2．置换通风的原理与特点

　　置换通风以低速在房间下部送风，气流以类似层流的活塞流的状态缓慢向上移动，到达一定高度受热源和顶板的影响，发生紊流现象，产生紊流区。气流产生热力分层现象，出现两个区域：下部单向流动区和上部混合区。空气温度场和浓度场在这两个区域有非常明显的不同特性，下部单向流动区存在一明显垂直温度梯度和浓度梯度，而上部紊流混合区温度场和浓度场则比较均匀，接近排风的温度和污染物浓度。因此，从理论上讲，只要保证分层高度在工作区以上，首先由于送风速度极小且送风紊流度低，即可保证在工作区大部分区域风速低于0.15m／s，不产生吹风感；其次，新鲜清洁空气直接送入工作区，先经过人体，这样就可以保证人体处于一个相对清洁的空气环境中，从而有效地提高了工作区的空气品质。这种通风形式不再完全受送风的动量控制而主要受热源的热浮升力作用，热污染源形成的烟羽因密度低于周围空气而上升。烟羽沿程不断卷吸周围空气并流向顶部。如果烟羽流量在近顶棚处大于送风量，根据连续性原理，必将有一部分热浊气流下降返回。因此在顶部形成一个热浊空气层。根据连续性原理，在任一个标高平面上的上升气流流量Qp等于送风量Qs与回返气流流量Qr之和。因此必将在某一个平面上烟羽流量Qp正好等于送风量Qs，在该平面上回返空气量等于零。在稳定状态时，这个界面将室内空气在流态上分成两个区域，即上部紊流混合区和下部单向流动清洁区。

 

 

空调节能和室内空气品质是当前暖通空调界面临的两大课题，而置换通风能在一定程度上较好地解决这两个问题。

(1)为了在工作区获得同样的温度，置换通风系统所要求的送风温度高于混合通风，这就为利用低品位能源以及在一年中更长时间地利用自然通风冷却提供了可能性，以达到节能的效果。根据有关资料统计，置换通风与混合通风相比，可以节约20％一50％的制冷耗费。

 

(2)置换通风可以对工作区的C02等污染物进行更为有效的控制。它的通风效能系数大于混合通风，这样就能达到改善室内空气品质的目的。

 

3．置换通风的末端送风装置

(1)第一代置换通风末端送风装置

 

　　第一代置换通风末端装置主要考虑将新鲜空气以非常平稳而均匀的状态送入室内。实际应用中是在送风分布器的出口处装过滤网，并在送风器内设置一例置的锥形布袋，这样就保证了送风的均匀性。送风分布器具有一定的开孔度和孔距，面罩上的开孔布置均匀。由于置换通风的出口风速低，送风温差小的特点导致置换通风系统的送风量大，它的末端装置体积相对来说也较大。第一代置换通风末端装置通常有圆柱型、半圆柱型、1/4圆柱型、扁平型及平壁型等5种。在民用建筑中置换通风末端装置一般均为落地安装。当某地高级办公大楼采用夹层地板时，置换通风末端装置可安装在地面上。在工业厂房中由于地面上有机械设备及产品零件的运输，置换通风末端装置可架空布置。落地安装是使用得最广泛的一种形式。1/4圆柱型可布置在墙角内，易与建筑配合。半圆柱型及扁平型用于靠墙安装。圆柱型用于大风量的场合并可布置在房间的中央。同济大学与上海泰山通风空调设备有限公司已经研制开发出了第一代置换通风末端装置，并在一些工程上得到了一定的应用。

 

(2)第二代末端送风装置

 

　　第二代末端送风装置主要是在不影响舒适性并保证室内空气品质高于混合通风系统的基础上提高了系统的冷却能力。室内的湿负荷和新风负荷及小部分冷负荷主要由置换通风系统承担，室内大部分冷负荷由冷却吊顶通过冷辐射来承担。这样就大大减少了末端装置的设置数量。而且冷吊顶对消减室内垂直温度梯度具有明显作用。置换通风与冷却吊顶结合的精确设计、施工和管理可以创造出一个既无吹风感又清洁舒适的室内空气环境，并具有显著的节能效果。因此，不少人称它为"健康空调"、"未来空调"，相信在未来的暖通空调的发展中，会有其一席之地的。

 

(3)第三代末端送风装置

 

　　第三代末端送风装置是利用诱导的原理，在该末端装置中设有特殊的空气喷射器，将大量的室内空气与一次气流混合从而提高了送风的冷却能力。喷射器的安装位置可以在送风末端装置内也可在送风管道内。室内空气与一次空气的大量掺混，可能会带来换气效率的下降，但只要将空气的混合限制在人员活动区域，其通风效率、换气指数还是要比传统的混合通风方式高。第三代送风装置正处于研制、开发应用阶段。