幾種不同通風(fēng)方式的性能比較

1、幾種不同通風(fēng)方式的性能比較摘要：本文介紹了地板送風(fēng)、工位送風(fēng)和置換通風(fēng)的基本原理，分析了影響三 種送風(fēng)方式熱舒適性的主要因素，如溫度梯度、氣流速度及送風(fēng)口形式等。對(duì)三 種送風(fēng)方式的使用條件、熱舒適性及系統(tǒng)運(yùn)行能耗進(jìn)行了比較。 關(guān)鍵詞：通風(fēng)原理 能耗 比較0 引言 相關(guān)研究表明，病態(tài)建筑綜合癥都與不良的通風(fēng)方式有關(guān)。加大新風(fēng)量可以 明顯改善室內(nèi)空氣品質(zhì)，但能耗也隨之增加。隨著空調(diào)技術(shù)的發(fā)展，送風(fēng)方式也 日益多樣化。與傳統(tǒng)的頂板送風(fēng)相比，在某些場(chǎng)合采用地板送風(fēng)、工位送風(fēng)和置 換通風(fēng)等空調(diào)方式具有通風(fēng)效率高、運(yùn)行能耗低等優(yōu)點(diǎn)。三種送風(fēng)方式的基本原理 室內(nèi)空氣品質(zhì)不僅影響人的舒適感，對(duì)人員的工作效率也

2、有一定的影響。傳 統(tǒng)的頂板送風(fēng)屬于混合通風(fēng)，處理后的低溫空氣通過(guò)頂板送風(fēng)散流器與室內(nèi)空氣 混合，消除室內(nèi)余熱余濕，室內(nèi)溫濕度在空間上分布均勻。但頂板送風(fēng)的室內(nèi)空 氣品質(zhì)較差，能耗較高，使用上也受到限制。以下分別介紹地板送風(fēng)、工位送風(fēng) 和置換通風(fēng)三種送風(fēng)方式的基本原理。地板送風(fēng) 地板送風(fēng)是混合通風(fēng)的另一種形式，處理后的空氣經(jīng)過(guò)地板下 的靜壓箱，由送風(fēng)散流器送入室內(nèi)，與室內(nèi)空氣混合。其特點(diǎn)是潔凈空氣由下向 上經(jīng)過(guò)人員活動(dòng)區(qū)，消除余熱余濕，從房間頂部的排風(fēng)口排出，室內(nèi)溫度均勻一 致。由于地板提升的高度有限，送風(fēng)量受到限制，地板送風(fēng)多用于空氣 水系統(tǒng)。 近些年，地板送風(fēng)廣泛用于機(jī)房、控制中心、辦公室和

3、實(shí)驗(yàn)室等散熱設(shè)備多、人 員密集的建筑。工位送風(fēng) 工位送風(fēng)是一種集區(qū)域通風(fēng)、設(shè)備通風(fēng)和人員自調(diào)節(jié)為一體的 個(gè)性化的送風(fēng)方式。在核心區(qū)域（人的呼吸區(qū)）安裝送風(fēng)口，通過(guò)軟管與地板下 的送風(fēng)裝置相連，送風(fēng)口的位置可以根據(jù)室內(nèi)設(shè)施靈活變動(dòng)。個(gè)人可以根據(jù)舒適 需要調(diào)節(jié)送風(fēng)氣流的流量、流速、流向及送風(fēng)溫度。而在周邊區(qū)域（會(huì)議廳、休 息室、走道等）安裝一般的地板送風(fēng)裝置，用于控制室內(nèi)大環(huán)境的熱濕負(fù)荷。由 于現(xiàn)代辦公建筑多采用統(tǒng)間式（open plan office）設(shè)計(jì)，個(gè)人對(duì)周?chē)諝獾睦錈?需求差異較大，更適宜安裝工位送風(fēng)。置換通風(fēng) 置換通風(fēng)屬于下送風(fēng)的一種，氣流從位于側(cè)墻下部的散流器水 平低速送入室內(nèi)，在

4、浮升力的作用下上升至工作區(qū)，吸收人員和設(shè)備負(fù)荷形成熱 羽流。在上升過(guò)程中，熱羽流不斷卷吸周?chē)諝?，流量逐漸增加。熱力分層高度 將整個(gè)空間分為上下兩區(qū)，下區(qū)空氣由下向上呈單向“活塞流”，沿高度方向形成 明顯的溫度梯度和污染物濃度梯度；上區(qū)空氣循環(huán)流動(dòng)，污染物濃度較大，溫度 趨于均勻一致。目前置換式通風(fēng)較多用于層高大于2.4m，室內(nèi)冷負(fù)荷小于 40W/m2 的空調(diào)系統(tǒng)，如辦公室、會(huì)議室、計(jì)算機(jī)機(jī)房和劇院等。置換通風(fēng)和地板送風(fēng)形式上都是下送上回的方式，但二者又存在區(qū)別。熱舒適性影響 2.1地板送風(fēng)影響舒適性的因素較多，其中送風(fēng)速度、送風(fēng)溫度及空氣品質(zhì) 對(duì)室內(nèi)環(huán)境的舒適性影響較大。送風(fēng)速度地板送風(fēng)是射

5、流送風(fēng)的一種，送風(fēng)散流器的形狀和結(jié)構(gòu)決定氣 流的擴(kuò)散性能和湍流狀態(tài)，故在出風(fēng)口 2.5m范圍的速度場(chǎng)主要由散流器類(lèi)型決 定。為了防止人員有吹風(fēng)感，送風(fēng)氣流的速度不能超過(guò)3m/s。對(duì)于旋流式散流器, 出風(fēng)氣流受扭轉(zhuǎn)葉片的影響形成渦流，使氣流擾動(dòng)增加，出口風(fēng)速減小，避免了 產(chǎn)生吹風(fēng)感。同時(shí)，送風(fēng)氣流與室內(nèi)空氣混合充分，人員活動(dòng)區(qū)內(nèi)溫度場(chǎng)分布均 勻。送風(fēng)溫度 由于人腳對(duì)溫度的敏感性較強(qiáng)，通常地板送風(fēng)的送風(fēng)溫度較高 一般為18C，送回風(fēng)溫差為8-10C。圖1為地板送風(fēng)方式情況下，室內(nèi)溫度沿高 度的分布。根據(jù)ISO 7730-1990及ASHRAE 55-1992的熱舒適性標(biāo)準(zhǔn)：“1.13疋（坐姿1.1

6、m處）或At1.83C （站立1.8m處）可以看出，地板送風(fēng)室內(nèi)溫度分 布較一致，沒(méi)有出現(xiàn)明顯的溫度梯度?？諝馄焚|(zhì) 頂板送風(fēng)、地板送風(fēng)兩種送風(fēng)方式下，同一高度處污染物的濃 度的大小?？梢钥闯?，地板送風(fēng)在人員活動(dòng)區(qū)能夠達(dá)到良好的室內(nèi)空氣品質(zhì)和舒 適的室內(nèi)環(huán)境。此外地板送風(fēng)系統(tǒng)的總安裝費(fèi)用也比頂板送風(fēng)系統(tǒng)節(jié)省10%。2.2工位送風(fēng)工位送風(fēng)也屬于地板的一種，室內(nèi)大環(huán)境的溫度及污染物濃度 分布與上述地板送風(fēng)類(lèi)似，在此不再贅述。由于工位送風(fēng)的送風(fēng)參數(shù)可以根據(jù)需 要進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)行區(qū)域控制，它的舒適性較一般高于地板送風(fēng)。根據(jù) ASHRAE 舒適度標(biāo)準(zhǔn)，核心區(qū)域的空氣流速必須限制在：冬季不超過(guò) 0.15m/s

7、 夏季不超過(guò)0.8m/s。由于送風(fēng)口在人員的頭部附近，送風(fēng)溫度高于一般的地板送 風(fēng)，因此，空調(diào)系統(tǒng)的蒸發(fā)溫度相應(yīng)可以提高，故冷水機(jī)的性能系數(shù)（COP）增 加，研究表明，蒸發(fā)溫度升高1C，離心式冷水機(jī)的COP增加3.1%。工位送風(fēng)在 滿足舒適要求的同時(shí)，也降低了系統(tǒng)的能耗。置換通風(fēng) 置換通風(fēng)系統(tǒng)中，溫度梯度和送風(fēng)速度是兩個(gè)比較關(guān)鍵的因素 為保證人體熱舒適性要求，必須嚴(yán)格控制工作區(qū)的溫度梯度和氣流速度大小。送風(fēng)速度 置換通風(fēng)的送風(fēng)散流器一般位于側(cè)墻下部，為避免產(chǎn)生吹風(fēng)感 必須嚴(yán)格控制送風(fēng)速度。散流器出口處的空氣流速主要取決于于送風(fēng)量，氣流阿 基米德數(shù)和散流器類(lèi)型。當(dāng)送風(fēng)量增加時(shí)，散流器出口附近氣流

8、的平均速度增加，使得靠近風(fēng)口處的 人有強(qiáng)烈的吹風(fēng)感。散流器的結(jié)構(gòu)類(lèi)型決定了氣流在貼地氣流層和整個(gè)工作區(qū)的速度分布，當(dāng)送 風(fēng)氣流的速度波動(dòng)較大時(shí)會(huì)使人有吹風(fēng)感，為了避免這種危險(xiǎn)，送風(fēng)射流必須加 以控制。 Nielsen 通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析了七種不同類(lèi)型落地散流器對(duì)送風(fēng)速度的影響，給 出了近地面氣流最大速度的計(jì)算公式，并指出：不同送風(fēng)量下，對(duì)于近地面氣流 速度，弧面散流器較平面散流器要小，高開(kāi)孔率的散流器較低開(kāi)孔率的要小。溫度梯度由于置換通風(fēng)系統(tǒng)在垂直方向上存在明顯的溫度梯度，根據(jù) ASHRAE 55-1992 熱舒適性度的要求，應(yīng)減小室內(nèi)溫度梯度。研究表明溫度梯度的 大小受送風(fēng)量和送風(fēng)速度的影響較大，

9、送風(fēng)量增加，溫度梯度減小。根據(jù)ISO7730的PMV/PPD評(píng)價(jià)指標(biāo)，PPD應(yīng)該低于10%，在置換通風(fēng)系統(tǒng)中, 減小送風(fēng)速量或提高送風(fēng)溫度都可以降低PPD。2.3.3室內(nèi)空氣品質(zhì)評(píng)價(jià)由于置換通風(fēng)熱力分層的存在，工作區(qū)產(chǎn)生污濁空氣 被熱羽流及時(shí)帶入上區(qū)，避免形成橫向擴(kuò)散；進(jìn)入上區(qū)的氣流也不會(huì)再回流到工 作區(qū)，因此置換同風(fēng)度熱力分層高度應(yīng)高于工作區(qū)高度，從而保證了工作區(qū)較好 的空氣潔凈度。置換通風(fēng)的換氣效率通常介于0.50.67，通風(fēng)效率介于100% 200%。而混合通風(fēng)理想換氣效率只有 0.5，當(dāng)發(fā)生短路時(shí)還要低，通風(fēng)效率一般 也只有 5070%；實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明，對(duì)于一個(gè)9000m2的辦公建筑采用置換通風(fēng)后，冷負(fù)荷比混 合通風(fēng)減少了 2530%，送風(fēng)量減少了 30%。對(duì)于冷負(fù)荷較大的建筑，采用置換 通風(fēng)系統(tǒng)結(jié)合冷卻頂板的輻射作用，最大負(fù)荷可增至100W/m2。與傳統(tǒng)混合式系 統(tǒng)相比，置換通風(fēng)/頂板冷卻系統(tǒng)可節(jié)能