每小时空气交换计算器:测量每小时空气更换次数

通过输入房间尺寸和通风率来计算每小时空气更换次数(ACH)。对于评估室内空气质量和通风效果至关重要。

小时空气交换计算器

房间信息

房间尺寸

ft
ft
ft

通风信息

CFM

结果

房间体积

0.00 ft³

每小时空气更换次数 (ACH)

0.00 ACH

空气质量:

计算公式

ACH = (Ventilation Rate × 60) ÷ Room Volume
0.00 = (100 CFM × 60) ÷ 0.00 ft³

建议

空气交换率非常低。考虑增加通风以改善室内空气质量。

房间空气交换可视化

该可视化显示基于计算的每小时空气更换次数 (ACH) 的空气流动模式。

关于每小时空气更换次数 (ACH)

每小时空气更换次数 (ACH) 衡量一个空间的空气体积每小时被新鲜空气更换的次数。它是通风有效性和室内空气质量的关键指标。

按空间类型推荐的 ACH 值

  • 住宅空间:0.35-1 ACH(最低),3-6 ACH(推荐)
  • 办公室建筑:4-6 ACH
  • 医院和医疗设施:6-12 ACH
  • 工业空间:4-10 ACH(根据活动而异)
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文档

每小时空气交换计算器:测量您的室内空气质量

介绍

每小时空气交换计算器是一个重要工具,用于通过适当的通风来测量和优化室内空气质量。每小时空气更换次数(ACH)是一个关键指标,量化了房间或建筑内的空气体积每小时被新鲜空气替换的次数。这个计算对于确保健康的室内环境、防止污染物的积聚、控制湿度以及在住宅、商业和工业空间中维持最佳舒适度至关重要。

无论您是关注室内空气质量的房主、设计通风系统的暖通空调专业人士,还是确保遵守建筑规范的设施经理,理解和计算空气交换率都是至关重要的。这个计算器提供了一种简单、准确的方法来确定您的空间是否根据行业标准和健康建议具有足够的通风。

什么是每小时空气更换次数(ACH)?

每小时空气更换次数(ACH)表示在一个小时内,定义空间内的整个空气体积被新鲜或过滤空气完全替换的次数。这是通风工程师、建筑规范官员和室内空气质量专家用来评估通风有效性的标准化测量。

ACH值直接影响:

  • 去除室内空气污染物
  • 控制气味和湿度
  • 稀释空气传播的病原体
  • 暖通空调系统的能效
  • 居住者的整体舒适度和健康

更高的ACH值表示更频繁的空气更换,这通常意味着更好的通风,但可能导致更高的能源成本。较低的ACH值可能节省能源,但如果过低,可能导致室内空气质量差。

每小时空气更换次数(ACH)可视化 图示说明通风房间内的空气交换工作原理

新鲜空气进气 污浊空气排气 房间体积 1次空气交换 = 房间空气体积的完全替换

ACH公式解释

计算每小时空气更换次数的公式简单明了,但需要准确测量空间尺寸和通风率:

ACH=通风率×60房间体积\text{ACH} = \frac{\text{通风率} \times 60}{\text{房间体积}}

其中:

  • ACH = 每小时空气更换次数(无量纲)
  • 通风率 = 进入或离开空间的空气流动速率(每分钟立方英尺或CFM)
  • 60 = 从分钟到小时的转换因子(60分钟/小时)
  • 房间体积 = 空间的长度 × 宽度 × 高度(立方英尺)

对于公制计算,公式为:

ACH=通风率 (m³/h)房间体积 (m³)\text{ACH} = \frac{\text{通风率 (m³/h)}}{\text{房间体积 (m³)}}

理解变量

通风率:可以通过不同方式测量:

  • 对于机械系统,检查您的暖通空调设备的规格
  • 对于自然通风,可以根据窗户/门开口和风速估算
  • 常见单位包括每分钟立方英尺(CFM)或每小时立方米(m³/h)

房间体积:通过乘以房间的长度、宽度和高度计算:

  • 对于矩形空间:体积 = 长度 × 宽度 × 高度
  • 对于不规则空间:分解为规则形状,计算每个体积并求和
  • 确保所有测量使用相同单位(英尺或米)

边缘案例和考虑因素

  1. 非常大的空间:对于仓库、礼堂或其他大体积空间,分区可能比计算整个空间的单一ACH值更合适。

  2. 非常小的空间:在如浴室或壁橱等小封闭空间,最低通风率可能比ACH值更重要。

  3. 可变天花板高度:对于具有斜面或拱形天花板的空间,计算平均高度或将空间分为几个部分。

  4. 开放式平面:在计算流动相互连接的空间时,考虑是将其视为单独的区域还是一个组合空间。

  5. 泄漏和渗透:通过建筑外壳泄漏的无意空气交换通常不包括在ACH计算中,但可能显著影响实际通风率。

代码实现示例

以下是如何在各种编程语言中计算ACH的示例:

1def calculate_ach(ventilation_rate_cfm, room_length_ft, room_width_ft, room_height_ft):
2    """
3    计算每小时空气更换次数(ACH)
4    
5    参数:
6    ventilation_rate_cfm (float): 通风率,以每分钟立方英尺计
7    room_length_ft (float): 房间长度,以英尺计
8    room_width_ft (float): 房间宽度,以英尺计
9    room_height_ft (float): 房间高度,以英尺计
10    
11    返回:
12    float: 每小时空气更换次数
13    """
14    room_volume = room_length_ft * room_width_ft * room_height_ft
15    ach = (ventilation_rate_cfm * 60) / room_volume
16    return ach
17
18# 示例用法
19length = 12  # 英尺
20width = 10   # 英尺
21height = 8   # 英尺
22vent_rate = 100  # CFM
23
24ach_value = calculate_ach(vent_rate, length, width, height)
25print(f"每小时空气更换次数: {ach_value:.2f}")
26

使用计算器的逐步指南

按照以下简单步骤计算您的空间的每小时空气更换次数:

1. 测量您的房间尺寸

  1. 确定测量单位 - 根据您的偏好选择英尺或米。
  2. 测量房间长度 - 使用卷尺找到最长的墙面尺寸。
  3. 测量房间宽度 - 测量垂直墙面的尺寸。
  4. 测量天花板高度 - 从地面测量到天花板。

提示:对于形状不规则的房间,将空间分解为矩形部分并分别计算。

2. 确定您的通风率

  1. 选择您的通风单位 - 在每分钟立方英尺(CFM)或每小时立方米(m³/h)之间选择。
  2. 找到您的通风率 - 这可以通过以下方式确定:
    • 检查通风设备的规格
    • 使用气流计测量通风口的气流
    • 查阅建筑的暖通空调文档

提示:如果您不知道通风率,可以使用这些典型值作为估算:

  • 浴室排风扇:50-100 CFM
  • 厨房油烟机:100-400 CFM
  • 整栋房屋风扇:1,000-6,000 CFM
  • 暖通空调系统:每吨冷却能力350-400 CFM

3. 计算房间体积和ACH

  1. 输入所有值到计算器中
  2. 检查计算出的房间体积以确保它符合您的预期
  3. 检查ACH结果并将其与您空间类型的推荐标准进行比较

4. 解释结果

计算器提供了对ACH值的定性评估:

  • (< 0.5 ACH):通风不足,可能导致室内空气质量差
  • 最低(0.5-1 ACH):符合某些住宅空间的最低标准
  • 适中(1-3 ACH):适用于大多数住宅应用
  • 良好(3-6 ACH):推荐用于办公室和一般商业空间
  • 非常好(6-10 ACH):适合需要更好空气质量的空间
  • 优秀(> 10 ACH):适合医疗设施或工业应用

用例和应用

每小时空气交换计算器在不同环境中有许多实际应用:

住宅空间

  • 新房建设:确保通风系统符合建筑规范要求
  • 家庭装修:验证修改不会影响室内空气质量
  • 地下室装修:为地下空间规划足够的通风
  • 家庭办公室设置:创建健康的工作空间,确保适当的空气流通
  • 婴儿房规划:确保婴儿和幼儿的最佳空气质量

商业建筑

  • 办公室空间:通过适当的通风维护员工的舒适度和生产力
  • 零售店:确保顾客舒适并遵守基于占用的通风标准
  • 餐厅:计算就餐区和厨房的通风需求
  • 健身房和健身中心:为高活动环境提供足够的新鲜空气
  • 学校和教室:通过适当的通风支持学生的健康和认知功能

专业环境

  • 医疗设施:满足感染控制的严格通风要求
  • 实验室:确保研究环境的安全和空气质量
  • 制造设施:控制工业环境中的空气传播污染物
  • 洁净室:为敏感过程维持超洁净环境
  • 温室:通过控制通风优化植物生长条件

现实世界示例

考虑一个标准卧室,尺寸为12英尺 × 10英尺,天花板高度为8英尺:

  • 房间体积 = 12英尺 × 10英尺 × 8英尺 = 960立方英尺
  • 如果通过100 CFM的排风扇通风:
    • ACH = (100 CFM × 60分钟/小时) ÷ 960立方英尺 = 6.25 ACH
  • 这落在“非常好”的范围内,适合卧室

公制计算示例

对于公制计算,考虑一个房间,尺寸为4米 × 3米 × 2.5米,通风率为85 m³/h:

  • 房间体积 = 4米 × 3米 × 2.5米 = 30立方米
  • ACH = 85 m³/h ÷ 30 m³ = 2.83 ACH
  • 这落在“适中”的范围内,适合大多数住宅应用

要在英制和公制单位之间转换:

  • 1立方英尺 = 0.0283立方米
  • 1 CFM = 1.699 m³/h
  • 1英尺 = 0.3048米

ACH测量的替代方案

虽然ACH是一个广泛使用的指标,但在某些情况下,其他通风测量可能更为合适:

  1. 每人户外空气:以每人CFM计,通常用于商业建筑的基于占用的通风要求(通常为每人15-20 CFM)。

  2. 每平方英尺户外空气:用于基于面积的通风要求,通常为每平方英尺0.06-0.18 CFM,具体取决于空间用途。

  3. 相对湿度(RH):虽然不是直接的通风测量,但通过适当的通风保持30-60%的RH有助于防止霉菌生长并确保舒适。

  4. 二氧化碳浓度:以百万分之一(ppm)计,通常在占用空间中,CO₂水平低于1,000 ppm通常表明通风良好。

  5. 空气质量指数(AQI):综合测量,考虑多种污染物,适用于评估整体室内空气质量。

历史背景与演变

通风和空气交换的概念在整个人类历史中经历了显著的演变:

早期发展

在古代文明中,通风主要通过建筑特征如庭院、风捕手和战略性窗户实现。罗马人开发了复杂的暖气系统,以便在公共浴室和富裕家庭中进行加热和空气循环。

工业革命时代

19世纪对通风重要性的认识显著提高,尤其是在工厂、矿山和拥挤的城市住房中。约翰·斯诺博士在1854年伦敦霍乱疫情期间将通风不足与疾病传播联系在一起。

现代通风标准

20世纪见证了正式通风标准的发展:

  • 1895年:美国供暖和通风工程师学会(现为ASHRAE)成立
  • 1973年:石油危机促使能源节约措施,有时以牺牲通风为代价
  • 1981年:ASHRAE标准62建立了可接受室内空气质量的最低通风率
  • 1989年:“生病建筑综合症”获得认可,强调了足够通风的重要性
  • 2004年:ASHRAE标准62.1引入了通风率程序,考虑占用和建筑面积
  • 2020年:COVID-19大流行重新关注通风作为减少空气传播疾病传播的关键因素

今天,ACH计算仍然是通风设计的基本工具,尽管现在它们已被复杂的计算流体动力学(CFD)建模和实时空气质量监测系统所补充。

常见问题解答

什么是良好的每小时空气更换次数?

推荐的每小时空气更换次数(ACH)因空间类型而异:

  • 住宅生活空间:最低0.35-1 ACH,推荐3-6 ACH
  • 办公建筑:4-6 ACH
  • 教室:3-4 ACH
  • 医院病房:6 ACH
  • 手术室:15-20 ACH
  • 工业空间:4-10 ACH(因活动而异)

适当的速率取决于占用情况、进行的活动和潜在的污染物。

我如何测量我家中的通风率?

您可以通过几种方法测量通风率:

  1. 检查设备规格 - 暖通空调系统和排风扇通常列出其CFM额定值
  2. 使用气流计 - 测量通风口的气流速度并乘以通风口面积
  3. 使用二氧化碳衰减法 - 测量在占用者离开后CO₂水平下降的速度
  4. 进行吹门测试 - 专业测试,测量建筑空气泄漏
  5. 使用示踪气体测试 - 专业方法,释放并跟踪无害气体

对于大多数房主来说,检查设备规格是最简单的方法。

打开窗户是否会增加ACH?

是的,打开窗户可以显著增加每小时空气更换次数。确切的增加取决于:

  • 窗户大小和开启面积
  • 风速和方向
  • 室内外温差
  • 横向通风潜力(对面窗户)

在有利条件下,打开窗户可以将ACH增加2-20个点,具体取决于这些因素。然而,这种自然通风的效果不如机械系统可预测。

ACH如何影响能效?

更高的ACH率通常需要更多的能量进行加热和冷却,因为更多的调节空气被外部空气替换。这种关系因以下因素而异:

  • 气候区(在极端气候中影响更大)
  • 季节(在非常热或非常冷的时期影响更大)
  • 建筑绝缘和气密性
  • 暖通空调系统的效率
  • 能量回收通风(ERV)系统的存在

现代建筑通常使用热回收通风机(HRV)或能量回收通风机(ERV)在保持良好通风的同时最小化能源损失。

ACH是否可以过高?

是的,过高的ACH可能会导致:

  • 增加能源消耗和公用事业费用
  • 不舒适的气流和温度变化
  • 难以维持所需的湿度水平
  • 通风设备的噪音过大
  • 可能引入外部污染物

最佳ACH在室内空气质量需求与能效和舒适度之间取得平衡。

湿度如何影响所需的通风率?

湿度对通风需求有显著影响:

  • 高湿环境可能需要增加通风以去除湿气并防止霉菌生长
  • 非常干燥的环境可能需要控制通风以维持舒适的湿度水平
  • 季节性调整可能是必要的,因为外部湿度变化
  • 产生湿气的活动(烹饪、淋浴等)需要针对性的通风

理想情况下,室内相对湿度应保持在30-60%之间,以确保最佳舒适度和健康。

空气净化器是否会影响ACH计算?

空气净化器不会直接增加ACH,因为它们循环和过滤现有的室内空气,而不是引入新鲜的外部空气。然而,它们通过以下方式补充通风:

  • 去除颗粒物和某些气体污染物
  • 降低过敏原和病原体的浓度
  • 提供额外的空气清洁,填补空气交换之间的空白

对于全面的室内空气质量,建议同时进行足够的通风(ACH)和空气过滤。

建筑规范如何规范通风率?

建筑规范通常根据以下因素规定最低通风要求:

  • 建筑用途(住宅、商业、机构)
  • 占用水平和密度
  • 空间功能(办公室、厨房、浴室等)
  • 特殊活动或过程

大多数美国建筑规范参考ASHRAE标准62.1用于商业建筑,ASHRAE 62.2用于住宅建筑。这些标准提供了既定的通风率(具体ACH值)和基于性能的方法。

我可以在不同房间有不同的ACH值吗?

是的,按房间变化ACH是常见且通常是可取的:

  • 浴室:较高的速率(8-12 ACH)以去除湿气和气味
  • 厨房:较高的速率(7-15 ACH)以去除烹饪烟雾和热量
  • 卧室:适中的速率(3-6 ACH)以确保睡眠期间的舒适
  • 储藏室:较低的速率(1-3 ACH)可能是可以接受的

现代通风系统通常使用分区和需求控制通风在需要时提供适当的空气交换。

天花板高度如何影响ACH计算?

天花板高度直接影响房间体积,而房间体积是ACH公式中的分母。因此:

  • 更高的天花板增加房间体积,在相同的通风率下降低ACH
  • 具有非常高天花板的空间可能需要增加通风率以维持足够的空气交换
  • 在高空间中可能会发生分层,新鲜空气可能无法在整个体积中充分混合
  • 对于天花板高度超过14英尺的空间,通风工程师通常使用专业计算或仅考虑占用区域

结论

每小时空气交换计算器是一个强大的工具,帮助您评估和优化室内空气质量。通过了解ACH及其影响,您可以做出明智的决策,确保健康舒适的居住和工作环境。