室内空气环境营造的理论基础大纲

这是一篇关于室内空气环境营造的理论基础大纲的思维导图，涵盖了气流组织基础认知、通风与空调的关联及差异、通风方式、机械通风设计要点、室内空气环境评价指标、技术工具与理论依据以及绿色建筑实践案例等内容。

室内空气环境营造的理论基础大纲

• 一、气流组织基础认知
  • 1. 核心定义：
    • 狭义为具体送回风形式；
    • 广义为送回风口形式与送风参数（风量、风速及方向、风温湿度、污染物浓度）共同形成的室内气流分布
  • 2. 核心价值：
    • 保障室内热湿环境稳定，确保室内空气品质达标
• 二、通风与空调的关联及差异
  • 1. 共性：均通过通风换气或空气调节，以稀释法实现室内环境控制
  • 2. 差异对比
    • 通风：
      • 仅针对单一参数（温度、污染物浓度等）控制，依赖稀释法调节环境
    • 空调：
      • 实现多参数（温度、湿度、流速、洁净度、空气成分等）控制；
      • 污染严重场景采用直流式系统，污染较轻场景采用部分回风系统
• 三、通风的两种核心方式
  • （一）自然通风
    • 1. 作用原理：建筑开口两侧存在压差ΔP时空气流动，风速由压差决定
    • 2. 压差（驱动力）来源：热压（温差致空气密度差）、风压（室外绕流致建筑周边压力不同）
    • 3. 分类：风压通风、热压通风、风压与热压联合通风
    • 4. 特点：节能（无/低动力消耗）、新风充足，但受建筑设计与气候限制，可控性差
    • 5. 典型形式：中庭通风（热气流上升，下部开口进风）、穿堂风（最大深度5m）
    • 6. 实践案例（绿色魔法学校）：深遮阳开窗设计、吊扇调节风速、崇华厅“灶窯通风”（高温/高人数场景仍保障健康通风）
  • （二）机械通风
    • 1. 作用原理：借助风机、风扇等机械装置产生压力差，驱动空气流动
    • 2. 特点：可控性强（可调节风口、风量控制气流分布），但能耗高、初投资及运行费用高
    • 3. 换气次数：远低于自然通风（自然通风10-几十次/小时，机械通风个位数/小时）
    • 4. 适用场景：配备空调系统的商用建筑、公共建筑、工艺性建筑
• 四、机械通风设计要点
  • （一）三种典型气流组织形式
    • 1. 混合通风（稀释法）：以实现室内环境均匀为目标，存在混合后空气可能被污染的问题
    • 2. 置换通风（置换法）：新鲜气流优先输送至工作区，再携带污染物排出；分为热羽流驱动（<0.25m/s冷风送底部，热源带动热流上升排出）、机械驱动（大风量顶/侧送形成活塞流，用于洁净室）两类
    • 3. 个性化送风：针对个体需求设计，工位独立可调；背景温度达30℃仍能满足热舒适，总冷负荷降低35-50%，新风至呼吸区温差≤6℃
  • （二）局域保障法
    • 1. 局部送风：含地板送风、工作台/隔板送风、顶部送风，为局部区域提供清洁适宜空气
    • 2. 局部排风：包含密闭罩、柜式排风罩、外部吸气罩、接受式排风罩、吹吸式排风罩五种类型
• 五、室内空气环境评价指标
  • （一）理想稀释与置换相关参数
    • 1. 新风通风换气量：由室内污染物允许浓度、室外污染物浓度、室内污染物发生量（如CO₂浓度、吸烟量、VOC发生量等）决定
    • 2. 换气次数（ACH）：计算公式为通风量（m³/h）/房间体积（m³），其倒数为名义时间常数，用于评估空间稀释效果
  • （二）送风有效性参数
    • 1. 空气龄：送风到达室内某点的时间，时间越短空气越新鲜；关联残余时间（空气从当前位置至离开房间的时间）、驻留时间（空气进出房间总时间=空气龄+残余时间）
    • 2. 换气效率：理想活塞流平均空气龄与实际通风平均空气龄的比值（<1），活塞流效率最高（50-100%），下送上排效率为50%
    • 3. 送风可及性（ASA）：反映有限时间内送风到达室内各点的能力，稳态时ASA趋近于1
  • （三）污染物排除有效性参数
    • 涵盖排污效率（活塞流均匀污染源ε=2，充分混合流ε=1）、余热排除效率、污染物年龄、污染源可及性（均与污染源直接相关）
  • （四）热舒适相关参数
    • 1. 不均匀系数：无量纲，反映温度场与速度场均匀程度（温度系数k_t=温度均方根偏差/温度算术平均值，速度系数计算逻辑同理）
    • 2. 空气扩散性能指标（ADPI）：满足风速与温度要求的测点数占总测点数的百分比，需≥80%（有效温差ΔET=(t_i-t_n)-7.7(u_i-0.15)）
• 六、技术工具与理论依据
  • 1. 风压计算工具：通过风洞模型实验或CFD软件获取风压系数K
  • 2. 流动问题力学相似条件：需满足几何相似、运动相似、动力相似
  • 3. 关键准则数：欧拉数、弗洛得数、雷诺数、马赫数等（基于π定理，n个物理量、m个基本量纲可转化为n-m个无因次参数）
  • 4. 常用CFD软件：PHOENICS（含FLAIRE模块，可计算PMV与空气龄）、FLUENT（Airpack模块含风口及湍流模型）、STACH-3（清华开发，适配暖通空调场景）
• 七、绿色建筑实践案例（绿色魔法学校）
  • 1. 节能设计：利用自然采光与通风，选用省电长寿命灯具，侧装灯具节省配电线费用
  • 2. 环保减碳：采用高炉水泥（结构强度提升1.4倍）、水库淤泥制隔墙板（保护水资源）
  • 3. 健康装潢：使用无甲醛/重金属油漆、无卤电线、回收宝特瓶窗帘，配备脚踩式水龙头（省水且防菌）
  • 4. 绿屋顶与绿道路：储水植栽盆+水库污泥陶粒（屋顶降温30℃、室内降温7℃）；W生态工法铺面（透水、降温、吸附污染物）