隨著生產和生活水平的不斷提高，空調系統在建筑物中被大量使用。而提高室內空氣品質、降低建筑能耗，以及進行大空間局部熱濕環境的控制，也逐步成為當今空調發展的重要方向。傳統的中央空調系統為：風機盤管加新風機組空調系統，集中式定風量空調系統，以及變風量空調系統。這些系統通常采用頂棚送風（上送風）的空調方式，它強調送風氣流與室內空氣的充分混合，由吊頂送出的空氣吸收室內產生的全部余熱、余濕并稀釋污染物，這樣雖然使室內的溫濕度在空間上基本分布均勻，但頂板送風的室內空氣品質較差，能耗較高，在一些大空間使用上也受到限制。下送風(地面送風)的氣流則由地面或側墻下部位置處送出，在向上流動過程中僅吸收擴散在工作區的熱（濕）量，經混合后再通過空調氣流，將工作區發生的熱（濕）量在上部混合后排出房間，室內空氣品質好，能耗是傳統空調系統能耗的34％[1]；并且地板送風系統僅需處理整個空調房間顯熱得熱的64％[2]。因此，空調下送風系統作為一種較好的空調節能方式得到迅速的發展。

從目前的應用情況及送風速度的不同，空調的下送風系統可分為：地板送風系統和置換通風系統。

地板送風系統

地板送風系統從功能上來講，與傳統的混合通風更具相似性，都是以溫度控制為其主要功能。它屬于傳統的全空氣空調系統。

地板送風系統與空調機組的連接方式有管道連接和無管道連接兩種形式[3]；有管連接即空調機組與地板送風口之間用風管連接；無管道連接方式即架空地板送風系統[4]，架空地板就是在樓板上再設置一層地板，以此來提供一個可開啟的靜壓箱，當架空地板高于地面20cm時，地板下的靜壓箱就可以被用來送風。如圖1所示。

       
方式1 有管道連接 　                           方式2 無管道連接

圖1 地板送風單元的連接方式

1.1 地板送風的基本原理

地板送風的送風口一般與地板面平齊設置。當空氣從地板面向上以一定的速度送出，在向上流動過程中，經過人員活動區，與這一區域的空氣迅速大量摻混進行熱交換并調節工作區溫度，后從房間上部（頂棚或者工作區之上）的出風口排出，就形成了地板送風。地板送風最適合應用于發熱量較大的辦公樓，因為現代化辦公樓大多配有許多通訊設備，有許多電纜和網絡布線，架空地板可很好地解決這些電纜和布線在空間布置上的矛盾。除此之外，對于車間粉塵散發量不大，發熱量較大，對相對濕度要求較高的工業廠房(紡織廠絡筒車間、織機車間、氣流紡車間等)，具有顯著的節能效果和改善室內空氣品質的作用。

1.2 地板送風的優點

地板送風雖然是全空氣空調系統形式之一，但應用于大空間建筑時，與傳統的全空氣系統比較，具有諸多優點[5]：

1）地板送風在空調房間內形成的熱力分層,可以減少工作區的空調耗冷量，

2）風口出風速度很小，輸送能耗低，

3）送風直接與工作區空氣摻混，只負責工作區負荷，通風效率高，空氣品質好，舒適性高。

4）架空地板送風系統風口布置靈活、自由。

1.3 實際應用中存在的問題

1）地板送風系統降低5％～10％的樓層高度[6]；

2）距地板散流器0.8m的區域內會產生不適的吹風感[7]；

3）由于風口均設置在地面, 人員進出極易將灰塵帶入室內, 沉積在風口凹陷處,如出風口速度再大于2m/s時[7],就加劇了揚塵問題的發生，無法保證較高的空氣品質。

4）對于架空地板送風系統還有可能存在：a、氣流短路的問題。由于地板蓋板本身的質量問題或施工、管理不當, 將會造成地板縫隙連接處密封不嚴, 使得被處理過的冷空氣在到達要冷卻的設備以前就發生滲漏。當滲漏量較大時, 由此造成的氣流短路將會使室內平面溫差變大, 嚴重時會使房間內機器設備工作狀況惡化。b、結露問題。若送風溫度及相對濕度控制不當, 那么在送風溫度過低或相對濕度過高的情況下, 會導致地板下的機線和樓板結露, 容易引起設備損壞和機線短路。同時, 若地板下的機線和地面結露, 長期下來容易產生腐蝕, 出現發霉現象, 導致室內空氣品質下降。

1.4 氣流組織特點

地板送風條件下, 室內高度方向上會出現3個明顯不同的區域[8]，如圖2所示。

1）低混合區：該區直接貼近地板, 區域高度由送風口的垂直射流情況而定。由于該區域引入較高流速（0.2m/s-2m/s）的空氣, 氣流混合較為均勻, 且能夠提高地板附近空氣溫度，因此在相同送風溫度和送風量條件下，可以減少溫度過低給人造成的不舒適感。

2）中區（過渡區）：該區域是過渡區，只有當送風口的射流高度低于分層高度或房間上部區域邊界時，該區域才會出現。這個區域的氣流流動完全是浮動性的，它受房間內對流性熱源周圍的熱羽所驅動。在此區域，熱羽自由發展，空氣運動不受送風射流的影響。區域中的垂直溫度梯度趨于最大，接近置換通風的溫度梯度。

3）高混合區：高（混合）區是由房間內上升的熱污空氣積聚而成。雖然該區域內平均風速較低，但由于穿過其下層邊界的熱羽動量的影響，使區域內空氣亦能混合得較好。該區域內，空氣溫度和污染物濃度與中低區比均較高。

置換通風是地板送風出口風速減低到一定限度的產物，可以說是地板送風的極限狀態。當出口風速降到０．２ｍ／ｓ左右，送風氣流已基本沒有什么動能，只能利用冷空氣的自身重力向四周緩慢平鋪，形成“空氣湖”；這種送風狀態便是置換通風。因此，置換通風是以通風換氣為主要功能，它的溫度調節其實是通過低溫物體的自我調節實現的。其實置換通風更應屬于一種通風系統形式。在歐洲，置換通風系統是作為一種最有效最節能的新風系統來應用的，僅承擔極小的室內負荷（最大冷負荷< 120 W/m2），溫度的調節主要通過與之配合使用的設備，如冷吊頂、冷梁或加熱器等。目前我國也有置換通風與其他空調送風系統相配合使用的實例，如上海大劇院[9]。在建筑內區，其冷負荷全年基本不變，且峰值負荷相對較小，置換通風也大有用武之地。 

圖2 地板送風氣流模型

2.1 置換通風的基本原理

置換送風空調系統的氣流從位于側墻下部以很低的送風速度（一般小于0.2m/s）送入室內,因為送風動量小, 浮力作用主導氣流組織,在浮力作用下氣流上升至工作區， 吸收人員和設備負荷形成熱羽流。在上升過程中，熱羽流不斷卷吸周圍空氣，流量逐漸增加。熱力分層高度將整個空間分為上下兩區，下區空氣由下向上呈單向“活塞流”，沿高度方向形成明顯的溫度梯度和污染物濃度梯度；上區空氣循環流動，污染物濃度較大，溫度趨于均勻一致。如圖3所示。

2.2氣流組織特點

1) 室內溫度場和濃度場呈層狀分布。根據羽流理論[10]，室內垂直方向上存在一個分界面，將室內分為上下兩個區域，下部區域為單向流動區，存在明顯的垂直溫度梯度和污染物濃度梯度，室內污濁空氣不斷被送入的新鮮空氣所置換，此區域內空氣品質比較高；上部區域由于上升氣流量大于排風量，氣流在房頂周圍聚集摻混，形成類似混合流的氣流流型，溫度場和濃度場比較均勻，且溫度和污染物濃度明顯高于下部，此區域的空氣狀態與地板送風條件下的高混合區相同。

2) 室內空氣流速低，速度場平穩，呈層流或低紊流狀態。由于送風速度很低，送風區內無明顯的空氣流動，在微弱壓差作用下，新風緩慢擴散到房間的下部區域，吸收余熱余濕后，溫濕度升高，再以自然對流的形式向上緩慢升起，進入房間上部區域。

3) 污染物在工作區不發生橫向擴散，而被上升氣流直接攜帶至非工作區，而后由排風口排出。

圖3 置換通風

2.3 置換通風的優點

置換通風的優點主要體現在能顯著改善室內空氣品質和具有較大的節能潛力上。置換通風采用100%新風，且由于其出口風速很低，類似層流的活塞流的新風不斷“置換”污氣，工作區內一直保持分層，污濁空氣直接從排風口排出，保證了人員呼吸區空氣100%的新鮮度。

當然，置換通風之所以受到人們的重視，最直接的原因就是其與地板送風所共有的較大的節能潛力，由于下送風條件下僅考慮室內工作區的熱濕負荷，無需顧及房間上部的環境，這就相當于提高了室內空氣的平均溫度，使室內負荷減小，從而實現節能。同時，由于置換送風較地板送風，所承擔的室內負荷極少，風量減少，送風口風速低，因此，系統阻力較小，可節約更多的空氣輸送動力。

2.4 存在的問題

置換通風在設計管理中仍存在許多問題，這在一定程度上限制了它的廣泛應用，這些問題集中在以下幾個方面：

1）就置換通風本身來說，無法有效地解決供熱問題，設計師需要另設供熱系統以滿足供熱需要。即使在供冷季節，當冷負荷較大時（＞40w/m2），設計中也要考慮足部吹風感引起的人員不舒適問題。濕度控制也是置換通風應用中較難解決的問題之一，在濕度較大的地區應用置換通風時，則要求建筑圍護結構的密封性要好，避免室外濕氣進入室內。當建筑內部濕負荷較大時，是不適合采用置換通風系統的（如游泳館等）。

2）置換通風僅能將其作為通風換氣方式，送風溫差不易確定，在房間負荷一定的情況下，送風溫度高，意味著送風溫差小，送風量和送風面積均較大，這樣不但會增加設備容量和輸送動力，還會因在室布置較多的風口而造成施工和日常調節的不便；送風溫度低，雖可減少送風量和送風面積，但會造成工作區垂直溫度梯度過大，從而影響人體下部的舒適性。因此，要與其他溫控系統結合使用才能達到溫度調節的功能。其中，輻射冷吊頂與置換通風就是一個非常好的組合。首先，從人體舒適性方面來講，40%-50%的輻射，30%-40%的對流，10%-20%的蒸發是人體最佳的舒適感[11]。

3）實際應用受房間高度的限制。置換通風是利用空氣密度差而在室內形成由下而上的通風氣流。房間高度大，排風口容易排出積聚在上部的熱濁氣流；房間高度小，熱力分層現象不明顯，受回風的影響排出空氣的狀態與工作區近似，這樣就與上送風空調方式差別不大，發揮不了置換通風的節能效果。房間高度大于3m時更適合應用置換通風。

綜上所述，下送風空調系統作為一種新型空調方式，以其能改善室內空氣品質和較大的節能潛力應該受到人們的重視。地板送風和置換通風，兩者既有許多相似之處，又有一定的區別，兩者在應用上并沒有明顯的界線，因此，只有對二者的送風原理、特點有一個明確的認識和把握，并且結合實際工程進行分析研究，才能正確地對其加以應用。