建筑環(huán)境學 第二版教材6第六章 通風與氣流組織.docx

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1、第六章通風與氣流組織 在本書的第三、四和五章中己經分別介紹了熱濕環(huán)境和室內空氣品質，而合理的氣流 組織是實現室內熱濕環(huán)境和保證空氣品質的最終環(huán)節(jié)。通風空調系統(tǒng)通過送風口（機械通 風）或建筑的開口（自然通風）將滿足要求的空氣送入建筑中，形成合理的氣流組織，從 而實現所需要的熱濕環(huán)境和空氣品質。 一般來說，狹義的氣流組織指的是上（下、側、中）送上（下、側、中）回或置換送 風、個性化送風等具體的送回風形式，也稱氣流組織形式；而廣義的室內氣流組織，是指 一定的送風口形式和送風參數所帶來的室內氣流分布（Air Distribution）?其中，送風口的形 式包括風口（送風口、回風口、排風口）的位置、

2、形狀、尺寸，送風參數包括送風的風 量、風速的大小和方向以及風溫、濕度、污染物濃度等。本章所討論的內容即為這種廣義 的氣流組織。 本章將著重介紹氣流組織與室內空氣環(huán)境的關系，包括常見的氣流組織形式、氣流組 織的描述方法和評價指標、氣流組織的測量與計算方法以及典型的氣流組織例如等。 第一節(jié)通風（空調）的目的與方法 1.1通風（空調）的目的 所謂通風，是指把建筑物室內污濁的空氣直接或凈化后排至室外，再把新鮮的空氣補 充進來，從而保持室內的空氣環(huán)境符合衛(wèi)生標準?？照{和通風有類似的作用，沒有嚴格的 區(qū)分，但是一般來說，空調還要考慮到控制房間的熱環(huán)境，因此送風要經過較為復雜的處 理過程，空調對效果

3、的要求也更為嚴格。 建筑內部的空調通風條件是決定生活在建筑內部的人們健康、舒適的重要因素。通風 （或空調）的目的主要有以下幾個方面： 一、保證排除室內污染物。室內空氣污染物的來源多種多樣。有從室外帶入的污染 物：工業(yè)燃燒和汽車尾氣排放的NO2、SO?、臭氧等；有室內產生的污染物：室內裝飾材 料散發(fā)的揮發(fā)性有機化合物、人體新陳代謝產生的COz、家用電器產生.的臭氧，以及廚房 油煙等其它污染物。室內污染物源可以散發(fā)到空間各處，在室內形成一定的污染物分布。 大量的污染物在空間存在，會對人體健康存在不利影響，而對房間進行通風那么可以帶走室 內的污染物。 二、保證室內人員的熱舒適。研究說明，人員的

4、熱舒適和室內環(huán)境有很大關系。經過 一定處理（除熱、除濕）的空氣，經過空調系統(tǒng)送到室內，可以保證室內人員對溫度、濕 度、風速等的要求，從而滿足人員對?熱舒適的要求。 三、滿足室內人員對新鮮空氣的需要。即使是在有空調的房間，如果沒有新風的保 證，人們長期處于密閉的環(huán)境內，容易產生胸悶、頭暈、頭痛等一系列病狀，形成“病態(tài)建來補充，有時可能需要完全依賴機械通風。 1.3 機械通風 相對于自然通風，機械通風是指利用機械手段（風機、風扇等）產生壓力差來實現空 氣流動的方式。機械通風和自然通風相比，最大的優(yōu)點是可控制性強。通過調整風口大 小、風量等因素，可以調節(jié)室內的氣流分布，到達比較滿意的效果。

5、根據通風形式的不同，通風（或空調）又可分為混合通風、置換通風和個性化送風三 種形式。典型的混合通風、置換通風和個性化送風分別如圖6-1 K圖6-12和圖6-13所/Ko 圖6-11典型混合通風水意圖 圖6-12典型置換通風示意圖 Personalized Air 圖6-13個性化送風示意圖⑵ 不同的通風形式是室內人工環(huán)境學在歷史演進中不同階段的產物。對于均勻的室內環(huán) 境的追求產生了混合通風，就是將空氣以一股或多股的形式從工作區(qū)外以射流形式送入房 間，射入過程中卷吸一定數量的室內空氣，讓回流區(qū)在人的工作區(qū)附近，從而可以保證工 作區(qū)的風速合適，溫度比較均勻。 然而，充分混合后的空氣很難

6、防止被污染，于是出現了置換通風方式，就是將處理過 的空氣直接送入到人的工作區(qū)(呼吸區(qū))，使人率先接觸到新鮮空氣，從而改善呼吸區(qū)的空 氣品質。置換通風通過設置在地面高度的末端散流器送風，是下送風的一種。散流器通常 分布在地面、屋角，或背靠墻壁，出風屬于低速度、低紊動的流動，以保證送風在地面處 形成冷空氣湖，受室內熱源(人員和設備)產生的熱氣流的卷吸作用及天棚風口的抽吸作 用，空氣由下向上轉移排出，形成“置換”效果。工作區(qū)位于下部清潔區(qū)，新鮮空氣單向流 動，垂直方向產生溫度分層和濃度分層，下部溫度和濃度都低于上部，從而具有較高的通 風效率。 為進一步提高送風改善室內空氣品質的有效性，營造清潔舒適

7、的微環(huán)境，并且滿足不 同人員個體對于送風的不同要求，近年來又產生了個性化送風網。它是將處理好的新鮮空 氣直接送至人員主要活動區(qū)域，同時人員可以根據各自的舒適性要求調節(jié)送風參數，實現 有限區(qū)域內的個性化控制。由于這種形式直接將處理后的空氣送入人的呼吸區(qū)附近，可以 保證人吸入的空氣質量，但又不必將周圍所有的空氣控制在合適的溫度和濃度范圍中，因 此具有很高的通風效率，可以大大減少通風量和能量消耗。 1.4 常見送回風形式 為實現混合通風、置換通風和個性化通風，通常需選用相應的風口和氣流組織形式。 決定混合通風的氣流組織因素主要包括送風口位置、送風口類型、送風量、送風參數 等。圖6-11和圖6-

8、14(a)中所列典型混合通風為上送上回形式，實際上，常用的還有上送下 回(圖6-14 (b))、下送下回(圖6-14⑹)、側送上、卜.回(圖6-14 (d))等多種送回風形 式網⑸。 (a)上送上回 (b)上送下回 (d)側送上、下回(體育館) 圖6-14混合通風常見的氣流組織形式 (a)噴口風口 (b)條縫風口 (c)散流器 常見的送風口類型主要有：噴口、百葉風口、條縫風口、散流器(方形、圓形和盤 形)、旋流風口以及孔板等等⑹。圖6-15列出了局部常見的送風口形式。 (b)貼壁式散流器 (a)嵌入地板式散流器 圖6-15混合通風常見的送風口類型 置換通風的出口風速

9、低，送風溫差小，所以置換通風的送風量和送風面積較大，它的 末端裝置體積相對來說也較大。置換通風散流器按照安裝位置可以分為嵌入地板式散流器 (圖6-16(a))、貼壁式散流器(圖6-16(b))等。 圖6-16置換通風常見散流器 個性化送風最大的特點在于可以由使用者個性化調節(jié)，能較好地滿足不同的使用要 求。同時由于其直接控制呼吸區(qū)，可以用較小的送風量提高微環(huán)境內人員感受到的空氣品 質和熱舒適性。目前，個性化送風產品和設計已開始應用在辦公室、影劇院、體育場館以 及交通工具中。辦公室采用的個性化送風裝置多安置在辦公桌上，現有的送風形式除圖6- 3所示的直接向頭部送風外，還包括其它很多不同的設計。

10、例如美國江森公司(Johnson Controls, Inc.)開發(fā)的“個性化環(huán)境單元“(PEM)⑺⑻叫從桌面兩角送風,如圖6-17⑶所 示；瑞典Mikroklimat研制的“Climadesk”網⑼，從桌前方接近人的條縫向人頭部和胸部送 風，如圖6-17(b)所示【⑼。影劇院、車廂等公共場所的個性化送風裝置往往設計在座椅上， 可以從前排的椅背向后排的人送風。 無論何種形式的個性化送風裝置，由使用者自由調節(jié)設備的開關、風速和送風角度都是 其共同特點，有些甚至可以調節(jié)送風溫度。 盡管個性化送風裝置對于創(chuàng)造局部良好的空氣品質十分有效，但與此同時它所能承當的 熱負荷也很有限，通常無法滿足控制整個

11、室內空間的要求。因此，采用了個性化送風裝置 的環(huán)境往往還要加裝背景環(huán)境控制系統(tǒng)，構成“工位一背景”空調(Task/Ambient conditioning).,例如采用地板送風系統(tǒng)給背景送風如圖6-17(c)所示。 (c)地板送風加個性化工位空調 圖6-17幾種典型個性化送風裝置 通風形式多種多樣，其最終目的都是在室內形成合理的氣流組織，保證室內的污染物 能夠及時排除、室內空氣的新鮮度、以及人員熱舒適的要求。是否能到達這種要求，就需要用?些指標來描述這種空間分布，進而評價?種通風形式。 第二節(jié)室內空氣分布的描述參數 在一定的送回風形式下，建筑內部空間會形成某個具體的風速分

12、布、溫度分布、濕度 分布、污染物濃度分布，有時又稱為風速場（或流場）、溫度場、濕度場、污染物濃度場， 這些統(tǒng)稱為氣流組織。那么如何描述或評價這種氣流組織呢？ 根據通風（空調）的目的，我們可從三個方面來描述和評價氣流組織：一是描述送風 有效性的參數，主要反映送風能否有效到達考察區(qū)域以及到達該區(qū)域的空氣新鮮程度；二 是描述污染物排除有效性的參數，主要反映污染物到達考察區(qū)域的程度以及到達該區(qū)域所 需要的時間；三是與熱舒適關系密切的有關參數。當然，如果室內空氣充分混合，那么就 可以用一個集總的參數對房間的通風效果進行總體評價。雖然這僅是一種特例，但對氣流 組織的評價具有一定的參考價值。 氣流組織的

13、描述參數可以作為氣流組織好壞的評價指標。這些指標對氣流組織的設計 有著重要的指導意義。設計者可以通過評價指標的好壞，來調整送風位置、送風量等條 件，使室內的氣流分布滿足要求。 2.1均勻混合氣流組織的描述參數 實際系統(tǒng)的形式多種多樣，建筑特點、風口的形式和個數、送風參數等情況千差萬 別。但是所有的情形都可以看成一定數量的送風口對一個體積為V的空間送風，空間中有 污染源、熱源和濕源，同時，又存在一定數量的出風口將空氣排出，所有送風口風量的總 和等于所有出風口風量的總和，空間保持質量平衡。其中，污染源、熱源和濕源都可以為 0。 多送風口、多回風口的房間也可以等價成為單送風口和單回風口的房間”

14、21。此時，通 風量Q等于所有送風口風量的總和，等價的送風口和出風口濃度與各風口濃度的關系如 下： G=（E2 G,）/Q（6-i5） Ce =（Z（2G）/Q（6-16）其中， G等價的送風口濃度 Ce——等價的出風口濃度Csi-實際系統(tǒng)中第/個送風I I處的濃度 Cej——實際系統(tǒng)中第7個山風口處的濃度i，j——分別是實際中送風口和出風口的個數 假設在容積為V的房間內空氣均勻混合，設污染物散發(fā)速率為M,在通風前污染物濃度為C1,經過t時間后，室內污染物濃度變?yōu)镃2⑴，送風中污染物的濃度是Cs，通風量是 Q,那么根據質量守恒可得： de V—= QCS + M-QC(6-17)

15、 dt 初始條件為：t=0, C=C1 上述方程的解為： (6-18) C 式 I) = C)exp(-^l) + (—+ CS)[1 -exp(-^t)] 可以看出，室內污染物濃度按照指數規(guī)律增加或者減少，其增減速率取決于Q/V,該 值的大小反映了房間通風變化規(guī)律，我們將其定義為換氣次數： n=Q/V(6-19)其中，n——房間的換氣次數，次/h； Q通風量，m3/h； 而V/Q那么被定義為通風房間的名義時間常數： t?=V/Q(6-20)其中，%—房間的名義時間常數，s； V—房間容積，nI3；Q通風量，mVs； 房間換氣次數在定義式的表達上是名義時間常數的倒數(注

16、意二者的單位不同)。 M 當，―8時，室內污染物濃度c2趨于穩(wěn)定值& + —)o 為了方便地計算出在規(guī)定的時間t內，到達要求濃度C2所需的通風換氣量，式(6-18)可 變形如下： t) (6-21) (6-22) (6-23) QC.-M-QCg QC2-M-QCs 當時，上式近似為: QC,-M-QCSQ ;-I HI QC2-M-QCsV 可得: M VC.-C, 此式被稱為非穩(wěn)定狀態(tài)下的全面通風換氣量計算式。假設將式中的a看成等價的單送風□濃度，那么將式(6/5)代入，式6.23可寫為多個送風口存在時的一般形式： c, (6-24) 前面提到的換氣次

17、數是衡量房間通風情況好壞的重要參數，同時也是估算房間通風量 的依據，對于確定功能的房間，可以通過查相應的數據手冊找到換氣次數的經驗值，根據 換氣次數和體積估算房間的通風換氣最。 對于一個均勻混合的房間，換氣次數或名義時間常數就可以反映房間的通風情況。均 勻混合是一個理想過程，實際中無法完全實現，可以理解成在進風口處有一個相當大的風 機將氣體迅速擾動，使其均勻分散到房間各處。均勻混合下房間各處的參數均相等。但對 于實際的絕大多數情況，房間各處的參數存在著差異，因此，還需要其它的指標，用分布 參數來反映通風(空調)房間更一般的情況。 2.2送風有效性的描述參數空氣齡 空氣齡的概念最早于20世

18、紀80年代由Sandberg提出四】。根據定義，空氣齡是指空氣 進入房間的時間。在房間內污染源分布均勻且送風為全新風時，某點的空氣齡越小，說明 該點的空氣越新鮮，空氣品質就越好。它還反映了房間排除污染物的能力，平均空氣齡小 的房間，去除污染物的能力就強。由于空氣齡的物理意義明顯，因此作為衡量空調房間空 氣新鮮程度與換氣能力的重要指標而得到廣泛的應用。 從統(tǒng)計角度來看，房間中某一點的空氣由不同的空氣微團組成，這些微團的年齡各不 相同。因此該點所有微團的空氣齡存在一個頻率分布函數/?)和累計分布函數F(r)： j/(r)Jr = l(6-25) 0 累計分布函數與頻率分布函數之間的關系為：

19、 ^f(T\lT = F(T)(6-26) 某一點的空氣齡如是指該點所有微團的空氣齡的平均值： Tp=\rf(T)dr(6-27)o 傳統(tǒng)上空氣齡概念僅僅考慮房間內部，即房間進風口處的空氣齡被認為是0(100%的新 鮮空氣)。為綜合考慮包含回風、混風和管道內流動過程的整個通風系統(tǒng)的效果，清華大學 提出了全程空氣齡的概念，即指空氣微團自進入通風系統(tǒng)起經歷的時間，而將房間入口處 空氣齡取為0而得到的空氣齡稱為房間空氣齡”翅⑸。較之房間空氣齡，全程空氣齡可看成 絕對參數，不同房間的全程空氣齡可進行比較。 與空氣齡類似的時間概念還有空氣從當前位置到離開出口的殘留時間Tn ( residual

20、 lifetime),反映空氣離開房間時的駐留時間介(residence time)等，見圖6-18。對某一位 置的空氣微團，其空氣齡、殘留時間和駐留時間的關系為： TP + J = Tr 對空氣齡、殘留時間，均可以求出它們在空間的體平均： p- v r，L~其中， ,，% ——分別是空間第i局部的空氣齡和殘留時間。 Vi——空間第，局部的體積 對于一個通風房間來說，體平均的空氣齡越小，說明房間里的空氣從整體上來看越新 鮮。 進口 (6-28) (6-29) (6-30) 圖6-18空氣齡、殘留時間和駐留時間的關系 出口 2.2.1 換氣效率 對于理想“活塞流”的通

21、風條件，房間的換氣效率最高。此時，房間的平均空氣齡最 小，它和出口處的空氣齡、房間的名義時間常數存在以下的關系： 因此，可以定義新鮮空氣置換原有空氣的快慢與活塞通風下置換快慢的比例為通風 效率 112nl6|： %=>xl00%(6-32)c p 其中，房間空氣齡的平均值，s 根據換氣效率的定義式可知，/W 100%。換氣效率越大，說明房間的通風效果越 好。典型通風形式的換氣效率如下：活塞流，% =100%；全面孔板送風，%*100%; 單風口下送上回，兒=50%?100% o(a)近似活塞流 (a)近似活塞流 (c)頂送上回 圖6-19不同通風方式下的換氣效率 與房間總體

22、換氣效率相對應，房間各點的換氣效率可用下式定義： =S-xlOO%(6-33)卻 其中。為房間某一點的空氣齡，So送風可及性 為評價短時間內的送風有效性，清華大學于2003年提出了送風可及性(accessibility of supply air: ASA)l⑺的概念，它能反映送風在任意時刻到達室內各點的能力。 假設通風系統(tǒng)送風中包含某種指示劑，并且室內沒有該指示劑的發(fā)生源，那么室內空 氣會逐漸含有這種送風指示劑。送風可及性定義為： f C(x, y,z,t)dt A”(x, y, z,r) = (6-34)其中，AsA(x,y,z, T)——無量綱數，在時段丁時，室內位置為U

23、Z)處的送風可及性； C(x, y, z, /)在時刻t室內(x, y, z)處的指示劑濃度； Cin一送風的指示劑濃度； T—從開始送風所經歷的時段，也就是用于?衡最通風系統(tǒng)動態(tài)特性的有限時段，S。 送風可及性反映了在給定的時間內從一個送風口送入的空氣到達考察點的程度，它是一 個不大于1的正數。可及性的數值越大，反響該風口對(X, X Z)點的貢獻越大。根據可及性 的物理意義，穩(wěn)態(tài)下，也就是時間無限長時，可及性反映的是在向室內的全部送風中，單 獨風口的貢獻所占的比例。也容易推知，穩(wěn)態(tài)下所有風口對區(qū)X z)點的可及性之和等于 1。圖6-21展示的是一個典型上送下回的混合通風環(huán)境(如圖6

24、-20)的送風可及性隨時間 的演變過程。 4m T=50 mm E co T=20 min 圖6-20通風房間示意 T=5mmT=10 mm X/m o X/m 12 XJm T=65 mm 圖6-21不同時刻的送風可及性開展情況（深色區(qū)域內ASA大于0.5） 筑綜合癥必需保證對房間的通風，使新風量到達?定的要求，才能保證室內人員的身體 健康。 通風（空調）包括從室內排除污濁的空氣和向室內補充新鮮的空氣兩個方面。其中， 前者稱為“排風”，后者稱為“送風”或“進風為實現排風或送風而采用的一系列設備、裝 置的總體，稱為“通風系統(tǒng) 列舉的諸種通風目的，需要合

25、理的氣流組織形式才能實現。好的通風系統(tǒng)不僅要能夠 給室內提供一個健康、舒適的環(huán)境，而且要使得初投資和運行費用都比較低。因此根據室 內環(huán)境的特點和需求，采取最恰當的通風系統(tǒng)和氣流組織形式，實現優(yōu)質高效運行，就顯 得尤為重要。 建筑通風（空調）的方法從實現機理上分為兩種：自然通風和機械通風。 1.2自然通風 自然通風是指利用自然的手段（熱壓、風壓等）來促使空氣流動而進行的通風換氣方 式。它最大的特點是不消耗動力或與機械通風相比消耗很少的動力，因而其首要優(yōu)點是節(jié) 能，并且占地面積小、投資少，運行費用低，其次是可以用充足的新鮮空氣保證室內的空 氣品質。 自然通風主要依靠室內外風壓或者熱壓的不同

26、來進行室內外空氣交換。如果建筑物外 墻上的窗孔兩側存在壓力差△「，就會有空氣流過該窗孔，空氣流過窗孔時的阻力就等于△ P。 (6-1)式中aP—窗孔兩側的壓力差，Pa； v—空氣流過窗孔時的流速，m / s； p—空氣的密度，kg/n?； &一窗孔的局部阻力系數。 上式可改寫為(6-2) (6-2) (6-3) (6-4) 2AP式中卜1—窗孔的流量系數，卜N值的大小與窗孔的構造有關，一般小于1。 通過窗孔的空氣量Q = uF =" V PG = p.Q = pF^2NPp 式中F 一窗孔的面積，m2; 送風可及性只與流場相關，當流動形式確定時，可及性也相應確定。當室

27、內沒有某種 組分的源存在時，那么由該組分在各風口的輸入速率及相應的可及性即可預測室內該組分 的動態(tài)的輸運過程I⑼。 2.3污染物排除有效性的描述參數污染物含量和排空時間 污染物主要包括固體顆粒、微生物和有害氣體。據報導，室內的有害氣體高達300多 種⑸。除了常見的揮發(fā)性有機物(VOC)、甲醛、氧等有害氣體外，一些無害物質如CO?的 量過多也會對人體產生不利影響。濃度是衡量室內污染物的直接標志。忖前，對污染物濃 度的控制主要是針對某一種污染物，規(guī)定濃度的上限值。 體平均濃度是某一空間污染物濃度的平均反映，其定義式如下： C = 2 CM(6-35)V 其中，C，%——分別是空間第i局部

28、的濃度和體積 對一個通風房間來說，當初始狀況時房間內無污染物且送風中不含該污染物時，房間 的污染物存在下述質量平衡關系： tiiT -Ce{T)dr = M(r)(6-36) 即，在T時間內產生的污染物減去在時間T內自排風口排出的污染物等于該時刻房間 內的污染物總量。其中，而為房間內污染源散發(fā)速率，用表示T時刻房間內的污染物 總量。 對上式兩側求導，得 ，力—QC(r) =電誓(6-37)or 在穩(wěn)定狀態(tài)時，出II濃度等于房間內產生的污染物濃度和通風量的比值，即 63) =￡(6-38) 將(6-38)式代入(6-37)式，進行積分，可得穩(wěn)定狀態(tài)下房間污染物的總量： M(co

29、) =。? [ [C,(oo) - Ce(r)]dr(6-39) 對于均勻混合的情況，房間各處的污染物濃度處處相等。對「實際中非均勻混合的情 況，污染物濃度在各處存在差異，不同通風形式下的房間污染物總量也不同。例如，假設排 風口接近污染源，那么房間污染物總量較小，反之那么較大。因此，房間的污染物總量在一定 程度上也反映了房間內氣流組織的情況。 在房間污染物總量的基礎上，定義排空時間為穩(wěn)定狀態(tài)下房間污染物的總量除以房間 的污染物產生率?⑵，即M(oo) T, = ——(6-40) ' m 排空時間反映了 ?定的氣流組織形式排除室內污染物的相對能力。排空時間越大，說 明這種形式排除污染物

30、的能力越小，它和污染源的位置有關，而和污染源的散發(fā)強度無 關。污染源越靠近排風11,排空時間越小。 2.3.1 排污效率與余熱排除效率 設房間內部污染物濃度的體平均值為不，排空時間可以寫成： C V r =—(6-41)m Vm 將名義時間常數的定義乙二3以及式G3)=弓代入上式，可得Ato- 定義排污效率為： 如 C ^ = —= -=-(6-42) 即排污效率等于房間的名義時間常數和污染物排空時間的比值，或出口濃度和房間平均濃度的比值。 在進口空氣帶有相同的污染物時，記入口濃度為a,那么此時排污效率定義式為： c -c ”二二(6-43) (6-44) 排污效率

31、也可定義成基于房間污染物最大濃度的形式: 一 C-c, 以上兩種排污效率的定義都是對整個房間而言，對房間內任一點，也可求出各點的排 污效率： C -C ￡p = r_r645)Cp J 此處Cp是指房間內任一點的濃度。 排污效率是衡量穩(wěn)態(tài)通風性能的指標，它表示送風排除污染物的能力。對相同的污染 物，在相同的送風量時能維持較低的室內穩(wěn)態(tài)濃度，或者能較快地將室內初始濃度降下來 的氣流組織，那么它的排污效率高。影響排污效率的主要因素是送排風口的位置(氣流組織 形式)和污染源所處位置。 當我們把余熱也當成一種污染物時，就能得到余熱排除效率(又稱為投入能量利用系 數)。與污染物排除效率不同的

32、是，當我們考察余熱的排除效率時，我們通常僅關心工作區(qū) 的溫度，而不是整個室內空間的溫度。 余熱排除效率用溫度來定義，用來考察氣流組織形式的能量利用有效性。其定義式為: %=W--(6-46)4 Ts 其中，i，Ms——分別為工作區(qū)平均溫度，排風溫度和送風溫度。 不同的氣流組織形式，即使產生相同的舒適性，消耗的能源也存在著差異。當￡＜上 時，?。?：反之，?。?。在不同的氣流組織形式中，下送上回的形式中較高，一般排風溫 度高于平均溫度，因此，〃一般大于1，說明下送上回的氣流組織形式能量利用效率較高。 2.3.3 污染物年齡 房間內某點的污染物年齡也是該點排出污染物有效程度的指標。某點

33、的污染物年齡是 指污染物從產生到當前時刻的時間。類似的，還有污染物駐留時間的概念，即污染物從產 生到離開房間的時間。 和空氣齡類似，房間中某一點的污染物由不同的污染物微團組成，這些微團的年齡各 不相同。因此該點所有污染物微團的污染物年齡存在一個頻率分布函數/切和累計分布函 數8①。累計分布函數與頻率分布函數之間的關系為： f = B(r)(6-47)Jo 與空氣齡不同的是，某點的污染物年齡越短，說明污染物越容易來到該點，那么該點的 空氣品質比較差。反之，污染物年齡越大，說明污染物越難到達該點，該點的空氣品質較 好。 2.3.4 污染源可及性 為評價室內突然釋放某種污染物時，這種污染物

34、源在有限時段內對室內環(huán)境的影響， 定義了影響程度的量化指標污染源可及性(accessibility of contaminant source: ACS)[20]o假設送風不包括這種污染物，那么空間某點的污染源可及性定義式如下： ['C(x,y,z,t)dt 4cs (x, y,z,r) = =- (6-48)C ■態(tài)下回風口處的平均污染物濃度，其值為： c=Zs,/gi 其中，ASA(x,y,z,T)——無量綱數，在時段7時，室內位置為(x,)，,z)處的污染源可及性： C(x, y, zu)——在時刻i室內5 y, z)處的污染物濃度； $——該污染物在室內某處的發(fā)生源，編號

35、為八 G送風質量流量； T—從污染物開始擴散時所經歷的時段，也就是用于衡審污染物動態(tài)影響效果的有 限時段，S。 污染源可及性反映了污染物源在任意時段內對室內各點的影響程度。由于室內某點的濃 度可能高于排風口處穩(wěn)態(tài)平均濃度不，因此ACS可能大于lo圖6-23展示的是如圖6-20所示混合通風環(huán)境引入?個污染源（如圖6-22）時的污染源可及性隨時間的變化過程。 | inletEContaminant source ooz■ 、Y outlet Xr4m 圖6-22通風房間及污染物位置示意圖 T=100 minT=180 min T=180 min 23

36、X/m 圖6-23不同時刻的污染源可及性開展情況(深色區(qū)域內ACS大于1.0) 當污染物源位于送風口處時，A”(x,)，,z,t) = Acs(x，)'，z")，即污染源可及性等于送 風的可及性。 污染源可及性也只與污染源的位置和流場相關。當各風口某種組分的濃度為。時，由該 組分在空間中源的散發(fā)速率及相應的可及性即可預測室內各點該組分的濃度變化過程，可 用于指導如何在任意時段內通過通風系統(tǒng)去除污染物的影響12叫2.4與熱舒適相關的局部參數 常見的熱舒適描述方法，包括 PMV(Prcdictcd Mean Vote)、 PD (Percentage Dissatisfied)、PPD (

37、Predicted Percentage of Dissatisfied) > 有效溫度 ET(Effective Temperature)標準有效溫度SET,熱舒適投票TCV (Thermal Comfort Vote),以及過渡活 動狀態(tài)的熱舒適指標：相對熱指標RWKRelative Warmth Index)和熱損失率HDR(Hcat Deficit Ra⑹等，這些指標在第四章“人體對熱濕環(huán)境的反響”中已有詳細的介紹，這里僅介 紹其他與氣流組織相關的熱舒適描述參數：不均勻系數和空氣擴散性能指標ADPI等。 2.4.1 不均勻系數 在室內各點，溫度、風速等均有不同程度的差異，這種差異可

38、以用“不均勻系數”指標 來評價。 在工作區(qū)內選擇n個測點，分別測得各點的溫度和風速，求其算術平均值為： (6-49)均方根偏差為 均方根偏差為 (6-50) 那么不均勻系數的定義為： ,(7, 尤=：(6-53) 兒=久(6-54)u 這里，速度不均勻系數ku、溫度不均勻系數七都是無量綱數。kh七的值越小，表示 氣流分布的均勻性越好。 2.4.2 空氣擴散性能指標(ADPI) 空氣擴散性能指標(ADPI： Air Diffusion Performance Index)定義為滿足規(guī)定風速和 溫度要求的測點數與總測點數之比。對舒適性空調而言，相對濕度在較大范圍內(30%

39、? 70%)對人體舒適性影響較小，可主要考慮空氣溫度與風速對人體的綜合作用。根據實驗 結果，有效溫度差與室內風速之間存在以下關系： AET =(4 — ￡“)一 7.66(% — 0.15)(6-55) 式中，AET—有效溫度差； M 6,—工作區(qū)某點的空氣溫度和給定的室內設計溫度，℃； ///——工作區(qū)某點的空氣流速，m/s； 并且認為當AET在-1.7?+1.1之間多數人感到舒適，因此，空氣擴散性能指標 (ADPI)的定義式如下: ADPI = -1.7<八￡7<1.1的測點數 總測點數 xlOO% (6-56) ADPI的值越大，說明感到舒適的人群比例越大。在

40、一般情況下，應使ADPIN80%。 第三章氣流組織的測量與計算方法 在眾多的氣流組織評價指標當中，除了少數基本的分布參數指標，例如溫度、濕 度、風速、濃度等，可以使用相應的傳感器直接測量出來，大多數指標必需以這些基本分 布參數作為媒介，在測得基本分布參數的基礎上進行分析或計算。對于這些基本參數的測 量方法，將有專門的熱工測量基礎課進行講解，這里僅介紹利用示蹤氣體方法測量的有關 指標和氣流組織的數值計算方法。 3.1 示蹤氣體及常見釋放方法 利用示蹤氣體研究建筑物空氣分布與滲透特性是通風實驗測量的重要手段，在國外已 有四十多年的歷史。示蹤氣體的目的是準確標識室內空氣流動特性，因此必須具有

41、被動特 性，即能夠完全跟隨空氣流動，所以一般密度與空氣相近。同時，作為在實驗研究中的氣 體，必須具有可測性，即能夠使用現有儀器比較方便地測量出氣體的濃度。另外，實驗中 應用的示蹤氣體需要具有穩(wěn)定性，一般情況下不與空氣及其他物質發(fā)生物理或化學反響，以及無毒性等。常見的示蹤氣體包括甲烷、SF6、二氧化碳等。 常用的示蹤氣體釋放方法有三種⑶】： (1)脈沖法(the pulse method)：在釋放點釋放少量的示蹤氣體,記錄測量點處示蹤氣體濃 度隨時間的變化過程。 (2)上升法(the step-up method)：在釋放點連續(xù)釋放固定強度源的示蹤氣體，記錄測量點 處示蹤氣體濃度隨時間的變

42、化過程。 ⑶ 下降法(或衰減法)(the step-down method or decay method)：房間中示蹤氣體的濃度達 到平衡狀態(tài)后，停止釋放示蹤氣體，記錄測晨點處示蹤氣體濃度隨時間的變化過程。 3.2 利用示蹤氣體測量氣流組織參數各種年齡指標 測量中，根據示蹤氣體的釋放點和測量點的不同，可以測量出不同的指標。假設釋放點 在送風口，測量點在空間任一位置.，可以測展出該點的空氣齡。此時，在上述三種釋放方 法下，該點空氣齡的頻率分布函數或累計分布函數如下: 脈沖法/(r) = /(r) = c*) (6-57) 上升法F(r) = F(r) =

43、 Cp(8) (m/Q) (6-58) 下降法(6-59) 式中，C〃(r)為測點處1■時刻示蹤氣體濃度；Q為送風量；〃？為脈沖法釋放的示蹤氣 體的質量；j為上升法中示蹤氣體的釋放速率。 于是，用示蹤氣體方法測量出的該點的空氣齡的計算公式為： 脈沖法： f tC(T}dT VtC(T)dT t = (6- 60) “「Cp ⑺ dr(m/Q) 上升法： r = fz[l-￡^2.]6/r= fz[l- C/,(r) ]dv(6-61) Jo C/od) %(m/Q) 卜降法: (6-62) 1c⑴公C/0) 假設釋放點在房間內部，測量點在空間任一位置，可以

44、測量出房間內部存在相應污染源 時，該點的污染物年齡。此時污染物年齡的頻率分布函數或累計分布函數如下: 脈沖法: 47)= (6-63) 上升法： m、C”)=(6-64) 1(8) 下降法： 一(『)=器665) 假設釋放點在房間內部，測量點在出風口處，可以測量出污染物的駐留時間。此時污染物駐留時間的頻率分布函數或累計分布函數如F： 脈沖法： A⑺二々-CM(&66)C,(r)Jr (加。) Jo e 上升法： "⑺ 一 C 小、一 / ?(6-67)Ce(oo) (m/Q) 下降法： 1-8?)=另■(6-68)換氣次數 一般使用兩種示蹤氣體方法來測量換氣次

45、數：上升法和下降法。 在上升法中，根據質量平衡可得到風景Q和示蹤氣體散發(fā)易成、出口濃度G的關系 因此在示蹤氣體散發(fā)量用的情況下，通過測量出口濃度可以得出房間的通風量， 而由換氣次數的定義可知，對于確定的房間，體積一定，測出房間通風量后即可求得換氣 次數。 在下降法中，經過一段時間后，房間排風口在t時刻的濃度C和換氣次數n、房間的初 始濃度Co的關系為: Cc = Ctte~n,(6-70) 如果房間初始濃度Q,測出/時刻排風口的濃度，通過上式即可求得換氣次數。 假設Q未知，可以測出〃、,2兩個時刻的排風口濃度，通過比例關系消除Co,求得換氣次換氣效率 可以由示蹤氣體方法測出房間的

46、換氣效率和房間各點的換氣效率。 根據房間換氣效率的定義可知，測出房間的名義時間常數和房間平均空氣齡可以很快求得房間的換氣效率。名義時間常數即為換氣次數的色數，因此名義時間常數的測量方法 和換氣次數的測量方法相同。而對于房間平均空氣齡窘，可以用以下公式測量： 脈沖法： (6-71) —1J\Cr(r)Jr J\Cr(r)Jr rF=- J。 C(8) (6-72) 上升法： 下降法： 一⑺八金=午(6-73) ￡ wdr 而房間各點的換氣效率在測出房間名義時間常數和該點的空氣齡之后，根據定義式(6- 23)即可求得。 排污效率 由排污效率的定義式可知，測出進風口

47、、考察區(qū)域和排風口的示蹤氣體濃度值即可求 得各種定義下的排污效率。 3.3室內氣流組織的計算方法 很多情況下，實測方法由于投資高、周期長、實現比較復雜或者難以模擬實際情況 而不便使用，這時需要使用其它方法來預測室內氣流分布。 目前主要有四種預測空調通風房間內空氣分布的方法：射流理論分析、模型實驗、 區(qū)域化模型(zonal model)以及基于計算流體力學(computational fluid dynamics: CFD)方 法的數值模擬儂)。自20世紀30年代起，眾多研究者就對機械通風房間送風口的射流特性 進行了實驗和理論研究，并于50年代初建立了一系列射流公式用于室內空氣分布的預測1

48、231,成為最經濟簡單的室內空氣分布預測方法；隨后，1970年，有學者提出區(qū)域模型對自 然通風的通風量、溫度分布等進行預測計算，近來乂有人指出該方法經改進后可用于機械 通風124】； 1974年，丹麥的P. V. Nilsen首次利用計算流體力學方法對室內空氣流動進行了 數值模擬磔l，開創(chuàng)了數值模擬預測室內空氣分布的先河；最為可靠的預測方法是模型實 驗，借助相似理論，在等比例或縮小比例的模型中通過測量手段對室內空氣分布作出預測 叫 3.3.1 傳統(tǒng)的氣流分布設計方法 傳統(tǒng)的射流理論分析方法采用射流公式對空調送風口射流的軸心速度和溫度、射流 軌跡等進行預測，這些射流公式是基于某些標準或理想條

49、件理論分析或試驗得到的。由于 建筑空間越來越向復雜化、多樣化和大型化開展，實際空調通風房間的氣流組織形式變化 多樣，采用射流公式計算勢必會帶來較大的誤差。并且，射流分析方法只能給出室內的一 些集總參數性的信息，不能給出設計人員所需的詳細資料，無法滿足設計者詳細了解室內 空氣分布情況的要求。 模型實驗是最精確的一種獲得數據的方法。但是它需要較長的實驗周期和昂貴的實 驗費用，搭建實驗模型耗資很大，如文獻［27］指出單個實驗通常耗資3000?20()00美元； 對于不同的條件，可能還需要多個實驗，耗資更多，周期也長達數月以上，難于在工程設 計中廣泛采用；而且，為了滿足所有模型實驗要求的相似準那么，

50、其要求的實驗條件可能難 以實現。 區(qū)域模型是將房間劃分為一些有限的宏觀區(qū)域，認為區(qū)域內的相關參數如溫度、濃 度相等，區(qū)域間存在熱質交換，通過建立質量和能量守恒方程并充分考慮了區(qū)域間壓差和 流動的關系來研究房間內的溫度分布以及流動情況，因此，實際上模擬得到的還只是一種 相對“精確”的集總結果，且在機械通風中的應用還存在較多問題。 3.3.2 用CFD方法設計室內氣流分布 隨著計算機技術和湍流模擬技術的開展，利用計算機求解室內空氣流動控制方程組的 數值模擬預測方法也即計算流體力學(CFD)方法有了很大的開展。CFD具有本錢低、速 度快、資料完備且可模擬各種不同的工況等獨特的優(yōu)點，故其逐漸受到

51、人們的青睞，CFD 方法也越來越多地應用于暖通空調領域128H29 M3?！竣荕32］。簡單地說，該方法就是在計算機上 虛擬地做實驗：依據室內空氣流動的數學物理模型，將房間劃分為許多小的控制體，把控 制空氣流動的連續(xù)的微分方程組離散為非連續(xù)的代數方程組，結合實際的邊界條件在計算 機上數值求解離散所得的代數方程組，只要劃分的控制體足夠小，就可認為離散區(qū)域上的 離散值代表整個房間內空氣分布情況。由表6-1給出的四種室內空氣分布預測方法的比照 可見，在目前的三種理論預測室內空氣分布的方法中，CFD方法具有不可比較的優(yōu)勢，并 Q—空氣體積換氣量，nr%； G-空氣質量換氣量，kg/So 由上式可

52、以看出，只要窗孔兩側的壓力差和窗孔的面積F就可以求得通過該 窗孔的空氣量Go G的大小是隨aP的增加而增加的。下面我們分析在自然通風條件下， △P產生的原因和提高的途徑。 熱壓作用下的自然通風 圖6-1熱壓作用下自然通風 有一建筑物如圖6-1所示，在外圍護結構的不 同高度上設有窗孔a和b,兩者的高差為ho假設 窗孔外的靜壓力分別為匕、4,窗孔內的靜壓力分 別為%，室內外的空氣溫度和密度分別為 %、P”和pwo 由于所以 P〃Vp?V° 如果我們首先關閉窗孔b,僅開啟窗孔a。，不 管最初窗孔a兩側的壓差如何，由于空氣的流動， 匕將會等于P。。當窗孔a的內外壓差AP= （Pa- Pa）

53、=0時，空氣停止流動。 根據流體靜力學原理，這時窗孔b的內外壓差 \Ph=（Pb-Ph） = （Pg的“）—（2 - ghPw） 二（乙一乙）+ "（「”? 一夕〃）（6-5）式中： 』打、他一窗孔a和b的內外壓差，aP>0,該窗孔排風，aP<0,該窗孔進風； g——重力加速度，m/s2. 從公式（6-5）可以看出，在4 P“=0的情況下,只要pQp” （即/?>/??）,那么4 A>0。因 此，如果窗孔b和窗孔a同時開啟，空氣將從窗孔b流出。隨著室內空氣的向外流動，室 內靜壓逐漸降低，（P『Pa）由等于零變?yōu)樾∮诹恪＿@時室外空氣就由窗孔a流入室內，一直 到窗孔a的進風量等于窗孔b的

54、排風量時，室內靜壓才保持稔定。由于窗孔a進風，^Pa <0；窗孔b排風，APb〉。。 根據公式（6-5）M +（―MM| =或（d, 一 A）（6-6） 上式說明，進風窗孔和排風窗孔兩側壓差的絕對值之和與兩窗孔的高度差h和室內外的 空氣密度差“）=（P，— Q）有關，我們把的（QLQ）稱為熱壓。如果室內外沒有空氣溫度 差或者窗孔之間沒有高差就不會產生熱壓作用下的自然通風。實際上，如果只有一個窗孔 也仍然會形成自然通風，這時窗孔的上部排風，下部進風，相當于兩個窗孔緊挨在一起。 余壓的概念且由于當前計算機技術的開展，CFD方法的計算周期和本錢也完全可以為工程應用所接 受。盡管CFD方法還存在

55、可靠性和對實際問題的可算性等問題，但這些問題已經逐步得到 開展和解決。因此，CFD方法可應用于對室內空氣分布情況進行模擬和預測，從而得到房 間內空氣各種物理量的詳細分布情況。這對于保證良好的房間空調系統(tǒng)氣流組織設計方 案、提高室內空氣品質(IAQ)以及減少建筑物能耗都有著重要的指導意義。 表6-1四種暖通空調房間空氣分布的預測方法比較闿 法 比較工程 射流公式 區(qū)域模型 CFD 模型實驗 房間形狀復雜程度 簡單 較復雜 基本不限 基本不限 對經驗參數的依賴性 幾乎完全 很依賴 ―■些 不依賴 預測本錢 最低 較低 較昂貴 最高 預測周期 最短

56、較短 較長 最長 結果的完備性 簡略 簡略 最詳細 較詳細 結果的可靠性 差 差 較好 最好 實現的難易程度 很容易 很容易 較容易 很難 適用性 機械通風，且與實 際射流條件有關 機械和自然通 風，一定條件 機械和自 然通風 機械和自 然通風 盡管數值模擬方法具有其他方法不可比較的優(yōu)越性，但是它也存在一定的局限性，可 靠性是其主要缺點。室內空氣流動通常屬于湍流流動，但是目前人們對湍流的機理尚無清 楚認識，缺乏完整的湍流理論，只能借助一些半經驗的方法對其進行模擬，因此數值計算 結果的可靠性就成為制約數值模擬方法應用于曖通空調氣流組織設計的主要因素。

57、實際空 調通風房間的邊界條件可能比較復雜，如送風II入流邊界條件、壁面邊界條件、室內熱源 分布等。數值模擬不一定能完全反映這些條件的作用，從而也會影響數值計算結果的可靠 性。目前這方面的研究還方興未艾。 用數值方法計.算評價指標在空間的分布是了解室內各點通風空調效果的重要手段。下 面介紹一些基本指標的數值計算方法，其它指標可以在這些基本指標的基礎上，應用其定 義式很方便的計算出來。 室內空氣流動應遵循不可壓粘性流體的控制方程： 連續(xù)方程： 生4 = 0(6-74) dx： 動量方程: dpUf dpUiUj _ dP + —— dt dXj dXj (6-75) (6-7

58、6) (6-77) + 4-(〃(學 + 學))+ 兩(%- T) dXj ox. d% 能量方程： dpH 前叫 e /入dH、 c -￡― +-=——()+ s“ dt / dXj cp dXj 組分方程： epc ? epcUj =2巴、 dt dXj oxj ctc dXjUn《方向的速度,m/s； p：空氣密度，kg/m3； P：空氣壓力，Pa； h空氣熱膨脹系數，1/K； T：空氣溫度，K； H：空氣定壓比焰值，J/kg： 九空氣導熱系數，W/m . K； C：組分濃度，kg/kg； Sc：組分濃度源，kg/s； Un《方向的速度,m/s； p

59、：空氣密度，kg/m3； P：空氣壓力，Pa； h空氣熱膨脹系數，1/K； T：空氣溫度，K； H：空氣定壓比焰值，J/kg： 九空氣導熱系數，W/m . K； C：組分濃度，kg/kg； Sc：組分濃度源，kg/s； 其中： X,：對于i=l, 2, 3,即代表三個垂直坐標軸坐標: S：芍方向的速度，m/s； 4：空氣層流動力粘度,kg/m - s： Tre廣參考溫度，K； gi： i方向之重力加速度，m/s?； Sh：熱源，W； Cp：空氣定壓比熱，J/kg . K； ac：傳質Schmidt數，可取為1.0； 需要指出的是，以上方程均采用愛因斯坦求和約定表

60、示，即下標重合的項表示三個方 向分量相加（下同），有關詳細情況可參見相關張量分析的參考文獻。 上述方程表示的物理意義是任一流體流動微團的守恒定律：連續(xù)方程表示的是質量守 恒定律，動量方程表示的是某個分向上的動量守恒定律（即著名的Novicr-Stokes方程）， 能量方程表示的是能量守恒定律，組分方程表示的是組分質量守恒定律。由于上述方程中 所含各項分別是隨時間的變化項、對流項、擴散項和源項，表示的實際是對流擴散作用下 的物理量守恒定律，故又稱對流擴散方程。這些方程都可以用下面的通用微分方程表示， 可以為編制通用程序帶來極大的便利。 8（。。）°（2。％） _ d(6-78) 式中，①

61、、r8分別表示通用變量、有效擴散系數和源項。 在以上方程的基礎上，加上初始條件和邊界條件，可以求解室內風速、溫度、濃度的 分布。但是評價室內空間的舒適性和空氣品質，還需要知道一些其他參量。 例如，將能量方程進行改造，可以求解空氣中的含濕量: (6-79) 誓+甯/T嚼2其中為，Sh分別為濕空氣焰的有效擴散系數和單位體積的產熱量（顯熱+潛熱）。 根據濕空氣的物理性質，濕空氣的溫度由下式確定： H=\.0\T+d (2500+ 1.84今(6-80)其中，〃是濕空氣的焰"為濕空氣的含濕量。 由于水蒸汽的質量濃度和含濕量之間存在如下關系： Y = -^—1 + 〃，(6-81) 還需

62、增加濕空氣中水蒸汽的質量濃度Ywa，它可以根據相應的輸運守恒方程求得⑶】。 空氣齡的輸運方程與連續(xù)性方程、動量方程、湍流模型方程具有相同的形式，可采用 (6-78)的通用方程表示。房間中各點的空氣齡今滿足以下輸運方程1例： 白(「吃金)=」-(「1)+2682) oXjdXj dXj 該方程可以采用數值計算的方法進行求解。求解時的邊界條件如下： 送風入口處：rp =0(6-83)di 排風口和近壁處： 一^ = 0(6-84)dXj 和空氣齡相似，污染物齡滿足下面的輸運方程13叫同樣可以數值求解。 d ——— —(Cr) + V(VCr - DVCr) = C(6-85) d

63、t 3.4常用的氣流組織計算軟件 隨著CFD技術在通風氣流分布計算中的廣泛應用，越來越多的商用CFD軟件應運而 生。這些商用軟件通常配有大量的算例、詳細的說明文檔以及豐富的前處理和后處理功 能。但是作為專業(yè)性很強的、高層次的知識密集度極高的產品，各種商用CFD軟件之間也 存在差異，下面將針對國內常見的一些商用CFD軟件進行簡單介紹所】。 3.4.1 PHOENICS 這是世界上第一個投放市場的CFD商用軟件(1981年)，堪稱CFD商用軟件的鼻 祖。由于該軟件投放市場較早，因而曾經在工業(yè)界得到廣泛的應用，其算例庫中收錄了 600多個例子。為了說明PHOENICS的應用范圍，其開發(fā)商CH

64、AM公司將其總結為A到 Z,包括空氣動力學、燃燒器、射流等等。 另外，目前PHOENICS也推出了專門針對通風空調工程的軟件FLAIRE,可以求解 PMV和空氣齡等通風房間專用的評價參數。 3.4.2 FLUENT 這一軟件是由美國FLUENT Inc.于1983年推出的，包含結構化和非結構化網格兩個版 本?？捎嬎愕奈锢韱栴}包括定常與非定常流動、不可壓縮和可壓縮流動、含有顆粒/液滴的 蒸發(fā)、燃燒過程，多組分介質的化學反響過程等。 值得?提的是，目前FLUENT Inc.又開發(fā)了專門針對曖通空調領域流動數值分析的軟 件包Airpack,該軟件具有風口模型、新零方程湍流模型等，并且可以求解

65、PMV、PD和空 氣齡等通風氣流組織的評價指標。 3.4.3 CFX 該軟件前身為 CFDS-FLOW3D,是由 Computational Fluid Dynamics Sennces/AEA Technology于1991年推出的。它可以基于貼體坐標、直角坐標以及柱坐標系統(tǒng)，可計算的 物理問題包括不可壓縮和可壓縮流動、耦合傳熱問題、多相流、顆粒軌道模型、化學反 應、氣體燃燒、熱輻射等。 3.4.4 STAR-CD 該軟件是Computational Dynamics Ltd公司開發(fā)的，采用了結構化網格和非結構化網格 系統(tǒng)，計算的問題涉及導熱、對流與輻射換熱的流動問題，涉及化學反響的

66、流動與傳熱問 題及多相流（氣/液、氣固、固液、液液）的數值分析。 3.4.5 STACH-3 該軟件是清華大學建筑技術科學系自主開發(fā)的基于三維流體流動和傳熱的數值計算軟 件。在這個計算軟件中，采用了經典的k-￡湍流模型和適于通風空調室內湍流模擬的MIT 零方程湍流模型，用于求解不可壓湍流流動的流動、傳熱、傳質控制方程。同時，采用有 限容積法進行離散，動量方程在交錯網格上求解，對流差分格式可選上風差分、混合差分 以及累函數差分格式，算法為SIMPLE算法。該程序已經過大量的實驗驗證，具體的數學 物理模型和數值計算方法見文獻RM38M39］。 以上軟件目前在我國的高校和一些研究機構都有應用，此外國際上還有將近50種商用 CFD軟件。 第四節(jié)典型氣流組織參數例如 4.1 污染物排除有效性參數和熱舒適參數例如 圖6-24為某個采用散流器混合送風房間的示意圖。房間長4米，寬2.5米。采用散流 器頂送，兩個回風口對稱分布在房間的下側?；居嬎銋禐椋核惋L溫度20℃,含濕量 10g/ （kg干空氣）,室內全熱負荷7.6kw,濕負荷0.864g/s。 圖6-25是該混合通風形式下計算的排