第5篇第2章工业建筑环境设计

1、15.2 工业建筑环境设计工业建筑环境设计 厂房的热环境厂房的热环境 厂房的光环境厂房的光环境 厂房的声环境厂房的声环境 洁净厂房设计洁净厂房设计25.2.1 厂房热环境厂房热环境 一一.恒温恒湿厂房恒温恒湿厂房为保证室内温湿度而将进入室内的新鲜空气为保证室内温湿度而将进入室内的新鲜空气加温降温、加湿干燥使之达到预定要求的过程，加温降温、加湿干燥使之达到预定要求的过程，称为空气温湿度处理，这种厂房称为恒温恒湿称为空气温湿度处理，这种厂房称为恒温恒湿厂房。厂房。 恒温恒湿厂房的控制标准包括两方面：空恒温恒湿厂房的控制标准包括两方面：空气温度和相对湿度基数，也称基准度；另一个气温度和相对湿度基数，

2、也称基准度；另一个是空气温度和相对湿度的允许波动范围，也称是空气温度和相对湿度的允许波动范围，也称温、湿度精度。温、湿度精度。 例如例如t=231 , =71%+5%3 由于厂房对进入其内部空气的温湿度处理和空调由于厂房对进入其内部空气的温湿度处理和空调机房、风道、送回风口的布置、气流组织方式都与厂房机房、风道、送回风口的布置、气流组织方式都与厂房的建筑空间设计有密切的关系，所以对此类建筑有着以的建筑空间设计有密切的关系，所以对此类建筑有着以下要求：下要求： 1.建筑布置。建筑布置。建筑宜采用北向布置；总墙面宜与冬建筑宜采用北向布置；总墙面宜与冬季主导风向平行；限制外窗、外门和门斗的传热系数；

3、季主导风向平行；限制外窗、外门和门斗的传热系数；宜采用方正体形，较少外墙长度；充分利用空间布置管宜采用方正体形，较少外墙长度；充分利用空间布置管道。道。 2.空调机房的布置空调机房的布置。空调机房一般布置在恒温室附。空调机房一般布置在恒温室附近；根据空调面积大小和布置方式来布置空调机房。近；根据空调面积大小和布置方式来布置空调机房。4二二.厂房的自然通风厂房的自然通风厂房通风的方式有两种：机械通风、自然通风。厂房通风的方式有两种：机械通风、自然通风。 （一）自然通风的基本原理（一）自然通风的基本原理单层厂房自然通风是利用空气的热压和风压作用进行的。单层厂房自然通风是利用空气的热压和风压作用进行

4、的。（1）热压作用）热压作用 热压的大小取决于室内外空气温差所导致的空气容重差和进热压的大小取决于室内外空气温差所导致的空气容重差和进出口高度差出口高度差H。如图示。如图示热压值按下式计算：热压值按下式计算：Pg（wn）H （Pa）式中：式中：g9.8m/s2w-室外空气密度（室外空气密度（Kg/m3）；）；n-室内空气密度（室内空气密度（Kg/m3）；）； H-进出风口中心线间距，（进出风口中心线间距，（m）。）。或或P（wn）H （Kg/m2）热压通风原理示意图n tnw tw5机械通风屋面6（2）风压作用）风压作用当风吹向建筑物时，迎风面的空当风吹向建筑物时，迎风面的空气压力增加，超过一

5、个大气压，气压力增加，超过一个大气压，形成正压区；背风面则形成负压形成正压区；背风面则形成负压区。如图示。区。如图示。当建筑物上有开口时，气流从正当建筑物上有开口时，气流从正压区流向室内，再流向负压区，压区流向室内，再流向负压区，形成自然通风，是自然通风的主形成自然通风，是自然通风的主要风源。要风源。风压可按下式计算：风压可按下式计算：P PKVKV2 2w w/2 /2 （PaPa） V-V-风速，风速，m/sm/s；风压通风原理示意图K-K-空气动力系数。即某点上的压力与风的动压之比。可正可空气动力系数。即某点上的压力与风的动压之比。可正可负，其数值在负，其数值在0 01 1之间。之间。7

6、(二二)自然通风设计一般原理自然通风设计一般原理 1.建筑朝向选择建筑朝向选择。一般厂房南北朝向较为合理；。一般厂房南北朝向较为合理；限制厂房宽度并使其长轴垂直于夏季主导风。限制厂房宽度并使其长轴垂直于夏季主导风。 2.建筑群布置建筑群布置。除了合理布置建筑朝向，还应该。除了合理布置建筑朝向，还应该把整个建筑群布置好，才能组织好室内通风。把整个建筑群布置好，才能组织好室内通风。 3.厂房开口与自然通风厂房开口与自然通风。通常，取进出风口相等。通常，取进出风口相等为宜，如无法相等，以进风口小些为佳。为宜，如无法相等，以进风口小些为佳。 4.导风设计。中轴旋转窗扇、水平挑檐、挡风板、导风设计。中轴

7、旋转窗扇、水平挑檐、挡风板、百页板、外遮阳板及绿化都能挡风、导风，可有百页板、外遮阳板及绿化都能挡风、导风，可有效的组织室内通风。效的组织室内通风。（三）冷加工车间的自然通风（三）冷加工车间的自然通风 夏季冷加工车间的热压主要有：人体散热、设备夏季冷加工车间的热压主要有：人体散热、设备散热、围护结构向室内散热等。散热、围护结构向室内散热等。 通风以风压作用自然通风为主。通风以风压作用自然通风为主。8（四）热加工车间的通风（四）热加工车间的通风 组织自然通风以热压作用为主。组织自然通风以热压作用为主。 1、进排气口的布置、进排气口的布置 为更好地利用热压作用组织自然通风，根据热压为更好地利用热压

8、作用组织自然通风，根据热压作用原理，设计中应尽量加大进、排气口中心距离。作用原理，设计中应尽量加大进、排气口中心距离。 在南方炎热地区，可将作为进风口的低侧窗窗台在南方炎热地区，可将作为进风口的低侧窗窗台高度降低到高度降低到0.51m；而在北方寒冷地区，低侧窗可分；而在北方寒冷地区，低侧窗可分为上下两排，冬季上排窗开启，下排窗关闭，避免冷为上下两排，冬季上排窗开启，下排窗关闭，避免冷风直吹人体，夏季则将下排窗开启，上排窗关闭。风直吹人体，夏季则将下排窗开启，上排窗关闭。北方地区热车间剖面示意图9 为了提高热加工车间的通风能力和便于窗扇启闭，低侧为了提高热加工车间的通风能力和便于窗扇启闭，低侧窗

9、宜采用平开窗或立旋窗，尤其以立旋窗为最佳。因为它窗宜采用平开窗或立旋窗，尤其以立旋窗为最佳。因为它的开启角度可随风向来调节，能得到最大的通风量。的开启角度可随风向来调节，能得到最大的通风量。 排风口的位置应尽可能高一些，一般设在柱顶处。当设有排风口的位置应尽可能高一些，一般设在柱顶处。当设有天窗时，天窗位置一般在屋脊处。另外，天窗宜设在散发热量天窗时，天窗位置一般在屋脊处。另外，天窗宜设在散发热量较大的设备上方。这样，可缩短通风距离，较快地排除热空气较大的设备上方。这样，可缩短通风距离，较快地排除热空气。外墙中间部分的侧窗，一般不按进、排风口设计，以免影响。外墙中间部分的侧窗，一般不按进、排风

10、口设计，以免影响下部进风口的进气量和气流速度，但应按采光窗设计。为了开下部进风口的进气量和气流速度，但应按采光窗设计。为了开关方便，中侧窗常采用固定窗或中悬窗，很少采用上悬窗。关方便，中侧窗常采用固定窗或中悬窗，很少采用上悬窗。10单层厂房常用侧窗开启方式排风口布置112 2、通风天窗的类型、通风天窗的类型 无论是多跨或单跨热车间，仅靠高低侧窗通风往往不能满无论是多跨或单跨热车间，仅靠高低侧窗通风往往不能满足车间的生产要求，一般都在屋顶上设置天足车间的生产要求，一般都在屋顶上设置天窗。以通风为主的窗。以通风为主的天窗称为通风天窗。通风天窗的类型主要有矩形通风天窗和下天窗称为通风天窗。通风天窗的

11、类型主要有矩形通风天窗和下沉式通风天窗两种。沉式通风天窗两种。 （1 1）矩形通风天窗矩形通风天窗 除了风速为零的情况以外，热车间的自然通风是在风压和除了风速为零的情况以外，热车间的自然通风是在风压和热压的共同作用下进行的。其空气流动出现三种状态：热压的共同作用下进行的。其空气流动出现三种状态： 当风压小于热压时，不仅背风面排风口可以排气，迎风面排当风压小于热压时，不仅背风面排风口可以排气，迎风面排风口也能排气。但由于迎风面风压的影响，使风口也能排气。但由于迎风面风压的影响，使排风口排气量减排风口排气量减小。小。 当风压等于热压时，迎风面排风口不能排气，但背风面排当风压等于热压时，迎风面排风口

12、不能排气，但背风面排风口照样能排气。风口照样能排气。 当风压大于热压时，迎风面的排风口不但不能排气，反而当风压大于热压时，迎风面的排风口不但不能排气，反而出现风倒灌的现象，阻碍室内空气的热压排风。出现风倒灌的现象，阻碍室内空气的热压排风。12侧窗矩形天窗13风压和热压共同作用下的三种气流状况示意图14挡风板b Lh 最有效的解决办法，是在迎风面距离排风口一定距离的地最有效的解决办法，是在迎风面距离排风口一定距离的地方设置挡风板。由于风可以从各个方向吹来，因此，短形天窗方设置挡风板。由于风可以从各个方向吹来，因此，短形天窗的两侧，均应设置挡风板，无论风从何处吹来，均可使然风口的两侧，均应设置挡风

13、板，无论风从何处吹来，均可使然风口始终处于负压始终处于负压区。区。 根据实验：根据实验：L/h0.62.5较为合较为合适。适。常用：天窗挑檐较短时常用：天窗挑檐较短时L/h1.11.5 天窗挑檐较长时天窗挑檐较长时L/h0.91.25矩形通风天窗15喉口宽度喉口宽度b b与窗高与窗高h h的关系：的关系：b6m hb6m h b6m h（0.40.40.50.5）b b可不设挡风板的几种情况：（可不设挡风板的几种情况：（1 1）边跨满足表）边跨满足表5.2.1.35.2.1.3的条的条件件P P356356 ；（；（2 2）两相邻天窗间距）两相邻天窗间距L L5h5h；（；（3 3）高低跨处低

14、跨）高低跨处低跨；（；（4 4）女儿墙代替。）女儿墙代替。（2）下沉式天窗）下沉式天窗 矩形天窗增加屋面荷载，利用屋架上、下弦高差将部分屋矩形天窗增加屋面荷载，利用屋架上、下弦高差将部分屋面板布置在下弦上，则形成下沉式天窗。面板布置在下弦上，则形成下沉式天窗。不设挡风板的情况16井式通风天窗纵向下沉式通风天窗横向下沉式通风天窗17某仓库通风屋脊183、合理布置热源和其它措施、合理布置热源和其它措施 合理布置热源对厂房通风降温起着重要作用，合理布置热源对厂房通风降温起着重要作用，是保证厂房内部良好卫生条件的重要措施之一。是保证厂房内部良好卫生条件的重要措施之一。 （1）利用穿堂风的车间，热源布置

15、在下风侧；）利用穿堂风的车间，热源布置在下风侧； （2）以热压为主的自然通风，热源布置在天窗）以热压为主的自然通风，热源布置在天窗喉口的下面（下沉式天窗时，热源应与下沉底板喉口的下面（下沉式天窗时，热源应与下沉底板错开布置。）；错开布置。）； （3）对生产时散发大量热和烟尘的热源，应在）对生产时散发大量热和烟尘的热源，应在设备上方设置排烟罩。设备上方设置排烟罩。 （4）多跨冷热并联的厂房，工艺允许下将冷热）多跨冷热并联的厂房，工艺允许下将冷热跨间隔布置，并设吊墙，距地面跨间隔布置，并设吊墙，距地面3m左右。左右。 （5）在厂房进风侧不建或少建毗连式厂房。）在厂房进风侧不建或少建毗连式厂房。19

16、设备上部设排烟罩1、排烟罩；2、工业炉冷热跨间隔布置1、轻质吊墙；2、工业炉205.2.2 厂房的光环境厂房的光环境二、天然采光二、天然采光单层厂房，白天应主要依靠天然采光。设计内容：单层厂房，白天应主要依靠天然采光。设计内容：确定采光口面积确定采光口面积选择窗的形式选择窗的形式进行窗的布置进行窗的布置（一）天然采光的基本要求（一）天然采光的基本要求1、满足采光系数最低值的要求、满足采光系数最低值的要求照度：单位被照面上接受的光通量的多少，（照度：单位被照面上接受的光通量的多少，（lx）。）。 室内工作面上某点的照度与同一时刻室外全云天时照度的室内工作面上某点的照度与同一时刻室外全云天时照度的

17、百分比，称为室内某点的采光系数百分比，称为室内某点的采光系数C。即：。即： CEn/Ew100 C-室内某点的采光系数（）； En-室内某点的照度（lx）；Ew-同一时刻的室外全云天时的照度（lx）21采光系数值的确定 我国颁发的我国颁发的工业企业采光设计标准工业企业采光设计标准(GB50033(GB50033一一91)91)中要中要求采光设计的光源以全阴天天空的扩散光作为标准。根据我国求采光设计的光源以全阴天天空的扩散光作为标准。根据我国光气候特征和视觉试验，以及对实际情况的调查等，将我国工光气候特征和视觉试验，以及对实际情况的调查等，将我国工业生产的视觉工作分为业生产的视觉工作分为V V级

18、，提出了各级视觉工作要求的室内级，提出了各级视觉工作要求的室内天然光照度最低值，并规定出各级采光系数最低值。在采光设天然光照度最低值，并规定出各级采光系数最低值。在采光设计中，生产车间工作面上的采光系数最低值不应低于所规定的计中，生产车间工作面上的采光系数最低值不应低于所规定的数值，以保证车间内良好的视觉条件。数值，以保证车间内良好的视觉条件。 工作面一般取距地面工作面一般取距地面1m1m高的水平面。在横剖面上进行验算高的水平面。在横剖面上进行验算，连接各点采光系数值则形成采光曲线，采光曲线反映，连接各点采光系数值则形成采光曲线，采光曲线反映该剖面该剖面的采光情况。的采光情况。22生产车间工作

19、面上的采光系数最低值生产车间工作面上的采光系数最低值生产车间和工作场所的采光等级举例生产车间和工作场所的采光等级举例23（二）采光面积的确定（估算及验算）（二）采光面积的确定（估算及验算） 采光计算的方法很多，采光计算的方法很多，工业企业采光设计标准工业企业采光设计标准中介绍的图表计算方法是我国目前最为简便的方法。中介绍的图表计算方法是我国目前最为简便的方法。在初步设计阶段可采用窗地面积比（即窗洞面积与在初步设计阶段可采用窗地面积比（即窗洞面积与地板面积的比值是否符合要求）的方法进行估算或地板面积的比值是否符合要求）的方法进行估算或验算。验算。窗窗 地地 面面 积积 比比 24（三）采光方式与

20、采光窗的选择（三）采光方式与采光窗的选择 单层厂房天然采光方式如图所示，有侧面采光、顶部采光和混合采光等三种。单层厂房天然采光方式(a)、(b)、(e)侧面采光；(d)、(f)、(g)、(h)、(i)顶部采光；(c)混合采光251 1、采光方式：、采光方式： （1）侧面采光：光线方向性强，均匀度差、衰减幅度大，工作面上近窗点光线强，随着与窗口距离的增加，采光系数减弱得很快。提高侧窗位置，能使远窗点的采光系数提高、照度增加，近窗点的采光系数降低、照度减少，使厂房采光的均匀度得到提高。 由于侧面采光的方向性强，故布置侧窗时要避免可能产生的遮挡。如在设有吊车梁的厂房中，吊车梁处则没有必要开设侧窗。因

21、此，厂房侧窗一般是分上、下两段布置，形成高低侧窗。这有利于提高远窗点的照度，同时也有利于提高厂房天然采光的均匀度。侧窗窗台宜高于吊车梁面约600mm。低侧窗窗台高度一般为工作面的高度，同时为便于开关，通常取1000mm左右，根据使用要求，可提高或降低。在设计多跨厂房时，应尽量利用厂房高低差处开设高侧窗解决厂房的采光问题。26单侧窗位置高低与远近窗点采光系数和采光均匀度的关系吊车梁遮挡光线与 高低侧窗的位置关系27 靠近侧窗工作面纵向光线靠近侧窗工作面纵向光线均匀性与窗和窗间墙的宽度有均匀性与窗和窗间墙的宽度有关。窗间墙愈宽，光线愈明暗关。窗间墙愈宽，光线愈明暗不均匀，因而窗间墙不宜设得不均匀，

22、因而窗间墙不宜设得太宽，一般宜等于或小于窗宽太宽，一般宜等于或小于窗宽为宜，必要时可不设窗间墙将为宜，必要时可不设窗间墙将窗做成通长的带形窗。窗做成通长的带形窗。利用高低差处设置高侧窗的厂房剖面高低侧窗示意28 （2）顶部采光：顶部采光容易使室内获得较均匀的光线）顶部采光：顶部采光容易使室内获得较均匀的光线，采光效率较侧窗高。但构造较复杂，造价也较高（图，采光效率较侧窗高。但构造较复杂，造价也较高（图(d)、(f)、(g)、(h)、(i)）。）。 （3）混合采光：侧窗加顶部采光。）混合采光：侧窗加顶部采光。2、采光天窗的类型、采光天窗的类型 （1）矩形天窗）矩形天窗特点：优：窗扇朝向南特点：优

23、：窗扇朝向南北向时，室内光线均匀北向时，室内光线均匀，直射光少。污染小，直射光少。污染小，易于防水，可开启，通易于防水，可开启，通风。风。缺：增加了厂房的体积缺：增加了厂房的体积及屋顶承重结构的集中及屋顶承重结构的集中荷载，结构复杂，造价荷载，结构复杂，造价高，抗震差。高，抗震差。矩形天窗29（2）M形天窗形天窗特点：优：窗扇朝向南北向特点：优：窗扇朝向南北向时，室内光线均匀，直射光时，室内光线均匀，直射光少。污染小，易于防水，可少。污染小，易于防水，可开启，通风。开启，通风。缺：增加了厂房的体积及屋缺：增加了厂房的体积及屋顶承重结构的集中荷载，结顶承重结构的集中荷载，结构复杂，造价高，抗震差

24、。构复杂，造价高，抗震差。（3）锯齿形天窗）锯齿形天窗特点：优：窗扇朝向南北向特点：优：窗扇朝向南北向时，室内光线均匀，直射光时，室内光线均匀，直射光少。污染小，易于防水，可少。污染小，易于防水，可开启，通风。开启，通风。缺：增加了厂房的体积及屋缺：增加了厂房的体积及屋顶承重结构的集中荷载，结顶承重结构的集中荷载，结构复杂，造价高，抗震差。构复杂，造价高，抗震差。M形天窗 锯齿形天窗 30（4）横向下沉式天窗）横向下沉式天窗特点：优：窗扇朝向南北向特点：优：窗扇朝向南北向时，室内光线均匀，直射光时，室内光线均匀，直射光少。污染小，易于防水，可少。污染小，易于防水，可开启，通风。开启，通风。缺：

25、增加了厂房的体积及屋缺：增加了厂房的体积及屋顶承重结构的集中荷载，结顶承重结构的集中荷载，结构复杂，造价高，抗震差。构复杂，造价高，抗震差。（5）平天窗）平天窗特点：易积灰，采光效率高。特点：易积灰，采光效率高。横向下沉式天窗 平天窗 (b)313、采光天窗的布置 采光天窗的布置须结合天窗形式、屋盖结构和构造采光天窗的布置须结合天窗形式、屋盖结构和构造、厂房朝向、生产要求等因素综合考虑。概括起来有、厂房朝向、生产要求等因素综合考虑。概括起来有纵向布置（天窗带平行于屋脊）、横向布置（天窗带纵向布置（天窗带平行于屋脊）、横向布置（天窗带垂直于屋脊）、点式或块状布置等几种形式。垂直于屋脊）、点式或块

26、状布置等几种形式。 纵向布置主要适用于朝向为南北向的厂房，多采纵向布置主要适用于朝向为南北向的厂房，多采用矩形、用矩形、M M形、梯形、锯齿形等天窗，也可采用平天窗形、梯形、锯齿形等天窗，也可采用平天窗做成采光带沿厂房屋脊纵向布置。做成采光带沿厂房屋脊纵向布置。 横向布置主要适用于朝向为东西向的厂房，多采用横向布置主要适用于朝向为东西向的厂房，多采用横向下沉式天窗，平天窗也可做成横向布置。横向下沉式天窗，平天窗也可做成横向布置。 点式或块状布置一般采用平天窗，根据使用要求，点式或块状布置一般采用平天窗，根据使用要求，在屋面上灵活地布置采光口，采光均匀性好。在屋面上灵活地布置采光口，采光均匀性好

27、。 32采光天窗形状及布置采光天窗形状及布置(a)矩形天窗；矩形天窗；(b)梯梯形天窗；形天窗；(c)M形天窗形天窗；(d)锯齿形天窗；锯齿形天窗；(e)横向下沉式天窗；横向下沉式天窗；(f)三角形天窗；三角形天窗；(g)平天窗（点状布置）平天窗（点状布置）；(h)平天窗（块状平天窗（块状布置）；布置）；(i)平天窗（平天窗（带状横向布置）；带状横向布置）；(j)平天窗（带状纵向布平天窗（带状纵向布置）置）33 选择采光天窗形式及布置方式选择采光天窗形式及布置方式应结合屋盖结构形式。如采用屋架应结合屋盖结构形式。如采用屋架（或屋面梁）上铺屋面板的屋盖可（或屋面梁）上铺屋面板的屋盖可采用矩形、梯

28、形、采用矩形、梯形、M M形、平天窗等形、平天窗等多种形式的天窗，而采用折板、马多种形式的天窗，而采用折板、马鞍形壳板的屋盖则可利用屋面板上鞍形壳板的屋盖则可利用屋面板上下布置形成的高差设置横向天窗（下布置形成的高差设置横向天窗（图，采用壳体结构的厂房可利用图，采用壳体结构的厂房可利用壳壳体边缘凸起的弧形部分设置天窗（体边缘凸起的弧形部分设置天窗（图。图。 结合屋盖结构 形式设置天窗壳体屋盖采光天窗的布置34横向采光窗355.2.3 厂房的声环境厂房的声环境 噪声是指由频率和强度都不同的各种声音杂乱噪声是指由频率和强度都不同的各种声音杂乱的组合而产生的声音。的组合而产生的声音。一、噪声允许标准。一、噪声允许标准。 我国已颁布的与工业建筑声环境相关的噪声控我国已颁布的与工业