7.4气流组织

7.4.1 空调区的气流组织设计，应根据空调区的温湿度参数、允许风速、噪声标准、空气质量、温度梯度以及空气分布特性指标(ADPI)等要求，结合内部装修、工艺或家具布置等确定；复杂空间空调区的气流组织设计，宜采用计算流体动力学(CFD)数值模拟计算。
7.4.2空调区的送风方式及送风口选型，应符合下列规定：
      1 宜采用百叶、条缝型等风口贴附侧送；当侧送气流有阻碍或单位面积送风量较大，且人员活动区的风速要求严格时，不应采用侧送；
      2 设有吊顶时，应根据空调区的高度及对气流的要求，采用散流器或孔板送风。当单位面积送风量较大，且人员活动区内的风速或区域温差要求较小时，应采用孔板送风；
      3 高大空间宜采用喷口送风、旋流风口送风或下部送风；
      4 变风量末端装置，应保证在风量改变时，气流组织满足空调区环境的基本要求；
      5 送风口表面温度应高于室内露点温度；低于室内露点温度时，应采用低温风口。
7.4.3采用贴附侧送风时，应符合下列规定：
      1 送风口上缘与顶棚的距离较大时，送风口应设置向上倾斜10°～20°的导流片；
      2 送风口内宜设置防止射流偏斜的导流片；
      3 射流流程中应无阻挡物。
7.4.4采用孔板送风时，应符合下列规定：
      1 孔板上部稳压层的高度应按计算确定，且净高不应小于0.2m；
      2 向稳压层内送风的速度宜采用3 m／s～5m／s。除送风射流较长的以外，稳压层内可不设送风分布支管。稳压层的送风口处，宜设防止送风气流直接吹向孔板的导流片或挡板；
      3 孔板布置应与局部热源分布相适应。
7.4.5采用喷口送风时，应符合下列规定：
      1 人员活动区宜位于回流区；
      2 喷口安装高度，应根据空调区的高度和回流区分布等确定；
      3 兼作热风供暖时，宜具有改变射流出口角度的功能。
7.4.6采用散流器送风时，应满足下列要求：
      1 风口布置应有利于送风气流对周围空气的诱导，风口中心与侧墙的距离不宜小于1.0m；
      2 采用平送方式时，贴附射流区无阻挡物；
      3 兼作热风供暖，且风口安装高度较高时，宜具有改变射流出口角度的功能。
7.4.7采用置换通风时，应符合下列规定：
      1 房间净高宜大于2.7m；
      2 送风温度不宜低于18℃；
      3 空调区的单位面积冷负荷不宜大于120W/m²；
      4 污染源宜为热源，且污染气体密度较小；
      5 室内人员活动区0.1m至1.1m高度的空气垂直温差不宜大于3℃；
      6 空调区内不宜有其他气流组织。
7.4.8采用地板送风时，应符合下列规定：
      1 送风温度不宜低于16℃；
      2 热分层高度应在人员活动区上方；
      3 静压箱应保持密闭，与非空调区之间有保温隔热处理；
      4 空调区内不宜有其他气流组织。
7.4.9分层空调的气流组织设计，应符合下列规定：
      1 空调区宜采用双侧送风；当空调区跨度较小时，可采用单侧送风，且回风口宜布置在送风口的同侧下方；
      2 侧送多股平行射流应互相搭接；采用双侧对送射流时，其射程可按相对喷口中点距离的90％计算；
      3 宜减少非空调区向空调区的热转移；必要时，宜在非空调区设置送、排风装置。
7.4.10上送风方式的夏季送风温差，应根据送风口类型、安装高度、气流射程长度以及是否贴附等确定，并宜符合下列规定：
      1 在满足舒适、工艺要求的条件下，宜加大送风温差；
      2 舒适性空调，宜按表7.4.10-1采用；

表7.4.10-1舒适性空调的送风温差

注：表中所列的送风温差不适用于低温送风空调系统以及置换通风采用上送风方式等。
3 工艺性空调，宜按表7.4.10-2采用。

表7.4.10-2工艺性空调的送风温差

7.4.11送风口的出口风速，应根据送风方式、送风口类型、安装高度、空调区允许风速和噪声标准等确定。
7.4.12回风口的布置，应符合下列规定：
      1 不应设在送风射流区内和人员长期停留的地点；采用侧送时，宜设在送风口的同侧下方；
      2 兼做热风供暖、房间净高较高时，宜设在房间的下部；
      3 条件允许时，宜采用集中回风或走廊回风，但走廊的断面风速不宜过大；
      4 采用置换通风、地板送风时，应设在人员活动区的上方。
7.4.13回风口的吸风速度，宜按表7.4.13选用。

表7.4.13回风口的吸风速度

条文说明

式中：——工作区某点的空气温度、空气流速和给定 的室内设计温度。并且认为当EDT在-1.7~+1.1之间多数人感到舒适。
因此，空气分布特性指标（ADPT）应为

一般情况下，空调区的气流组织设计应使空调区的ADPI≥80％。ADPI值越大，说明感到舒适的人群比例越大。
    对于复杂空间的气流组织设计，采用常规计算方法已无法满足要求。随着计算机技术的不断发展与计算流体动力学(CFD)数值模拟技术的日益普及，对复杂空间等特殊气流组织设计推荐采用计算流体动力学(CFD)数值模拟计算。
7.4.2空调区的送风方式及送风口的选型。
    空调区内良好的气流组织，需要通过合理的送回风方式以及送回风口的正确选型和布置来实现。
      1 侧送时宜使气流贴附以增加送风射程，改善室内气流分布。工程实践中发现风机盘管的送风不贴附时，室内温度分布则不均匀。目前，空气分布增加了置换通风及地板送风等方式，以有利于提高人员活动区的空气质量，优化室内能量分配，对高大空间建筑具有较明显的节能效果。
    侧送是已有几种送风方式中比较简单经济的一种。在一般空调区中，大多可以采用侧送。当采用较大送风温差时，侧送贴附射流有助于增加气流射程，使气流混合均匀，既能保证舒适性要求，又能保证人员活动区温度波动小的要求。侧送气流宜贴附顶棚。
      2 圆形、方形和条缝形散流器平送，均能形成贴附射流，对室内高度较低的空调区，既能满足使用要求，又比较美观，因此，当有吊顶可利用时，采用这种送风方式较为合适。对于室内高度较高的空调区(如影剧院等)，以及室内散热量较大的空调区，当采用散流器时，应采用向下送风，但布置风口时，应考虑气流的均布性。
    在一些室温允许波动范围小的工艺性空调区中，采用孔板送风较多。根据测定可知，在距孔板100mm～250mm的汇合段内，射流的温度、速度均已衰减，可达到±0. 1℃的要求，且区域温差小，在较大的换气次数下(每小时达32次)，人员活动区风速一般均在0.09m／s～0.12m／s范围内。所以，在单位面积送风量大，且人员活动区要求风速小或区域温差要求严格的情况下，应采用孔板向下送风。
      3 对于高大空间，采用上述几种送风方式时，布置风管困难，难以达到均匀送风的目的。因此，建议采用喷口或旋流风口送风方式。由于喷口送风的喷口截面大，出口风速高，气流射程长，与室内空气强烈掺混，能在室内形成较大的回流区，达到布置少量风口即可满足气流均布的要求。同时，它还具有风管布置简单、便于安装、经济等特点。当空间高度较低时，采用旋流风口向下送风，亦可达到满意的效果。应用置换通风、地板送风的下部送风方式，使送入室内的空气先在地板上均匀分布，然后被热源(人员、设备等)加热，形成以热烟羽形式向上的对流气流，更有效地将热量和污染物排出人员活动区，在高大空间应用时，节能效果显著，同时有利于改善通风效率和室内空气质量。对于演播室等高大空间，为便于满足空间布置需要，可采用可伸缩的圆筒形风口向下送风的方式。
      4 全空气变风量空调系统的送风参数是保持不变的，它是通过改变风量来平衡室内负荷变化。这就要求，在送风量变化时，所选用的送风末端装置或送风口应能满足室内空气温度及风速的要求。用于全空气变风量空调系统的送风末端装置，应具有与室内空气充分混合的性能，并在低送风量时，应能防止产生空气滞留，在整个空调区内具有均匀的温度和风速，而不能产生吹风感，尤其在组织热气流时，要保证气流能够进入人员活动区，而不滞留在上部区域。
      5 风口表面温度低于室内露点温度时，为防止风口表面结露，风口应采用低温风口。低温风口与常规散流器相比，两者的主要差别是：低温风口所适用的温度和风量范围较常规散流器广。在这种较广的温度与风量范围下，必须解决好充分与空调区空气混合、贴附长度及噪声等问题。选择低温风口时，一般与常规方法相同，但应对低温送风射流的贴附长度予以重视。在考虑风口射程的同时，应使风口的贴附长度大于空调区的特征长度，以避免人员活动区吹冷风现象发生。
7.4.3贴附侧送的要求。
    贴附射流的贴附长度主要取决于侧送气流的阿基米德数。为了使射流在整个射程中都贴附在顶棚上而不致中途下落，就需要控制阿基米德数小于一定的数值。
    侧送风口安装位置距顶棚愈近，愈容易贴附。如果送风口上缘离顶棚距离较大时，为了达到贴附目的，规定送风口处应设置向上倾斜10°～20°的导流片。
7.4.4孔板送风的要求。
      1 本条规定的稳压层净高不应小于0.2m，主要是从满足施工安装的要求上考虑的。
      2 在一般面积不大的空调区中，稳压层内可以不设送风分布支管。根据实测，在6m×9m的空调区内(室温允许波动范围为±0.1℃和±0.5℃），采用孔板送风，测试过程中将送风分布支管装上或拆下，在室内均未曾发现任何明显的影响。因此，除送风射程较长的以外，稳压层内可不设送风分布支管。
    当稳压层高度较低时，向稳压层送风的送风口，一般需要设置导流板或挡板以免送风气流直接吹向孔板。
7.4.5喷口送风的要求。
      1 将人员活动区置于气流回流区是从满足卫生标准的要求而制定的。
      2 喷口送风的气流组织形式和侧送是相似的，都是受限射流。受限射流的气流分布与建筑物的几何形状、尺寸和送风口安装高度等因素有关。送风口安装高度太低，则射流易直接进入人员活动区；太高则使回流区厚度增加，回流速度过小，两者均影响舒适感。
3 对于兼作热风供暖的喷口，为防止热射流上翘，设计时应考虑使喷口具有改变射流角度的功能。
7.4.6散流器送风的要求。
      1 散流器布置应结合空间特征，按对称均匀或梅花形布置，以有利于送风气流对周围空气的诱导，避免气流交叉和气流死角。与侧墙的距离过小时，会影响气流的混合程度。散流器有时会安装在暴露的管道上，当送风口安装在顶棚以下300mm或者更低的地方时，就不会产生贴附效应，气流将以较大的速度到达工作区。
      2 散流器平送时，平送方向的阻挡物会造成气流不能与室内空气充分混合，提前进入人员活动区，影响空调区的热舒适。
      3 散流器安装高度较高时，为避免热气流上浮，保证热空气能到达人员活动区，需要通过改变风口的射流出口角度来加以实现。温控型散流器、条缝形(蟹爪形)散流器等能实现不同送风工况下射流出口角度的改变。
7.4.7置换通风的要求。
    置换通风是气流组织的一种形式。置换通风是将经处理或未处理的空气，以低风速、低紊流度、小温差的方式，直接送入室内人员活动区的下部。送入室内的空气先在地面上均匀分布，随后流向热源(人或设备)形成热气流以烟羽的形式向上流动，并在室内的上部空间形成滞留层。从滞留层将室内的余热和污染物排出。
    置换通风的竖向气流流型是以浮力为基础，室内污染物在热浮力的作用下向上流动。在上升的过程中，热烟羽卷吸周围空气，流量不断增大。在热力作用下，室内空气出现分层现象。
    置换通风在稳定状态时，室内空气在流态上分上下两个不同区域，即上部紊流混合区和下部单向流动区。下部区域内没有循环气流，接近置换气流，而上部区域内有循环气流。两个区域分层界面的高度取决于送风量、热源特性及其在室内分布情况。设计时，应控制分层界面的高度在人员活动区以上，以保证人员活动区的空气质量和热舒适性。
      1～4 根据有关资料介绍，采用置换通风时，室内吊顶高度不宜过低，否则，会影响室内空气的分层。由于置换通风的送风温度较高，其所负担的冷负荷一般不宜太大，否则，需要加大送风量，增加送风口面积，这对风口的布置不利。根据置换通风的原理，污染气体靠热浮力作用向上排出，当污染源不是热源时，污染气体不能有效排出；污染气体的密度较大时，污染气体会滞留在下部空间，也无法保证污染气体的有效排出。
      5 垂直温差是一个重要的局部热不舒适控制性指标，对置换通风等系统设计时更加重要。本条直接引自国际通用标准ISO7730和美国ASHRAE 55的相关条款。根据美国相关研究，取室内人员的头部高度(1.1m)到脚部高度(0.1m)由于垂直温差引起的局部热不舒适的不满意度(PD)为≤5％，基于PD的计算公式确定。

6 设计中，要避免置换通风与其他气流组织形式应用于同一个空调区，因为其他气流组织形式会影响置换气流的流型，无法实现置换通风。
    置换通风与辐射冷吊顶、冷梁等空调系统联合应用时，其上部区域的冷表面可能使污染物空气从上部区域再度进入下部区域，设计时应考虑。
7.4.8地板送风的要求。
      1 地板送风(UFAD)是指利用地板静压箱，将经热湿处理后的空气由地板送风口送到人员活动区内的气流组织形式。与置换通风形式相比，地板送风是以较高的风速从尺寸较小的地板送风口送出，形成相对较强的空气混合。因此，其送风温度较置换通风低，系统所负担的冷负荷也大于置换通风。地板送风的送风口附近区域不应有人长久停留。
      2 地板送风在房间内产生垂直温度梯度和空气分层。典型的空气分层分为三个区域，第一个区域为低区(混合区)，此区域内送风空气与房间空气混合，射流末端速度为0.25m／s。第二个区域为中区(分层区)，此区域内房间温度梯度呈线性分布。第三个区域为高区(混合区)，此区域内房间热空气停止上升，风速很低。一旦房间内空气上升到分层区以上时，就不会再进入分层区以下的区。
    热分层控制的目的，是在满足人员活动区的舒适度和空气质量要求下，减少空调区的送风量，降低系统输配能耗，以达到节能的目的。热分层主要受送风量和室内冷负荷之间的平衡关系影响，设计时应将热分层高度维持在室内人员活动区以上，一般为1.2m～1.8m。
      3 地板静压箱分为有压静压箱和零压静压箱，有压静压箱应具有良好的密封性，当大量的不受控制的空气泄漏时，会影响空调区的气流流态。地板静压箱与非空调区之间建筑构件，如楼板、外墙等，应有良好的保温隔热处理，以减少送风温度的变化。
      4 同置换通风形式一样，应避免与其他气流组织形式应用于同一空调区，因为其他气流组织形式会破坏房间内的空气分层。
7.4.9分层空调的气流组织设计要求。
    分层空调，是指利用合理的气流组织，仅对下部空调区进行空调，而对上部较大非空调区进行通风排热。分层空调具有较好的节能效果。
      1 实践证明，对高度大于10m，体积大于10000m³的高大空间，采用双侧对送、下部回风的气流组织方式是合适的，是能够达到分层空调的要求。当空调区跨度较小时，采用单侧送风也可以满足要求。
      2 分层空调必须实现分层，即能形成空调区和非空调区。为了保证这一重要原则，必须侧送多股平行气流应互相搭接，以便形成覆盖。双侧对送射流的末端不需要搭接，按相对喷口中点距离的90％计算射程即可。送风口的构造，应能满足改变射流出口角度的要求，可选用圆形喷口、扁形喷口和百叶风口等。
      3 为保证空调区达到设计要求，应减少非空调区向空调区的热转移。为此，应设法消除非空调区的散热量。实验结果表明，当非空调区内的单位体积散热量大于4.2W／m³时，在非空调区适当部位设置送排风装置，可以达到较好的效果。
7.4.10上送风方式的夏季送风温差。
      1 夏季送风温差，对室内温湿度效果有一定影响，是决定空调系统经济性的主要因素之一。在保证技术要求的前提下，加大送风温差有突出的经济意义。送风温差加大一倍时，空调系统的送风量会减少一半，系统的材料消耗和投资(不包括制冷系统)减少约40％，动力消耗减少约50％。送风温差在4℃～8℃之间每增加1℃时，风量会减少10％～15％。因此，设计中正确地决定送风温差是一个相当重要的问题。
    送风温差的大小与送风形式有很大关系，不同送风形式的送风温差不能规定一个数字。对混合式通风可加大送风温差，但对置换通风就不宜加大送风温差。
      2 表7.4.10-1中所列的数值，是参照室温允许波动范围大于±1.0℃工艺性空调的送风温差，并考虑空调区高度等因素确定的。
      3 表7.4.10-2中所列的数值，适用于贴附侧送、散流器平送和孔板送风等方式。多年的实践证明，对于采用上述送风方式的工艺性空调来说，应用这样较大的送风温差是能够满足室内温、湿度要求，也是比较经济的。当人员活动区处于下送气流的扩散区时，送风温差应通过计算确定。
7.4.11送风口的出口风速。
    送风口的出口风速，应根据不同情况通过计算确定。
    侧送和散流器平送的出口风速，受两个因素的限制：一是回流区风速的上限，二是风口处的允许噪声。回流区风速的上限与射流的自由度√F/d₀有关，根据实验，两者有以下关系：

式中：——回流区的最大平均速度（m/s）；
            ——送风口出口风速（m/s）；
           ——送风口当量直径（m）；
                F——每个送风口所负担的空调区断面面积（㎡）。
当=0.25m/s时，根据上式得出的计算结果列于下表

表6侧送和散流器平送的出口风速（m/s）

 因此，侧送和散流器平送的出口风速采用2m／s～5m／s是合适的。
    孔板下送风的出口风速，从理论上讲可以采用较高的数值。因为在一定条件下，出口风速较高时，要求稳压层内的静压也较高，这会使送风较均匀；同时，由于送风速度衰减快，对人员活动区的风速影响较小。但当稳压层内的静压过高时，会使漏风量增加，并产生一定的噪声。一般采用3m／s～5m／s为宜。
    条缝形风口气流轴心速度衰减较快，对舒适性空调，其出口风速宜为2m／s～4m／s。
    喷口送风的出口风速是根据射流末端到达人员活动区的轴心风速与平均风速经计算确定。喷口侧向送风的风速宜取4m／s～10m／s。
7.4.12回风口的布置方式。
    按照射流理论，送风射流引射着大量的室内空气与之混合，使射流流量随着射程的增加而不断增大。而回风量小于(最多等于)送风量，同时回风口的速度场图形呈半球状，其速度与作用半径的平方成反比，吸风气流速度的衰减很快。所以在空调区内的气流流型主要取决于送风射流，而回风口的位置对室内气流流型及温度、速度的均匀性影响均很小。设计时，应考虑尽量避免射流短路和产生“死区”等现象。采用侧送时，把回风口布置在送风口同侧，效果会更好些。
    关于走廊回风，其横断面风速不宜过大，以免引起扬尘和造成不舒适感。
7.4.13回风口的吸风速度。
    确定回风口的吸风速度(即面风速)时，主要考虑三个因素：一是避免靠近回风口处的风速过大，防止对回风口附近经常停留的人员造成不舒适的感觉；二是不要因为风速过大而扬起灰尘及增加噪声；三是尽可能缩小风口断面，以节约投资。
    回风口的面风速，一般按下式计算：

式中：v——回风口的面风速（m/s）；
          ——距回风口米处的气流中心速度（m/s）；
           ——距回风口的距离（m）；
              F——回风口有效截面面积（㎡）。
 当回风口处于空调区上部，人员活动区风速不超过0.25m／s，在一般常用回风口面积的条件下，从上式中可以得出回风口面风速为4m／s～5m／s；当回风口处于空调区下部时，用同样的方法可得出条文中所列的有关面风速。
    实践经验表明，利用走廊回风时，为避免在走廊内扬起灰尘等，装在门或墙下部的回风口面风速宜采用1m／s～1.5m／s。