国家大剧院观众厅空调系统和气流组织方式的设计和分析_百度文库
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国家大剧院观众厅空调系统和气流组织方式的设计和分析|国​家​大​剧​院​ ​ ​空​调​系​统
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5第五章 气流组织|
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气流组织形式
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&&&&&&&&&采暖通风与空气调节设计规范条文说明·空气调节·气流组织
采暖通风与空气调节设计规范条文说明·空气调节·气流组织
6．5．1&&空气调节区的气流组织。
&&&&本条强调了进行空气调节系统末端装置的选择和布置时，应与建筑装修相协调，对于民用建筑来说，更应注意风口的选型与布置对内部装修美观的影响问题。同时应考虑室内空气质量等的要求。
6．5．2&&空气调节区的送风方式。
&&&&空气调节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。
&&&&侧送时宜使气流贴附以增加送风的射程，改善室内气流分布。工程实践中发现风机盘管送风如果不贴附则室内温度分布不均匀。空气分布方式增加了置换通风器及地板送风口等方式，这有利于提高人员活动区的空气质量或采用分层空气调节，以优化室能量分配。对高大空间建筑更具有明显节能教果。
&&&&1&侧送是目前几种送风方式中，比较简单经济的一种。在一般空气调节区中．大都可以采用侧送。当采用较大送风温差时，侧送贴附射流有助于增加气流的射程长度，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、方形和条缝型散流器平送，均能形成贴附射流，对室内高度较低的空气调节区，既能满足使用要求，又比较美观，因此，当有吊顶可利用或建筑上有设置吊顶的可能时，采用这种送风方式是比较合适的。对于室内高度较高的空气调节区(如影剧院等)，以及室内散热量较大的生产空气调节区，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气调节区中，采用孔板送风的较多。根据测定可知，在距孔板l00-250mm的汇合段内，射流的温度、速度均已衰减，可达到士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0．09～O．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&对于空间较大的公共建筑和室温允许波动范围要求不太严格的高大厂房，采用上述几种送风方式，布置风管困难，难以达到均匀送风的目的，因此，规定在上述建筑物中，宜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，同时具有风管布置简单、便于安装、经济等特点。此外，向下送风时，采用旋流风口,亦可达到满意的效果。
&&&&经过处理或未经处理的空气，以略低于室内人员活动区的温度，直接以较低的速度送入室内。避风口置于地板附近，排风口置于屋顶附近。送人室内的空气先在地板上均匀分布，然后被热源(人员、设备等)加热以热烟羽的形式形成向上的对流气流，将余热和污染物排出人员活动区。
&&&&4&变风量空气调节系统的送风参数是保持不变的。它是通过改变风量来平衡负荷变化以保持室内参数不变的。这就要求，在送风量变化时，为保持室内空气质量的设计要求以及噪声要求。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。用于变风量空气调节系统的送风末端装置，应具有与室内空气充分混合的性能，如果在低送风量时，应能防止产生空气滞留，在整个空气调节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。而不至于在上部区域滞留。
&&&&5&低温送风的送风口所采用的散流器与常规散流器相似。两者的主要差别是：低温送风散流器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气调节区空气混合、贴附长度及噪声等问题。选择低温进风散流器就是通过比较散流器的射程、散流嚣的贴附长度与空气调节区特征长度等三个参散，确定最优的性能参数。选择低温送风散流器时。一般与常规方法相同，但应对低挂送风射流的贴甜长度予以重视。在考虑散流器射程的同时．应使散流器的贴附长度大于空气调节区的特征长度，以避免人员活动区畋冷风现象。
6．5．3&&贴附侧进的要求。
&&&&贴附射流的贴附长度主要取决于侧进气流的阿基米德数。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散值。
&&&&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。
6．5．4&&孔板送风的要求。
&&&&本条规定的稳压层最小净高不应小于0．2m，主要是从满足施工安装的要求上考虑的。
&&&&在一般面积不大的空气调节区中，稳压层内可以不设送风分布支管。根据实测，在6×9m的空气调节区内(室温允许波动范围为土0.1℃和±O．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进风气流直接吹向孔板。
6．5．5&&喷口避风的要求。
&&&&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&喷口直径由设计人员根据实际情况确定，在规范中不必加以限定，因此，取消原规范中要求喷口直径在0.2～O．8m的规定。
&&&&3&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、尺寸和送风口安全系统；不包括四管制水系统在某些分路、立管或末端设备的支管处合并成冷热水合用的两管，在多处靠阀门转换，控制供热或供冷的空气调节水系统。进深较大的空气调节区，由于内区和周边区的负荷特点，往往存在同时需要分别供冷和供热的情况，采用一般的两管制系统是无法解决的，采用分区两管制系统，在冬季或过渡季可根据需要，向不同区域分别供冷或供热，又比四管制系统节省投资和空间尺寸，因此．推荐采用。内外区集中送新风的风机盘管加新风的分区两管制系统的系统形式，举例如图1，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。根据模型实验，当空气调节区宽度为高度的3倍时，为使回流区处于空气调节区的下部，送风口安装高度不宜低于空气调节区高度的O．5倍。
&&&&4&对于兼作热风采暖的喷口送风系统，为防止热射流上翘，设计时应考虑使喷口有改变射流流度的可能性。
6．5．6&&分层空气调节的空气分布。
&&&&在高大公共建筑和高大厂房中，利用合理的气流组织，仅对下部空间(空气调节区域)进行空气调节，对上部较大空间(非空气调节区域)不设空气调节而采用通风排热，这种空气调节方式称为分层空气调节。分层空气调节都具有较好的节能效果，一般可达30％左右。
&&&&1&着重阐明空气调节区域的气流组织形式。实践证明，对于高度大于l0m，容积大于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，能够达到分层空气调节的要求。当空气调节区跨度小于18m时，采用单侧送风也可以满足要术。
&&&&2&强调必须实现分层，即能形成空气调节区和非空气调节区。为了保证这一重要原则而提出“侧送多股平行气流应互接”，以便形成覆盖。双侧对送射流末端不需要搭接，按相对喷口中点距离的90％计算射程即可。送风口的构造，应能满足改变射是决定空气调节系统经济性的主要因素之一。在保证既定的技术要求的前提下，加大送风温差有突出的经济意义。送风温差加大一倍，系统送风量可减少一半，系统的材料消耗和投资(不包括制冷系统)约减少40％．而动力消耗则可减少50％；进风温差在4～8℃之间每增加1℃。风量可以减少lO％～15％。所以在空气调节设计中，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方式关系很大。对于不同送风方式的送风温差不能规定一个数字。所以确定空气调节系统的送风温差时，必须和送风方式联系起来考虑。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。
&&&&表6．5．7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气调节区来说，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。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。条文中给出的舒适性空气调节的送风温差是参照室温允许波动范围大于±1.0℃的工艺性空气调节的送风温差，并考虑空气调节区高度等因素确定的。
6．5．8&&空气调节区的换气次数。
&&&&空气调节区的换气次数系指该空气调节区的总送风量与空气调节区体积的比值。换气次数和送风温差之间有一定的关系。对于空气调节区来说，进风温差加大。换气次数即随之减少，本条所规定的换气次数是和本规范第&6．5．7&条所规定的进风温差相适应的。
&&&&实践证明，在一般舒适性空气调节和室温允许渡动范围大于±1．0℃工艺性空气调节区中，换气次数的多少，不是一个需要严格控制的指标，只要按照所取的进风温差计算风量，一般都能满足室温要求，当室温允许波动范围小于或等于±1．0℃时，换气次数的多少对室温的均匀程度和自控系统的调节品质的影响就需考虑了。据实测结果，在保证室温的一定均匀度和自控系统的一定调节品质的前提下，归纳了如条文中所规定的在不同室温允许波动范围时的最小换气次数。
&&&&对于通常所遇到的室内散热量较小的空气调节区来说，换气次数采用条文中规定的数值就已经够了，不必把换气次数再增多，不过对于室内散热量较大的空气调节区来说。换气次数的多少应根据室内负荷和送风温差大小通过计算确定。其数值一般都大于条文中所规定的数值。
6．5．9&&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，条文中推荐的风速范围，是基于常用的送风方式制定的：
&&&&1&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／d。有关，根据实验，两者有以下关系：
[gongshi]`v_h&=&(0.65v_0)/(sqrtf/d)`[/gongshi][bianhao](11)[/bianhao]
式&&vh——回流区的最大平均风速(m／s)；
&&&&v0——送风口出口风速(m／s)；
&&&&d0——送风口当量直径(m)；
&&&&F——每个送风口所管辖的空气调节区断面面积(m2)。
当vh=0．25m／s时，根据上式得出的计算结果列于表5。
表&5&&出口风速（m／s)
&&&&因此，侧送和散流器平送的出口风速采用2～5m／s是合适的。
&&&&2&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，出口风速高，相应的稳压层内的静压也可高一些，送风会比较均匀，同时由于速度衰减快，提高出口风速后，不致影响人员活动区的风速。稳压层内静压过高，会使漏风量增加；当出口风速高达7～8m／s时，会有一定的噪声，一般采用3～5m／s为宜。
&&&&3&条缝型风口下送多用于纺织厂。当空气调节区层高为4～6m人员活动区风速不大于0．5m／s时，出口风速宜为2～4m／s。
&&&&4&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。
6．5．10&&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。所以在空气调节区内的气流流型主要取决于进风射流，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，其楼断面风速不宜过大．以免引起扬尘和造成不舒适感。
6．5．11&&回风口的吸风速度。
&&&&确定回风口的吸风速度(即面风速)时，主要考虑了三个因素；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。
&&&&回风口的回风速，一般按式(12)计算：
[gongshi]`v/v_x&=&0.75(10r^2+F)/F`[/gongshi][bianhao](12)[/bianhao]&&&
式中&v——回风口的面风速(m／s)；
&&&&vx——距回风口x米处的气流中心速度(m／s)；
&&&&&x一一距回风口的距离(m)；
&&&&&F——回风口有效截面面积(m2)。
&&&&当回风口处于空气调节区上部，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。从式(12)中可以得出回风口面风速为4～5m／s，当回风口处于空气调节区下部时．用同
样的方法可得出条文中所列的有关回风速。
&&&&利用走廊回风时，为避免在走廊内扬起灰尘等，实际使用经验表明，装在门或墙下部的回风口面风速，采用1～1．5m／s为宜。
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