置换通风

气流组织形式

置换通风是气流组织的一种形式。置换通风是将经处理或未处理的空气，以低风速、低紊流度、小温差的方式，直接送入室内人员活动区的下部。

置换通风简介

置换通风起源于20世纪70年代的北欧，最初应用于工业建筑，以后逐渐应用到其他领域，是一种较新的通风形式。与传统的混合通风相比，有着本质的区别。置换通风可使人停留区具有较高的空气品质、热舒适和通风效率，同时也可以节约建筑能耗。置换通风是将经处理或未处理的空气，以低风速、低紊流度、小温差的方式，直接送入室内人员活动区的下部。送入室内的空气先在地面上均匀分布，随后流向热源（人或设备）形成热气流以烟羽的形式向上流动，并在室内的上部空间形成滞留层。从滞留层将室内的余热和污染物排出。置换通风的竖向气流流型是以浮力为基础，室内污染物在热浮力的作用下向上流动。在上升的过程中，热烟羽卷吸周围空气，流量不断增大。在热力作用下，室内空气出现分层现象。置换通风在稳定状态时，室内空气在流态上分上下两个不同区域，即上部紊流混合区和下部单向流动区。下部区域内没有循环气流，接近置换气流，而上部区域内有循环气流。两个区域分层界面的高度取决于送风量、热源特性及其在室内分布情况。设计时，应控制分层界面的高度在人员活动区以上，以保证人员活动区的空气质量和热舒适性。

分类

置换通风分两类，一类是借助室内热源的热羽流形成近似活塞流进行室内空气的置换，这类形式的出风口风速低，送风温度低，送风温差小，所以置换通风的送风量和送风面积较大，它的末端装置体积相对来说也较大，置换通风散流器按照安装位置可以分为嵌入地板式散流器、贴壁式散流器等；另一类常见于工艺用的洁净空间通风，如单向流（“层流”）的洁净室，这类形式送风风速较大，风量也很大，借助送风的动量进行置换，常采用顶送下回或侧送侧回的形式，送风口一般为结合高效过滤器的孔板送风口。在实际应用中，一般将前者称为置换通风，而后者往往称为活塞通风或单向流（“层流”）通风。

具体原理

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等于送风量与回返气流流量之和。因此必将在某一个平面上烟羽流量正好等于送风量，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。

优缺点

置换通风具有以下几个优点：热舒适以及室内空气品质良好；噪声小；空间特性与建筑设计兼容性好；适应性强，灵活性大；能耗低，初投资少，运行费用低。同时也有不少缺点：在一些情况下，置换通风要求有较大的送风量；由于送风温度较高，室内湿度必须得到有效的控制；污染物密度比空气大或者与热源无关联时，置换通风不适用；置换通风的性能取决于屋顶高度，不适合于底层高的空间。

总而言之，置换通风是一种仅稀释工作区的室内空气环境营造方式，是对传统混合通风（充分稀释混合）的一种变革，值得在实际中研究和利用。