成室內(nèi)空氣運動的主導(dǎo)氣流。排風(fēng)口設(shè)置在房間的頂部，將污染空氣排出。熱源引起的熱對流氣流使室內(nèi)產(chǎn)生垂直的溫度梯度。,置換通風(fēng)的流態(tài),在暖通空調(diào)課本的室內(nèi)氣流分布那章節(jié)有講到下部送風(fēng) 的氣流分布，置換通風(fēng)屬于其中的一種。而地板送風(fēng)也 是下部送風(fēng)的一種，大家可以考慮下這兩種氣流分布有 什么不同？ 下面是置換通風(fēng)的特點：,二、置換通風(fēng)的特性 1.室內(nèi)溫度和污染物濃度呈層狀分布. 根據(jù)羽流理論，室內(nèi)流場分為兩個區(qū)域： 下部區(qū)域為低溫單向流動區(qū)，污染物濃度最低，空氣品質(zhì)好，存在垂直溫度梯度和濃度梯度；上部區(qū)域為紊流混合區(qū)，溫度高，污染物濃度高，但溫度場和濃度場較均勻，接近排風(fēng)；兩個區(qū)域間還存在一定高度、一定厚度的界面熱力分層高度。這一分層高度極重要.合理控制它才能保證置換通風(fēng)的空氣質(zhì)量，達到節(jié)能效果。,置換通風(fēng)房間的熱力分層,在置換通風(fēng)中，新鮮空氣qs以極低的流速從通風(fēng)器流出。通常送風(fēng)溫度低于室溫24 ，送風(fēng)的密度大于室內(nèi)空氣的密度。在重力作用下，送風(fēng)下沉到地面形成空氣湖?？諝夂械男迈r空氣受熱源上升氣流的卷吸作用、后續(xù)新風(fēng)的推動作用及排風(fēng)口的抽吸作用而緩慢上升,形成向上單向流動。,因此在頂部形成一個熱濁空氣層。由連續(xù)性原理，在任一個標高平面上的上升氣流流量qp等于送風(fēng)量qs 與回返氣流流量qr之和。因此必將在某一個平面上煙羽流量qp 正好等于送風(fēng)量qs ,在該平面上回返空氣量為零。在穩(wěn)定狀態(tài)時，這個界面將室內(nèi)空氣在流態(tài)上分成兩個區(qū)域，即上部的紊流混合區(qū)和下部的單向流動清潔區(qū)。 只要保證分層高度(地面到界面的高度) 在人員工作區(qū)以上，就可以保證工作區(qū)優(yōu)良的空氣品質(zhì)。,置換通風(fēng)的熱力分層,2.室內(nèi)空氣的流速低，速度場平穩(wěn)，呈層流或低紊流狀態(tài). 3.污染物在人停留區(qū)不擴散，而被上升的氣流直接帶到上部非人活動區(qū).,與稀釋通風(fēng)相比，置換通風(fēng)是以浮力控制為動力平推出室內(nèi)污染物； 具有較高的空氣品質(zhì)和熱舒適性； 具有較高的通風(fēng)效率； 室內(nèi)有著截然不同的溫度場、速度場和濃度場。,特性：,三.置換通風(fēng)房間室內(nèi)溫度、速度與濃度的分布 由于熱源引起的上升氣流使熱氣流浮向房間的頂部，因此房間在垂直方向上形成溫度梯度，如圖a 中曲線D 所示。 該圖中的水平虛線表示離地面1.1 m 的高度。該高度表示人坐姿時呼吸帶高度。室內(nèi)垂直溫度梯度形成了腳寒頭暖的局面，這種現(xiàn)象有悖于人體的舒適性規(guī)律。因此應(yīng)控制離地面0.1 m(腳踝高度) 至1.1 m 之間的溫差不能超過人體所容許的程度。,置換通風(fēng)的溫度、速度和相對濃度分布 曲線D表示置換通風(fēng) 曲線M 表示稀釋通風(fēng)相對濃度以房間平均濃度為基準,圖a中曲線M表示稀釋通風(fēng)時的溫度曲線。其出口溫度較低，出口空氣與周圍空氣充分混合后溫度迅速提高并在垂直方向上保持幾乎相等的溫度，即溫度梯度極小。 圖b 中的曲線D 表示置換通風(fēng)室內(nèi)速度分布?？梢娭脫Q通風(fēng)出口風(fēng)速約為0.25 m/s ,而在1.1 m 處的風(fēng)速僅為0.08m/s,而且在距地板0.5m 以上的高度其風(fēng)速均低于0.08 m/s。稀釋通風(fēng)的速度分布如曲線M所示。該種方法室內(nèi)風(fēng)速均高于置換通風(fēng)。 圖c 中的曲線D表示置換通風(fēng)室內(nèi)濃度分布。圖中呈現(xiàn)濃度梯度的趨勢與溫度分布相似。即上部濃度高,下部濃度低,在1.1m以下的工作區(qū)其濃度遠低于上部的濃度。當通風(fēng)量相同時,稀釋通風(fēng)室內(nèi)濃度分布如曲線M所示。由圖可見，在1.1m以下工作區(qū)，置換通風(fēng)方式明顯優(yōu)于稀釋通風(fēng)。,四、兩種通風(fēng)方式的比較 1.混合通風(fēng)以建筑空間為本，置換通風(fēng)以人為本. 2.混合通風(fēng)以稀釋原理為基礎(chǔ)，置換通風(fēng)以浮力控制為動力. 3.在原理上，混合通風(fēng)的送風(fēng)僅作為動量源，由此產(chǎn)生卷吸周圍空氣的射流，而置換通風(fēng)的送風(fēng)既是動量源，又是浮力源.,4.從目標和結(jié)果看，置換通風(fēng)是要在工作區(qū)創(chuàng)造一個近于新鮮的送風(fēng)條件，而混合通風(fēng)則是在整個室內(nèi)空間形成一個近于排風(fēng)的空氣條件. 5.置換通風(fēng)與傳統(tǒng)通風(fēng)方式相比具有較好的節(jié)能效果（20%以上）,五.置換通風(fēng)的設(shè)計 1）置換通風(fēng)的設(shè)計應(yīng)符合下列條件: 污染源與熱源共存時； 房間高度不小于2.4m； 冷負荷小于120W/m2 的建筑物。 2）置換通風(fēng)的設(shè)計參數(shù)應(yīng)符合下列條件: 坐著時,頭部與足部溫差thf2； 站著時,頭部與足部溫差thf3； 吹風(fēng)風(fēng)險不滿意率的值不大于15%； 熱舒適不滿意率的值不大于15%； 置換通風(fēng)房間內(nèi)的溫度梯度小于2/m。,3）置換通風(fēng)器的選型，其面風(fēng)速應(yīng)符合下列條件: 對工業(yè)建筑，取面風(fēng)速v0.5m/s ； 對高級辦公室，取面風(fēng)速v0.2m/s ； 一般根據(jù)送風(fēng)量和面風(fēng)速v=0.20.5m/s 確定置換通風(fēng)器的數(shù)量。 4）置換通風(fēng)器的布置應(yīng)符合下列條件: 置換通風(fēng)器附近不應(yīng)有大的障礙物； 置換通風(fēng)器宜靠外墻或外窗； 圓柱形置換通風(fēng)器可布置在房間中部； 冷負荷高時,宜布置多個置換通風(fēng)器； 置換通風(fēng)器布置應(yīng)與室內(nèi)空間協(xié)調(diào)。,置換通風(fēng)房間內(nèi)工作區(qū)的溫度梯度tn 是影響人體舒適的重要因素。在設(shè)計時應(yīng)根據(jù)實際情況確定，可參考表3.5和3.6所示。,表3.5 室內(nèi)溫度tn 及工作區(qū)溫度梯度,表3.6 歐洲及國際標準中的舒適性指標,5）置換通風(fēng)房間內(nèi)的溫度梯度： 以高度為3 m的辦公室為例，當室內(nèi)采用置換通風(fēng)時室內(nèi)的溫度梯度由三部分組成： 即出風(fēng)后地表層的溫升t0. 1 = t0. 1 - ts ; 工作區(qū)溫度梯度tn = t1. 1 - t0. 1 ; 室內(nèi)上部溫升tp = tp - t1. 1 。 室內(nèi)送排風(fēng)溫差t = tp - ts , 工作區(qū)溫差ts = kt + ct ,（K為地面區(qū)溫升系數(shù)、C為停留區(qū)溫升系數(shù)）。 置換通風(fēng)房間內(nèi)的上述溫度梯度如圖3.14 所示。,圖 3.14 房間垂直溫度梯度,6）送風(fēng)溫度的確定： 送風(fēng)溫度由下式確定:,式中:,c停留區(qū)溫升系數(shù)，,k地面區(qū)溫升系數(shù)，,也可分別見表3-7和表3-8所示。,表3.7 溫升系數(shù)C值,表3.8 溫升系數(shù)K值,7) 新風(fēng)量的確定： 按室內(nèi)人員確定新風(fēng)量,式中：,n室內(nèi)人員數(shù)；,q每個人所需新風(fēng)量，q可按房間需要確定， 當室內(nèi)空氣品質(zhì)要求較高時：,室內(nèi)空氣品質(zhì)要求中等時：,室內(nèi)空氣品質(zhì)要求低時：,根據(jù)室內(nèi)有害物發(fā)生量確定新風(fēng)量,式中, G 室內(nèi)有害物發(fā)生量， ； cp 排風(fēng)的有害物濃度， ； cs 送風(fēng)的有害物濃度， 。,8) 送風(fēng)量的確定 根據(jù)置換通風(fēng)熱力分層理論，界面上的煙羽流量qp與送風(fēng)流量qs相等，即：,分層高度分別為Z1=1.1m以及Z2=1.8m時的煙羽流量。,9) 送排風(fēng)溫差的確定 在置換通風(fēng)的房間內(nèi)，在滿足熱舒適性要求條件下，送排風(fēng)溫差隨著頂棚高度的增高而變大。列出了送排風(fēng)溫差與房間高度的關(guān)系。,表送排風(fēng)溫差與房間高度的關(guān)系,10) 置換通風(fēng)末端裝置的選擇與布置 置換通風(fēng)的出口風(fēng)速低、送風(fēng)溫差小的特點導(dǎo)致置換通風(fēng)系統(tǒng)的送風(fēng)量大，其末端裝置體積相對來說也較大。置換通風(fēng)末端裝置通常有圓柱型、半圓柱型、1/ 4 圓柱型、扁平型4種，如圖所示。 圖3.19是在工業(yè)廠房中應(yīng)用的實例。落地式置換通風(fēng)末端裝置在會議廳的應(yīng)用如圖3.20所示。架空式置換通風(fēng)器在辦公室的應(yīng)用如圖3.21所示。,圓柱型置換通風(fēng)器 半圓柱型置換通風(fēng)器,扁平型置換通風(fēng)器 圓柱型置換通風(fēng)器,落地式置換通風(fēng)在工業(yè)廠房的應(yīng)用,通風(fēng)在上海某會議廳的應(yīng)用,架空式通風(fēng)器在辦公室的應(yīng)用,六、置換通風(fēng)與冷卻頂板(DV+CC) 1.冷卻頂板 所謂冷卻頂板技術(shù)是將全部或部分頂板的 溫度降至并保持在室溫之下，利用頂板來消 除室內(nèi)熱負荷。 冷卻頂板只能除去顯熱負荷，且沒有提供 換氣，一般與置換通風(fēng)相結(jié)合。,2.系統(tǒng)設(shè)計的特殊性 1）減少了能量消耗. 2）冷卻頂板的供水溫度高（一般高于露點2）. 3）由于冷凍水溫度高，有條件可采用天然冷源. 4）置換通風(fēng)的氣流是自下而上的，為架空地板也可采用側(cè)向送風(fēng)，但要設(shè)計好氣流組織.,3.冷卻頂板加置換通風(fēng)的優(yōu)缺點 1）熱舒適性好，室內(nèi)空氣品質(zhì)好 2）處理