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置换通风的设计计算与节能效果比较
人体头脚温差3℃超过,这超过了活动区环境条件的ASHARE 5592标准。因此,合理的设计送风量和送风温度是关系到置换通风保证室内空气品质和人体热舒适性的一个重要因素。本文分别从人体热舒适性和控制污染源保证室同空气品质的角度讨论置换通风送风量和送风温度的计算方法。
二、送风量计算

对于置换通风,室内空气温度在垂直方向的分布近似如图1所示。Tf为脚面处()温度,由于地板的对流和辐射传热以及送风口周围空气的卷入,使其略高于送风Ts,Td为排风温度,,即人为坐姿时头部高度的温度。瑞典Mundt[5]理论推导出无量纲温度θf的计算式:
LT:通风量M3/h ρ:空气密度Kg/m3 (1)
Cp:空气定压比热KJ/Kg·℃ A:地板面积㎡一般情况下,可按下述数值取:αr:房间辐射换热系数,αr=5w/㎡·℃αr:房间对流换热系数, αc=4w/㎡·℃
图1 置换通风室内温度垂直分布
垂直温度分布是非线形的,且与通风量、热负荷类型、壁面温度、辐射热空间尺寸、风口形式等均有关系。要想准确的描述它不仅很困难的,而且也没这个必要。因为舒适性角度出发考虑这个问题,我们最关心的是人体头部和脚部之间的温度。
Xiaoxiong Yuan[7]1999根据大量实验数据和理论分析,得到计算头脚温差的经验公式:
QO:室内人员及电气设备负荷w,
Ql:室内照明负荷w,
Qe:结构及太阳辐射热负荷w,
式中的经验系数值如下:
A=, B=, C=
上述公式在计算余热量时,不计入室内潜热,因为置换通风中促成温度分层的实际因素是显热。而湿度可按污染物浓度计算[8]。此公式适用于小型办公室、分区域大型办公室以及工业厂房等。它虽然是根据坐姿人体舒适性拟和得到,,所以上式同样可作为站立人员的舒适性条件。按ASHARE 5592标准,取ΔThf<3℃,再根据不同类型热负荷大小,就可以利用相关经验公式确定在满足人体热舒适性条件下所需送风风量LT。

置换通风的换气效率要高于混合通风,在保证相同的室内空气品质的前提下,所需新风量要少于混合通风所需量,若仍采用混合通风方式确定新风量的经验数值来设计,必将导致新风量大,且浪费了冷量。其所需新风量的计算可采用下列经验公式[6]:
(2)
n为换气次数,Q为总负荷,Lm是混合通风方式下通风效率为1时的新风量,按
,则ε=14800。试计算送风量和送风温度。工作区设计温度为24℃。解:根据公式2计算,取ΔThf=℃,LT=
根据公式 6,且PD取4人,Lm=
根据公式4:η=,所需新风量为:LI=
LI<LT,L=LT=,Th=24℃,Tf=24-=
根据公式1:θf=,由此得到:Ts=℃,Te=℃
ΔT=Te-Ts=℃
若采用混合通风设计,按机器露点送风TL=13℃,送风温差为