6.1.2 气流组织的分类及其典型形式
按照气流形成机理的不同，空调区域内的气流组织可以分为5个类型：
1）上（顶）部混合系统（Overhead Mixing Systems，OHM）。
2）置换通风系统（Displacement Ventilation Systems，DV）。
表6-1 舒适性空调气流组织的基本要求
注：当夏季采用大温差送风时，应防止送风口结露。
图6-1 气流组织设计的一般流程
3）地板送风系统（Underfloor Air Distribution Systems，UFAD）。
4）岗位/个人环境调节系统（Task/Ambient Conditioning Systems，TAC）。
5）单向流通风系统（Unidirectional Airflow Ventilation Systems，UAV）。
其中，从送风口在空调空间内所处的位置上看，上（顶）部混合系统（OHM）为上部送风系统，置换通风系统（DV）、地板送风系统（UFAD）和岗位/个人环境调节系统（TAC）统称为下步送风系统。
单向流通风系统（UAV）主要有两种通风方式：其一为空气从吊顶送出，通过地面排走；其二为空气从侧墙送出，通过对面墙上的回风口排走。它的主要任务是用低紊流度的“活塞流”横掠过房间，除去污染物颗粒，这种系统主要用于洁净室的通风，这里不对其气流组织作详细介绍。
6.1.2.1 上（顶）部混合系统（OHM）
上（顶）部混合系统（Overhead Mixing Systems），简称OHM系统，又可称为头部以上混合系统或传统顶部混合系统，也可简称为混合式送（通）风。
它的基本原理是：通常是把调节好的送风（供冷时温度低于房间设定温度），以高于室内人员舒适所能接受的速度从房间的上部（顶棚或侧墙的高处）送出，送出的空气为高速紊动射流，并与室内空气产生强烈的混合，使射流的温度迅速地趋近于整个房间的温度。如图6-2所示，即为属于上（顶）部混合系统的常见的顶棚送风、顶棚回风系统。
图6-2 上（顶）部混合系统
应当注意到，送风射流会引起房间（二次）空气进入主射流，从而导致射流尺寸的扩大，空气流速降低。因此，设计和运行上（顶）部混合系统时，要令送风的射流在进入人员活动区域（离地面高2m）前把速度降到容许速度之内，一般取为低于0.25m/s。
1.上（顶）部混合系统的空气分布形式 根据室内的设计需求可分别布置送、回风口，以形成不同的空气分布形式。上（顶）部混合系统的空气分布形式主要有三种，分别是上送下回、上送上回和中送风。
（1）上送下回。从送回风口布置方式上看，把送风口设于顶棚或侧墙的房间上部，把回风口设于地板或侧墙的房间下部，即可形成上送下回的空气分布方式。运行时，风从房间上部送出，然后从房间下部的回风口排走。最常见的是送、回风口在同一侧，如图6-3所示。其中图6-3a为单侧送风、单侧回风，送风气流贴附于顶棚，送风与室内的空气充分混合，令工作区风速较低，温湿度较为均匀，适用于恒温恒湿的空调房间。图6-3b为双侧送风、双侧回风，即为两个前者的并列模式。这两种方式的工作区均处于回流区中。
图6-3 单\双侧混合式送（通）风形式
图6-4a所示则是在顶棚使用散流器送风，然后在房间下部双侧回风。这种方式所使用的散流器具有向下送风的特点，运行时空气一般以20°～30°射出，射出后先卷吸周围空气，以致不断扩大，最后气流向下流动。这种方式的工作区上部为射流的混合区，工作区位于向下流动的空气中。图6-4b所示是在顶棚安装孔板，通过孔板送风，然后在房间下部单侧回风。由于是单侧回风，所以不能保证气流流向的单一性，气流在房间下部会偏向于回风口。
一般来说，在全年中以冬季送热风为主且建筑的层高较高的舒适型空调空调系统中，宜采用上送下回所形成的空气分布方式。此外，在有恒温要求和洁净度要求的工艺性空调中，也可以采用这种方式。
图6-4 顶棚散流器、孔板送（通）风形式
（2）上送上回。上送上回的送、回风口布置为在诸如顶棚或侧墙的房间上部均设置送风口和回风口，运行时空气从房间上部送出，进入空调区域后再从房间上部的回风口排走。如图6-5所示说明了实际中常见的上送上回气流组织方式。
图6-5a～图6-5c所示均为侧送风，均把送风、回风的风管上下重叠布置。其中图6-5a实现了单侧送风，气流组织形式与图6-3a相类似；图6-5b实现了双侧由内向外送风，为两个图6-5a的并列模式；而图6-5c实现了双侧由外向内送风。
图6-5d所示的方式则是送风管和回风管不在同一侧上，这种方式一般把送、回风口分别设置于房间的两端。如图6-5e所示，也可以使用顶棚上的送回两用散流器实现上送上回。上送上回气流组织方式应用较为广泛，尤其是只在夏季作为降温服务而建筑层高较低的南方地区的中央空调系统多采用这种方式。此外，对于在房间下部无法布置回风口的冬夏两用的空调系统（例如商场、车站候车大厅、层高较低的会议厅等），这种方式也用得较多；对于有恒温要求（精度不高）的工艺性中央空调系统也可采用。
图6-5 上送上回的空气分布
（3）中送下回。中送下回方式是在房间的中部设置送风风管，在房间的下部设置回风风管，有时也会在顶棚设置排风口。运行时，在房间的竖向上存在明显的温度分层现象，故对于使用这种方式的空调系统又被称为“分层空调”。如图6-6a所示，即为典型的中送风、下回风的形式。送冷风时，射流向下弯曲；而图6-6b则是在前者的基础上在顶棚增设排风口，以有效排走室内的余热。
在实际应用中，中送下回使用得较少，只是当某些高大的空间（例如需要增设空调的工业厂房）没有必要把上部也作为控制调节对象时才被采用。由于送风口以上空间的温湿度不作为调节对象，则空调上部的冷负荷较小，故在满足房间下部温湿度的前提下，此方式可达到节能的效果。
2.上（顶）部混合系统的送风方式 根据在上（顶）部混合系统中所采用的送风口的类型和布置方式的不同，又可以分为以下5种常见的送风方式：侧送风、散流器送风、孔板送风、喷口送风和条缝送风。
图6-6 中送下回的空气分布
（1）侧送风。侧送风是指在空调房间的侧墙上布置带有如百叶风口的送风风管，回风风管则设于房间同一侧或不同一侧的侧墙上或下部。在实际工程中，侧送风是使用得最多的一种送风方式，该方式尤其适用于建筑层高较低、进深较大的房间。这是由于侧送风有布置简单、初投资低、施工方便、容易实现房间的对流扩散和房间的温度及速度的衰减等优点。侧送风造成的贴附射流还拥有射程长、射流衰减充分的特点，故也可应用于高精度的恒温空调。侧送风又可以分为以下几种情况。
第一种方式如图6-7所示，在走廊的吊顶内安装送风总管，从总管引出送风的支管向室内送风，回风则从暗装在墙内的回风支管的端口进入，回至走廊吊顶上部的回风总管。
第二种方式如图6-8所示，与第一种安装方式相比较，是把回风立管紧靠内墙或靠走廊墙面敷设，送、回风的总管也设在走廊的吊顶内。此种方式中，送风口一般使用百叶型，而回风口使用栅格型。
图6-7 单侧上送下回且回风立管暗装布置
第三种方式则是把走廊作为回风道的一部分，送、回风的总管仍设于吊顶内，并直接在墙上设置栅格回风口，如图6-9所示。这种布置方式多用于多房间的空调系统，且其走廊需保证封闭，避免浪费。
图6-8 单侧上送下回且回风立管明装布置
图6-9 单侧上送下回且走廊回风
（2）散流器送风。散流器是一种安装于房间顶棚的送风口，常用于由上向下送风，这种依靠散流器吹出的气流实现送风的方式则称为散流器送风。由于散流送风需要有吊顶或技术夹层来进行风管的安装，故风管的暗装量大，初投资比侧面送风要高。散流器送风又可分为散流器平送和散流器下送两种方式。
1）散流器平送。散流器平送是通过平流散流器与顶棚平齐安装实现的。运行时散流器送出的气流贴附于顶棚表面，形成贴壁射流，并向房间四周扩散，同时射流下侧卷吸工作区空气，最后在近墙处衰减下降。这种方式使射射流与室内空气能很好地混合，工作区基本处于混合区中，故可获得较为均匀的温度场和风速场。如图6-10a和图6-10b所示，分别为散流器平送的上送下回和上送上回的表现方式。
图6-10 散流器平送
一般房间进深较低、室内温度波动范围受限制的舒适性空调可采用此种方式，对于工艺性空调只要吊顶或技术夹层有足够的空间亦可采用。
2）散流器下送。散流器下送是通过流线型散流器伸出顶棚安装实现的。运行时空气以20°～30°的扩散角θ（即射流边界线与散流器的中心线夹角）喷出，起始时不断地卷吸周围的空气形成混合区，并逐渐扩大与相邻的射流搭接后形成稳定的下送直流气流，使工作区笼罩于直流送风气流中，如图6-11所示。
图6-11 散流器下送（上送下回）
一般房间进深较大（例如3.5～4.0m）的净化空调工程中可采用此种方式。
（3）孔板送风。孔板送风的最大特点是把顶棚上的空间作为稳压层，空气进入稳压层后形成一定的静压，空气在静压作用下通过顶棚上的孔板均匀地送入空调房间，然后从房间下部的回风口进行回风，如图6-12所示。
图6-12 孔板送风
孔板送风的气流类型又有全面孔板单向流型、全面不稳定流流型和局部孔板流型三种，分别如图6-13～图6-15所示。
图6-13 全面孔板单向流型
图6-14 全面不稳定流流型
孔板在顶棚上的布置有全面布置和局部布置两种方式。全面布置是在除灯具以外的整个顶棚上布置孔板，局部布置则是非均匀布置，即在顶棚两侧或中间以带形、梅花形和棋盘形等形状布置。
图6-15 局部孔板流型
孔板送风适用于需要保证有均匀温度场和风速场，同时又需要较大送风量的场合（房间高度为3～5m）。设计时，可通过选择孔板形式和孔板出口风速来防止室内灰尘的飞扬，从而满足洁净要求。稳压层的有着保持足够高且稳定的静压作用，从而维持孔口稳定的送风。因此，孔板送风的中心设计环节在于对稳压层的设计，表明稳压层的设计好坏直接关系到孔板送风的质量。对此，《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》（GB 50019—2015）作出了关于稳压层设计的规定：孔板上部的稳压层高度应按照计算确定，其最小净高为0.2m；向稳压层内送风的风速宜为3～5m/s。在实际工程中，要注意稳压层的维护结构应保证密封，并有一定的光滑度；稳压层内可不作分布支管的设计，但当送风射流较长时可考虑设置；在送风口处宜装设防止送风气流往孔口直吹的导流片或挡板。
（4）喷口送风。喷口送风是指使用喷口射出的高速射流实现送风的送风方式。如图6-16所示，把喷口和回风口布置于同一侧，运行时大量的空气以较高的速度从喷口中射出，射流逐渐衰减下落，并在回风口的牵引下折回，在空调区形成大的回旋气流。
由于喷口送风的送风速度高、射程远，所以射流可带动室内空气进行强烈的混合，从而使射流流量成倍地增加，射流断面不断扩大，并随着速度的衰减在室内形成了范围很大的回旋气流。这保证了处于回流区中的工作区获得均匀的温度场和风速场，满足了舒适性要求。
图6-16 喷口送风的气流类型
《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》（GB 50019—2015）对喷口送风的设计做出了相关的规定：人员活动区宜处于回流区；喷口的安装高度应根据空气调节区的高度和回流区的分布位置等因素决定，兼做热风采暖时，宜能够改变射流出口角度的可能性。
此外，在实际中，每个喷口的送风要做到高风速、均匀风速且每个喷口的风速都接近相等，故与喷口对接的风管应为变断面的均匀送风风管或有起静压箱作用的等断面风管；喷口处应有调节喷射角的措施，使其可任意调节喷射角度，一般冷射流的倾角为0°～12°，热射流要保持有向下的倾角，一般大于15°。
基于喷口送风的特点，在实际空调工程中其应用主要有大型体育馆、商场、礼堂、歌（影）剧院以及其他高大空间（例如工业厂房等）的送风。
（5）条缝送风。条缝送风是指使用安装于送风风道上（底面或侧面）的条形送风口送出空气射流而实现送风的方式。它所喷出的射流属于扁平射流，常与下部回风配合使用。
条缝送风与喷口送风相比，它的射程较短，温度和风速衰减得较快，一般来说，使用条缝送风的空调区的温度波动范围是±（1～2）℃，允许风速为0.25～0.5m/s。对于条缝的布置，一般有两种方式可采用：一为把条缝设于空调区的中央，如图6-17a所示；一为把条缝设于空调区的一端，如图6-17b所示。采用哪种布置方式应计算后确定。
图6-17 条缝风口的布置
实际工程中，对于散热量大且只要求降温的房间或民用建筑的舒适性空调可采用此种送风方式。
6.1.2.2 置换通风系统（DV）
置换通风系统（Displacement Ventilation Systems），简称DV系统，它是一种有别于传统的空气混合稀释原理的空调通风系统。它的基本原理是把经过热湿处理后的新鲜空气在地板附近以低速送入人员工作区，由于送风层温度较低，密度较大，故会在整个地板上蔓延开来，形成一层薄空气湖。由于室内存在人员或电气设备等热源，通过挤压原理热源会带动浮升气流（热烟羽）上升，并不断地卷吸室内的空气，并带动其向上运动形成主导气流，最后热浊的空气从房间顶棚的排风口排出，如图6-18所示。
图6-18 置换通风的原理
1.置换通风系统的空气分布形式及末端装置的布置 置换通风房间内存在热力分层现象，以分层为界，上部为人的非活动区（紊流混合区），下部则为人的活动区（单向流动区）。所以，应把注意力放在下部的活动区中，应保证活动区的热舒适性并控制有害物浓度。而对于上部的非活动区，其空气温度和有害物浓度则可不作为控制对象（可不考虑其冷负荷，有节能的潜力）。
在一般的民用建筑中，置换通风的末端装置经常采用落地安装的形式，如图6-19a所示。使用时末端装置送出下沉冷空气，冷空气逐渐在地面上扩散成空气湖，这种方式应用广泛。而高级办公大楼有采用夹层地板时，置换通风的末端装置可安装于地面上，如图6-19b所示。对于工业厂房中有机械设备占用地面及地面有运输等需要的情况，置换通风末端装置可考虑架空布置，如图6-19c所示。运行时冷空气先从引导出口送出，下降至整个地面，扩散成空气湖。
图6-19 置换通风末端装置布置
2.置换通风系统的应用 置换通风最早是用于在工业厂房中控制有害物浓度，以后随着民用建筑的室内空气品质问题的日益突出，它又被逐渐推广至室内中央空调中应用，形成一种独立的气流组织系统。
目前置换通风系统在北欧国家使用得较为广泛，在我国尚处于起步阶段，现有的通风空调设计手册及暖通设计规范尚未对其做出相关的设计规定，有待进一步的发展和应用。
根据置换通风的特性，它应被应用于诸如工业厂房、歌剧院等高大建筑（充分发挥其节能潜力），其次也可用于办公室、会议室。具体地，当符合下列条件时，可考虑使用置换通风系统：有热源或热源与污染源伴生；人员活动区的空气质量要求严格；房间高度不低于2.4m；建筑、工艺及装修等条件许可，且技术经济比较合理。
3.置换通风系统与混合通风系统的比较 置换通风系统与混合通风系统在设计目标上有着本质的区别，前者是以人为本，后者则是以建筑为本，具体内容见表6-2。
表6-2 置换通风系统与混合通风系统的比较
6.1.2.3 地板送风系统（UFAD）
地板送风系统（Underfloor Air Distribution Systems），简称为UFAD系统。它是最有效的一种把已调节好的空气输送到建筑物人员活动区特定位置的送风口处的方法。具体地说，它是在结构地板或架空地板上布置送风管实现送风，然后通过顶棚回风口实现回风的一种空调送、回风系统。
地板送风的机理是：气流从房间下部空间的送风管或送风静压箱（静压室）送出，形成水平贴附射流或垂直射流，在射流的卷吸作用下工作区中出现许多小股的混合气流，吸收工作区中的余热和余湿。同时工作区中人员和热物体（例如计算机和打印机等）会使周围空气变热，形成热射流，并卷吸周围的空气向上升，最后有害物和吸收了热、湿的空气从顶棚回风口排出，如图6-20所示。
图6-20 地板送风系统
1.地板送风系统静压室的设置 一般地，静压室是由0.6m×0.6m的钢筋混凝土预制板组合的架空地板系统安装而成的，高度为0.30～0.46m，电力、语音和数据电缆均允许布置于静压室内。在实际工程中可按以下三种方式进行构建：
（1）当静压室具有集中式空气处理机时，新风可通过有压静压室由被动式格栅或散流器或可调式散流器和风机动力型末端机组送入空调区中。注意上这两种方法可单独使用，亦可两者组合使用。
（2）静压室的类型为零压静压室时，新风可通过局部的风机动力型（主动式）送风口与集中式空气处理机相结合送入空调区。
（3）在较为特殊的情况下，在静压室上连接风管，新风机先进入静压室，再进入风管，最后通过风管上的末端装置送入空调区。
总的来说，零压静压室固然有不会出现难以控制的空气泄露到被调空间、邻近区或室外的问题，但在实际中用得较多的是在地板下布置的有压静压室。
2.地板送风系统的应用 在20世纪50年代，地板送风系统就在诸如计算机房、实验室等余热量较高的中央空调空间中使用，当时的空调送风并没有着重考虑人的舒适性，而把焦点主要放在空间中的工艺性设备上。到了20世纪70年代，欧洲已有把地板送风推广至公共建筑的案例，当时既考虑到除去众多电子设备的余热的问题，也考虑到了工作人员的舒适性，具体表现为把室内人员控制的特定布置的送风散流器改进为工位空调。到目前为止，地板送风系统已在欧洲、南非和日本等地得到较大的发展和应用，但在我国仍处于起步阶段。
而在实际应用中，地板送风系统主要用于办公建筑中，另外在空间较大的音乐厅、歌剧院、图书馆和博物馆等建筑中也有应用。但要注意它不适用于产生液体泄漏物的场所。
6.1.2.4 岗位/个人环境调节系统（TAC）
岗位/个人环境调节系统（Task/Ambient Conditioning Systems），即TAC系统，是一种较为特殊的气流组织类型（见图6-21）。该系统可由室内人员控制其工作其位置的微气候，而在诸如走廊等其他公共环境中则是自动地维持可接受的环境状态。
1.岗位/个人环境调节系统的特点 首先要明确TAC系统的理念是在于，先把每个工作区的具体需求作“人性化”的标定，然后同时为它们提供最优化的送、回风方案。由此可见，TAC系统的着眼点是为小范围的工作区域提供工位空调，即把经过热湿处理的新鲜空气直接送到室内工作人员的附近，取得良好的通风和热湿舒适性。而在非工作区中，则降低了空调要求，只维持人员可接受的舒适性。
TAC系统在较大程度上结合了个人的需要，即对处于不同工作环境中（衣着、活动程度不同）的不同体重、不同身材大小、个人喜好不同的人员，在他的舒适认同感之下作了“量身订造”。这是TAC系统的一个最大的优势。
2.岗位/个人环境调节系统的送风方式 TAC系统的气流分布形式为下送上回，具体是在地板下的静压室中形成一定的静压后，空气从静压室流向柔性风管，再通过柔性风管送至各个工作区的人员附近，消除工作区的余热余湿后再从顶棚排风口回风。
TAC系统为了在送风上实现有效的、高程度的个人舒适度控制，送风口利用了直接快速供冷的送风方式：设在家具中或隔墙中的由风机驱动（主动式）射流型散流器和射流型（主动式）地面散流器等。在散流器的布置上，TAC系统紧密与工作区结合在一起，把散流器融入了人员的工作环境中。另外，TAC系统的散流器还可以结合具体的工位情况，安装于家具或隔墙上。
图6-21 岗位/个人环境调节系统