空调建筑空气幕作用压差的正确计算方法.doc

1 空调建筑空气幕作用压差的正确计算方法摘要本文分析了空调建筑空气幕实际承受的作用压差, 指出目前国内现有的空气幕设计计算方法均只考虑总作用压差中的 1~2 项,存在严重误差。阐明空气幕总作用压差应全面计算热压、风压、机械压及平衡压, 并对各压差组成项的影响因素和计算进行了讨论, 提出了总作用压差的具体计算方法。关键词空调空气幕作用压差不设空气幕的空调建筑大门在 5Pa 正压作用下每平方米面积外泄的冷量相当于三百多平方米建筑所耗冷量。因此人员出入频繁的大门口要设计安装空气幕。但相当多的空调建筑空气幕实际未能起到应有作用。究其原因, 从根本上说, 2 是目前使用的空气幕设计计算方法不当造成的, 其中空气幕作用压差计算不当是最主要的问题。空气幕是一种平面射流。平面射流在两侧压力不平衡时产生弯曲, 偏向压力较小一侧。对空气幕而言, 弯曲达到一定程度后就失去封闭作用。因而空气幕必须具有足够的抗弯能力, 以抵抗相应的作用压差。因此, 空气幕作用压差是空气幕设计后一个最重要的条件参数, 其确定是空气幕计算的第一步, 也是最重要的一步。但是国内对于空气幕总作用压差空竟由几部分组成, 只计算某一部分会有多大误差,没有清楚的认识和明确的把握。目前国内广泛应用的几种计算方法, 均是计算单一热压或单一风压作用下的空气幕的,虽然人们已认识到这是不合理的,但是目前还未有成熟的符合我国实际情况的方法[1] ,从而造成空气幕计算结果偏小的后果。为此, 有必要对空调建筑的空气幕作用压差进行全面深入的分析, 以便正确确定空气幕作用压差。建筑内外空气总作用压差的形成建立在建筑物空气质量平衡的基础上。人们早已认识到它与热压Δ ph 及风压Δpw 有关。但这并非全部。对建筑物空气流动的原因进行全面分析, 可知还有两项对总作用压差有重大影响的部分目前未引起足够注意。首先是建筑物特别是空调建筑内机械送风和排风量不平衡导致的室内外空气压差,称为机械压Δ pm ,如空调建筑保持的正压。其次是建筑物自然渗透发生变化引起 3 的室内外空气压差变化,称为平衡压Δ pe 。实际建筑物内外交外压差即部作用压差Δ pz 是这四个因素综合作用的结果, 可用其代数和表示,即Δ pz=Δ pw +Δ ph+Δ pm -Δ pe时(1) 1 风压Δ pm 室外空气以一定速度流动,碰到建筑物后速度降低转化为静压而形成风压Δ pw ,可用下式表示: (2) 式中 Cw---- 建筑风压系数, 或称空气动力系数, 用以表达动压转化为静压的程度; ρ w---- 室外空气密度, kg/m3. vw---- 室外风速, m/s. Cw 是建筑物在风场中相对于风向的形状和方位的函数, 在有关的手册和专著中可查到。表1 给出了长方形建筑的风压系数, 可以大致上了解风压系数的分布情况。室外风速 vw 一般采用国家建筑气象参数标准中给出的季节最大频率和风向的数据, 这种数据是在地面以上 10m 高度获得的。实际上 4 由于地形、高度和树木及其他建筑遮挡的原因, 一般建筑表面附近的风速往往低于气象参数标准给出的室外风速, 而 10m 以上的风速则高于此数: 长方形建筑的风压系数 Cw 表1 建筑方位垂直偏斜迎风面 侧面- - 5 背风面- - (3) 其中 k= ~ 。非高层建筑可不考虑此问题。现有以自然通风计算法为基础的空气幕计算方法认为只要不是迎风面, 为避免复杂计算, 可忽略风压, 仅计算热压引起的空气流动[2] 。这种方法对以增大通风量业排除余热为目标的工业建筑通风是有好处的, 因为它能加大计算的安全系数。但对以减小通过大门风量为目标的空调建筑空气幕设计,是不合适的,因为不能充分考虑可能的最大压力, 会造成计算结果偏小, 使得空过空气幕的风量增加从而加大冷热量的消耗。由表 1 ,可知即使不是迎风面,风压系数仍有相当数值。另外, 对于空调建筑物, 由于夏季冷气的流动方向是由内而外, 背风面负压加剧这种流动。因而空气幕计算中不论迎风在还是背风面,风压都不应忽略。 2 热压Δ ph 室内外空气温度不同而产生密度差,使同一高度上承受的气柱压力不同, 导致空气从冷侧向热侧流动的压力称为热压。热压用以下公式表式: 6 (4) (5) 式中 Ch---- 热压系数; Ch 是建筑物内部纵向隔断状况的函数。对高大厂房之类无内部纵向隔断的场合等于 ; 各层楼之间的楼梯间和电梯间均有门隔断的现代建筑, Ch 是等于 [3] 。其余根据内部纵向隔断程度在此区间取值; ρc,ρ h----- 分别是冷、热侧空气密度, kg/m3 ; H, h----- 分别是大门高度, 建筑物最高排风点高度, m; HZ----- 空气幕作用下中和面高度, 由地面起算,