气流速率计算器——每小时换气次数 (ACH) 与 CFM

换气量计算器

换气量计算器用来求出每小时换气次数(ACH):即一个房间的空气在一小时内被完全更换的次数。它也可以反向计算,求出风扇或通风口要达到目标ACH所需提供的风量。

什么是每小时换气次数?

风扇或通风口把新鲜空气送入房间,同时把污浊空气排出。如果这股气流在一小时内相当于房间容积的一倍,那么这个房间每小时就有1次换气。如果一小时内气流相当于房间容积的两倍,换气次数就是2 ACH。ACH越高,通常意味着空气越新鲜、滞留的湿气越少、悬浮颗粒物也越少。但ACH过高也会更费钱,因为风扇运转得更猛会耗费更多电力,还会带入更多需要加热或制冷的空气。

换气量计算公式

ACH等于风量除以房间容积。容积等于长乘以宽乘以高,三者需用同一单位。

$\text{容积} = L \times W \times H$

在公制单位下,风量以每小时立方米(m³/h)计量,这本身就与ACH中的"每小时"相符:

$\text{ACH} = \frac{\text{风量 (m³/h)}}{\text{容积 (m³)}}$

在英制单位下,风量通常以CFM(每分钟立方英尺)给出。需先乘以60,把它换算成每小时立方英尺,再除以房间容积:

$\text{ACH} = \frac{60 \times \text{风量 (CFM)}}{\text{容积 (ft}^3\text{)}}$

达到目标ACH所需的风量

要为风扇或空气净化器选型,可以把公式重新整理,求解风量而不是ACH。

$\text{所需风量 (m}^3\text{/h)} = \text{ACH} \times \text{容积 (m}^3\text{)}$

$\text{所需风量 (CFM)} = \frac{\text{ACH} \times \text{容积 (ft}^3\text{)}}{60}$

计算实例

一间会议室长5米、宽4米、高3米。它的容积是:

$5 \times 4 \times 3 = 60 \text{ m}^3$

一个通风口每小时送入360立方米空气。它的ACH是:

$\text{ACH} = \frac{360}{60} = 6$

这个房间每小时换气6次。

同样的数字反过来也成立。一间6,000立方英尺的房间若要达到6 ACH,需要的风量是:

$\frac{6 \times 6{,}000}{60} = 600 \text{ CFM}$

各类房间的建议换气次数

合适的ACH取决于空间的用途。厨房或浴室需要比卧室更多的换气次数,因为烹饪和洗浴会增加湿气和气味。以下是常见的工程指导范围。在受监管的项目中,当地建筑法规以及ASHRAE 62.1等标准具有优先效力。

房间类型	典型ACH
仓库	1–2
卧室	5–6
教室	5–6
客厅	6–8
浴室	6–8
办公室	6–8
零售店	6–10
医院病房	6–12
厨房(住宅)	7–8
会议室	8–12
餐厅/酒吧	8–12
实验室	8–12
商用厨房	15–30

为降低空气传播疾病的风险,美国疾病控制与预防中心(CDC)建议,在有人使用的室内空间中,每小时至少要有5次或以上的洁净空气换气。

常见问题

风量和ACH有什么区别? 风量是单位时间内的空气体积,以m³/h或CFM计量。ACH则是把这股风量与特定房间的大小相比较。同一台风扇在小储物间里能带来很高的ACH,在大厅里却只能带来很低的ACH。

CFM是什么意思? CFM代表每分钟立方英尺,是风扇、空气净化器和暖通空调设备常用的风量单位。把CFM乘以60,就能换算成每小时立方英尺,这正是ACH公式所需要的数值。

ACH是不是越高越好? 不一定。超出房间实际需求的换气会浪费风扇的电力,也会浪费加热或冷却进入空气所耗费的能量。通常的目标是匹配该类房间的建议范围。

这个计算器能为整套暖通空调系统选型吗? 不能。它只为单个房间计算通风量。完整的暖通空调设计还需考虑冷热负荷、风管损耗,以及根据使用人数确定的最低新风量。

为什么英制公式要乘以60? CFM衡量的是每分钟的风量,而ACH衡量的是每小时的换气次数。把CFM乘以60,先把分钟换算成小时,然后再除以房间容积。

气流速率计算器——每小时换气次数 (ACH) 与 CFM