置換通風

置換通風起源於20世紀70年代的北歐，最初應用於工業建築，以後逐漸應用到其他領域，是一種較新的通風形式。與傳統的混合通風相比，有着本質的區別。置換通風可使人停留區具有較高的空氣品質、熱舒適和通風效率，同時也可以節約建築能耗。 ^[1]  置換通風是將經處理或未處理的空氣，以低風速、低紊流度、小温差的方式，直接送入室內人員活動區的下部。送入室內的空氣先在地面上均勻分佈，隨後流向熱源（人或設備）形成熱氣流以煙羽的形式向上流動，並在室內的上部空間形成滯留層。從滯留層將室內的餘熱和污染物排出。置換通風的豎向氣流流型是以浮力為基礎，室內污染物在熱浮力的作用下向上流動。在上升的過程中，熱煙羽卷吸周圍空氣，流量不斷增大。在熱力作用下，室內空氣出現分層現象。置換通風在穩定狀態時，室內空氣在流態上分上下兩個不同區域，即上部紊流混合區和下部單向流動區。下部區域內沒有循環氣流，接近置換氣流，而上部區域內有循環氣流。兩個區域分層界面的高度取決於送風量、熱源特性及其在室內分佈情況。設計時，應控制分層界面的高度在人員活動區以上，以保證人員活動區的空氣質量和熱舒適性。 ^[2] 

置換通風分兩類，一類是藉助室內熱源的熱羽流形成近似活塞流進行室內空氣的置換，這類形式的出風口風速低，送風温度低，送風温差小，所以置換通風的送風量和送風面積較大，它的末端裝置體積相對來説也較大，置換通風散流器按照安裝位置可以分為嵌入地板式散流器、貼壁式散流器等；另一類常見於工藝用的潔淨空間通風，如單向流（“層流”）的潔淨室，這類形式送風風速較大，風量也很大，藉助送風的動量進行置換，常採用頂送下回或側送側回的形式，送風口一般為結合高效過濾器的孔板送風口。在實際應用中，一般將前者稱為置換通風，而後者往往稱為活塞通風或單向流（“層流”）通風。 ^[3] 

從理論上講，只要保證分層高度在工作區以上，首先由於送風速度極小且送風紊流度低，即可保證在工作區大部分區域風速低於0.15m/s，不產生吹風感；其次，新鮮清潔空氣直接送入工作區，先經過人體，這樣就可以保證人體處於一個相對清潔的空氣環境中，從而有效地提高了工作區的空氣品質。這種通風形式不再完全受送風的動量控制而主要受熱源的熱浮升力作用，熱污染源形成的煙羽因密度低於周圍空氣而上升。煙羽沿程不斷卷吸周圍空氣並流向頂部。如果煙羽流量在近頂棚處大於送風量，根據連續性原理，必將有一部分熱濁氣流下降返回。因此在頂部形成一個熱濁空氣層。根據連續性原理，在任一個標高平面上的上升氣流流量等於送風量與回返氣流流量之和。因此必將在某一個平面上煙羽流量正好等於送風量，在該平面上回返空氣量等於零。在穩定狀態時，這個界面將室內空氣在流態上分成兩個區域，即上部紊流混合區和下部單向流動清潔區。

置換通風具有以下幾個優點：熱舒適以及室內空氣品質良好；噪聲小；空間特性與建築設計兼容性好；適應性強，靈活性大；能耗低，初投資少，運行費用低。同時也有不少缺點：在一些情況下，置換通風要求有較大的送風量；由於送風温度較高，室內濕度必須得到有效的控制；污染物密度比空氣大或者與熱源無關聯時，置換通風不適用；置換通風的性能取決於屋頂高度，不適合於底層高的空間。 ^[3] 

總而言之，置換通風是一種僅稀釋工作區的室內空氣環境營造方式，是對傳統混合通風（充分稀釋混合）的一種變革，值得在實際中研究和利用。 ^[3] 

採用置換通風時應符合的規定

採用置換通風時，應符合下列規定 ^[2]  ：

（1） 房間淨高宜大於2.7m；

（2） 送風温度不宜低於18℃；

（3） 空調區的單位面積冷負荷不宜大於120W/m

（4） 污染源宜為熱源，且污染氣體密度較小；

（5） 室內人員活動區0.1m至1.1m高度的空氣垂直温差不宜大於3℃；

（6） 空調區內不宜有其他氣流組織。

空調節能和室內空氣品質是當前暖通空調界面臨的兩大課題，而置換通風能在一定程度上較好地解決這兩個問題。

(1)為了在工作區獲得同樣的温度，置換通風系統所要求的送風温度高於混合通風，這就為利用低品位能源以及在一年中更長時間地利用自然通風冷卻提供了可能性，以達到節能的效果。根據有關資料統計，置換通風與混合通風相比，可以節約20%一50%的製冷耗費。

(2)置換通風可以對工作區的C02等污染物進行更為有效的控制。它的通風效能係數大於混合通風，這樣就能達到改善室內空氣品質的目的。