導(dǎo)語：空調(diào)建筑空氣計算管理論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要本文分析了空調(diào)建筑空氣幕實際承受的作用壓差，指出目前國內(nèi)現(xiàn)有的空氣幕設(shè)計計算方法均只考慮總作用壓差中的1～2項，存在嚴(yán)重誤差。闡明空氣幕總作用壓差應(yīng)全面計算熱壓、風(fēng)壓、機(jī)械壓及平衡壓，并對各壓差組成項的影響因素和計算進(jìn)行了討論，提出了總作用壓差的具體計算方法。

關(guān)鍵詞空調(diào)空氣幕作用壓差

不設(shè)空氣幕的空調(diào)建筑大門在5Pa正壓作用下每平方米面積外泄的冷量相當(dāng)于三百多平方米建筑所耗冷量。因此人員出入頻繁的大門口要設(shè)計安裝空氣幕。但相當(dāng)多的空調(diào)建筑空氣幕實際未能起到應(yīng)有作用。究其原因，從根本上說，是目前使用的空氣幕設(shè)計計算方法不當(dāng)造成的，其中空氣幕作用壓差計算不當(dāng)是最主要的問題?？諝饽皇且环N平面射流。平面射流在兩側(cè)壓力不平衡時產(chǎn)生彎曲，偏向壓力較小一側(cè)。對空氣幕而言，彎曲達(dá)到一定程度后就失去封閉作用。因而空氣幕必須具有足夠的抗彎能力，以抵抗相應(yīng)的作用壓差。因此，空氣幕作用壓差是空氣幕設(shè)計后一個最重要的條件參數(shù)，其確定是空氣幕計算的第一步，也是最重要的一步。但是國內(nèi)對于空氣幕總作用壓差空竟由幾部分組成，只計算某一部分會有多大誤差，沒有清楚的認(rèn)識和明確的把握。目前國內(nèi)廣泛應(yīng)用的幾種計算方法，均是計算單一熱壓或單一風(fēng)壓作用下的空氣幕的，雖然人們已認(rèn)識到這是不合理的，但是目前還未有成熟的符合我國實際情況的方法[1]，從而造成空氣幕計算結(jié)果偏小的后果。為此，有必要對空調(diào)建筑的空氣幕作用壓差進(jìn)行全面深入的分析，以便正確確定空氣幕作用壓差。

建筑內(nèi)外空氣總作用壓差的形成建立在建筑物空氣質(zhì)量平衡的基礎(chǔ)上。人們早已認(rèn)識到它與熱壓Δph及風(fēng)壓Δpw有關(guān)。但這并非全部。對建筑物空氣流動的原因進(jìn)行全面分析，可知還有兩項對總作用壓差有重大影響的部分目前未引起足夠注意。首先是建筑物特別是空調(diào)建筑內(nèi)機(jī)械送風(fēng)和排風(fēng)量不平衡導(dǎo)致的室內(nèi)外空氣壓差，稱為機(jī)械壓Δpm，如空調(diào)建筑保持的正壓。其次是建筑物自然滲透發(fā)生變化引起的室內(nèi)外空氣壓差變化，稱為平衡壓Δpe。實際建筑物內(nèi)外交外壓差即部作用壓差Δpz是這四個因素綜合作用的結(jié)果，可用其代數(shù)和表示，即

Δpz=Δpw+Δph+Δpm-Δpe時（1）

1風(fēng)壓Δpm

室外空氣以一定速度流動，碰到建筑物后速度降低轉(zhuǎn)化為靜壓而形成風(fēng)壓Δpw，可用下式表示：

（2）

式中Cw----建筑風(fēng)壓系數(shù)，或稱空氣動力系數(shù)，用以表達(dá)動壓轉(zhuǎn)化為靜壓的程度；

ρw----室外空氣密度，kg/m3.

vw----室外風(fēng)速，m/s.

Cw是建筑物在風(fēng)場中相對于風(fēng)向的形狀和方位的函數(shù)，在有關(guān)的手冊和專著中可查到。表1給出了長方形建筑的風(fēng)壓系

數(shù)，可以大致上了解風(fēng)壓系數(shù)的分布情況。室外風(fēng)速vw一般采用國家建筑氣象參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)中給出的季節(jié)最大頻率和風(fēng)向的數(shù)據(jù)，這種數(shù)據(jù)是在地面以上10m高度獲得的。實際上由于地形、高度和樹木及其他建筑遮擋的原因，一般建筑表面附近的風(fēng)速往往低于氣象參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)給出的室外風(fēng)速，而10m以上的風(fēng)速則高于此數(shù)：

長方形建筑的風(fēng)壓系數(shù)Cw表1

建筑方位垂直偏斜

迎風(fēng)面0.950.70

側(cè)面-0.4-

背風(fēng)面-0.15-0.50

（3）

其中k=0.11～0.14。非高層建筑可不考慮此問題。

現(xiàn)有以自然通風(fēng)計算法為基礎(chǔ)的空氣幕計算方法認(rèn)為只要不是迎風(fēng)面，為避免復(fù)雜計算，可忽略風(fēng)壓，僅計算熱壓引起的空氣流動[2]。這種方法對以增大通風(fēng)量業(yè)排除余熱為目標(biāo)的工業(yè)建筑通風(fēng)是有好處的，因為它能加大計算的安全系數(shù)。但對以減小通過大門風(fēng)量為目標(biāo)的空調(diào)建筑空氣幕設(shè)計，是不合適的，因為不能充分考慮可能的最大壓力，會造成計算結(jié)果偏小，使得空過空氣幕的風(fēng)量增加從而加大冷熱量的消耗。由表1，可知即使不是迎風(fēng)面，風(fēng)壓系數(shù)仍有相當(dāng)數(shù)值。另外，對于空調(diào)建筑物，由于夏季冷氣的流動方向是由內(nèi)而外，背風(fēng)面負(fù)壓加劇這種流動。因而空氣幕計算中不論迎風(fēng)在還是背風(fēng)面，風(fēng)壓都不應(yīng)忽略。

2熱壓Δph

室內(nèi)外空氣溫度不同而產(chǎn)生密度差，使同一高度上承受的氣柱壓力不同，導(dǎo)致空氣從冷側(cè)向熱側(cè)流動的壓力稱為熱壓。熱壓用以下公式表式：

（4）

（5）

式中Ch----熱壓系數(shù)；Ch是建筑物內(nèi)部縱向隔斷狀況的函數(shù)。對高大廠房之類無內(nèi)部縱向隔斷的場合等于1.0；

各層樓之間的樓梯間和電梯間均有門隔斷的現(xiàn)代建筑，Ch是等于0.65[3]。

其余根據(jù)內(nèi)部縱向隔斷程度在此區(qū)間取值；

ρc，ρh-----分別是冷、熱側(cè)空氣密度，kg/m3；

H，h-----分別是大門高度，建筑物最高排風(fēng)點高度，m；

HZ-----空氣幕作用下中和面高度，由地面起算，m；

q,μ-----分別是空氣幕效率和空氣幕作用下大門的流量系數(shù)；

Fm-----大門面積，m2；

Fp-----與大門處空氣流動方向相反的空氣流動總凈面積，m2；

Fm-----與大門處空氣流動方向相同的空氣流動總凈面積，m2；

由于現(xiàn)代空調(diào)建筑都采用鋁合金門窗，氣密性高，其縫隙的μF值在10-5，大大小于一般工業(yè)廠房的10-3水平，所以二樓以上的一般房間幾乎沒有滲透，應(yīng)將注意力集中于大門、屋頂排風(fēng)口等處。

中和面主度HZ主要與建筑高度、進(jìn)排風(fēng)面積比等因素有關(guān)。對一般建筑物為建筑高度的0.4～0.7倍。而建筑氣密性好的建筑，在設(shè)有帶空氣幕的開敞大門時，可能超出此范圍。

3機(jī)械壓Δpm

為防止未經(jīng)處理的空氣無組織流入室內(nèi)，空調(diào)建筑往往通過送風(fēng)量大于排風(fēng)量的方式保持室內(nèi)正壓。這種由送風(fēng)和排風(fēng)量的不平衡造成的室內(nèi)外交困壓差稱為機(jī)械壓。機(jī)械壓與風(fēng)壓、熱壓疊加使室內(nèi)外壓差增大。根據(jù)我國暖通空調(diào)設(shè)計規(guī)范規(guī)定，空調(diào)房間的正壓不應(yīng)大于50Pa。一般空調(diào)房間按5Pa正壓設(shè)計，實際上，由于設(shè)計和設(shè)備情況的不同，空調(diào)房間的正壓從0到50Pa甚至更大，有一個很大的分布范圍。

機(jī)械的大小于送排風(fēng)量之差及外圍護(hù)結(jié)構(gòu)上的開孔或縫隙面積有關(guān)，可按下式計算：

（6）

式中Cm-----機(jī)械壓系數(shù)，當(dāng)排風(fēng)量大于進(jìn)風(fēng)量，Cm=1；否則Cm=-1；

ρ-----進(jìn)排風(fēng)平均空氣密度，kg/m3;

Lj、Lp-----分別是進(jìn)風(fēng)量，排風(fēng)量，m3/s；

∑Fi-----進(jìn)排風(fēng)總凈面積，m2，含設(shè)有空氣幕的敞開大門在內(nèi)。有效大門面積按下式計算：

（7）

q-----空氣幕效率系數(shù)。

在沒有確切的排風(fēng)量數(shù)據(jù)時，上式中的Lj、Lp也可以用建筑物總的送風(fēng)機(jī)和排風(fēng)機(jī)容量代替。但因送排風(fēng)管道阻力可能不同，會產(chǎn)生一定誤差。

4平衡壓Δpe

當(dāng)風(fēng)壓、熱壓、機(jī)械壓共同作用建立起室內(nèi)外空氣壓差后，空氣在此壓差作用下將從圍護(hù)結(jié)構(gòu)上的孔洞和縫隙向壓力較小一側(cè)滲透，使得壓差逐漸下降，直至進(jìn)出建筑物的空氣量平衡，形成一個新的穩(wěn)定的總作用壓差為止。這種建筑物為保持空氣滲入和滲出量平衡而產(chǎn)生的壓差變化，稱不平衡壓。平衡壓與風(fēng)壓、熱壓、機(jī)械壓的大小和圍護(hù)結(jié)構(gòu)的氣密性有關(guān)，可在后三項之和的0～30%之間[4]，必須通過整個建筑物的空氣質(zhì)量平衡計算才可算出：

（8）

式中I表示迎風(fēng)面，o表示背風(fēng)面，風(fēng)壓與計算點方位有關(guān)，熱壓與計算點的高度有關(guān)，可用計算機(jī)采用疊代法計算。不便要用上述方法計算時，也可采用以下結(jié)果偏大的公式近似計算[5]：

（9）

式中-----分別是迎風(fēng)面、背風(fēng)面的風(fēng)壓，用式（1）計算；

F′，F(xiàn)′′-----分別是空氣幕作用下迎風(fēng)面、背風(fēng)面的總開口（縫隙）凈面積，策m2。

其中設(shè)空氣幕的大門面積按式（7）計算。

5各壓差成分對總作用壓差的影響及比例

如上所述，建筑物內(nèi)外空氣總作用壓差Δp是風(fēng)壓、熱壓、機(jī)械壓和平衡壓四個因素綜合作用的結(jié)果?？煞窈雎阅承┮蛩?，只計算其中的1～2項呢？以下通過一個例子來考察。

【例】某空調(diào)建筑總高27m，內(nèi)設(shè)直接采光的中庭，中庭頂部設(shè)有排風(fēng)口，面積總計0.4m2，大門們地迎風(fēng)面，寬B=4.4m，高H=2.5m。單層鋁合金窗，窗縫總長L=2000m；其他門處于背風(fēng)面，是經(jīng)常關(guān)閉的，門縫總長L=30m；室內(nèi)溫度tn=26℃，ρ=1.181kg/m3，室外夏季空調(diào)計算溫度tw=35℃，ρ=1.146kg/m3；室外平均風(fēng)速1.6m/s；室內(nèi)新風(fēng)量為9.8m3/s，機(jī)械排風(fēng)量為8m3/s。計算空氣幕總作用壓差并比較熱壓、風(fēng)壓、機(jī)械壓、平衡壓各部分相對大小。

【解】根據(jù)Δpz=Δpw+Δph+Δpm-Δpe由式（2）～（9），分別計算出風(fēng)壓、熱壓、機(jī)械壓、平衡壓的數(shù)值，列于表2。計算細(xì)節(jié)說明如下：

計算例表2

壓差組成熱壓Δph風(fēng)壓Δpw設(shè)備壓Δpm平衡壓Δpe總壓差Δpz

計算值（Pa）-0.751.39-1.700.54-1.59

比例0.470.871.070.341

（1）設(shè)計算對象近似矩形建筑，查得迎風(fēng)面風(fēng)壓系數(shù)Cw=0.95，背風(fēng)面風(fēng)壓系數(shù)Cw=-0.15，不考慮風(fēng)速沿高度的變化。

（2）車間建筑設(shè)計對稱，除大門以外，迎見面和背風(fēng)面的其他空氣流動面積（縫隙面積）分布均勻，可認(rèn)為相等。

（3）由[9]表3.23推得鋁合金窗窗縫μF≈3.2×10-5，由[5]表4-4門縫μF=0.01

（4）取空氣幕效率q=0.8，據(jù)[4]空氣幕射流角30°，，可用側(cè)送空氣幕的大門流量系數(shù)值。查[5]表4-3得μ=0.425，則包含空氣幕的大門的迎風(fēng)面空氣流動面積F′和北風(fēng)面空氣流動面積F′′分別為：

F′=4.4×2.5×(1-0.8)×0.245+2000×3.20×10-5/3=0.56m2

F′′=30×0.01+2000×3.20×10-5×2/3+0.4×0.64=0.3+0.043+0.256=0.599

(5)考慮到空調(diào)送排風(fēng)系統(tǒng)管道的復(fù)雜，計算熱壓時不計機(jī)械送排風(fēng)開口的影響。

分析表2數(shù)據(jù)可看出：

（1）由于總作用壓差是代數(shù)和，因而有可能出某項壓差絕對值大于總壓差的現(xiàn)象。

（2）夏季空調(diào)建筑熱壓所占比例很小。其原因首先是因為空調(diào)內(nèi)外溫差較小，如果按冬季空調(diào)，室內(nèi)20℃，室外-10℃時，經(jīng)試算熱壓將達(dá)2.93Pa，其絕對值大于總壓差。其次現(xiàn)代空調(diào)建筑門窗氣密性大大提高，使得中和面高度降低，熱壓減少。若按一般雙層鋼窗流量系數(shù)μF=0.0014計，經(jīng)試算熱壓可達(dá)6.91Pa，其絕對值亦大于總壓差。由此可知，對夏季密閉良好的空調(diào)建筑，僅計算單一熱壓來確定空調(diào)建筑空氣幕時，計算結(jié)果將偏小。本例中小50%以上，其他情況下偏小程度與風(fēng)速、溫差、排風(fēng)比和密閉程度有關(guān)。

（3）設(shè)備壓所占比例相當(dāng)大。本例中空調(diào)建筑為保持正壓而設(shè)置的風(fēng)機(jī)設(shè)備造成的壓力絕對值比總作用壓差還大，若忽略不計將造成重大誤差。

（4）風(fēng)壓所占比例較高。婁室外風(fēng)速較高時，風(fēng)壓絕對值有大于總作用壓差的可能。但由于平衡壓也隨風(fēng)速增大且與風(fēng)壓方向相反，部分抵消了風(fēng)壓的作用，故若用單一風(fēng)壓計算空氣幕將有偏大和偏小兩種可能，其偏離程度與風(fēng)速、溫差、排風(fēng)比和密閉程度有關(guān)。

6結(jié)論

1．目前國內(nèi)使用的空氣幕設(shè)計方法未全面考慮空調(diào)建筑空氣幕所實際隨的壓力，采用單一熱壓或風(fēng)壓做計算壓差，計算結(jié)果嚴(yán)重偏小，不宜用于空調(diào)建筑物空氣幕計算。

2．空調(diào)建筑空氣幕總作用壓差應(yīng)綜合考慮熱壓、風(fēng)壓、機(jī)械壓及平衡壓，按式（1）～（9）計算。

參考文獻(xiàn)

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